生化反应动力学 PPT课件

①Km是酶的特性常数：
与pH 、温度、离子强度、酶及底物种类有关，与酶浓度无 关，可以鉴定酶。
酶 脲酶 溶菌酶 葡萄糖-6-磷酸 脱氢酶 胰凝乳蛋白酶
底物 尿素 6-N-乙酰葡萄糖 胺 6-磷酸-葡萄糖 苯甲酰酪氨酰胺 甲酰酪氨酰胺 乙酰酪氨酰胺
Km(mmol/L) 25 0.006 0.058 2.5 12.0 32.0
[S]：底物浓度 V：不同[S]时的反应速度 Vmax：最大反应速度(maximum velocity) Ｋm：米氏常数(Michaelis constant)
E+S
k1 k2
ES
k3
P+E
稳态时ES浓度不变
反应速度 ES的生成速度=消耗速度 k1[E][S]=k2[ES] + k3[ES] E的质量平衡方程 [E]=[Et] - [ES] V=k3[ES] (Ⅲ )
（3）P→0 忽略 E + P
k4
ES 这步反应
E+S
ES
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（二）酶促反应的动力学方程式
1、米氏方程的推导

1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底 物浓度关系的数学方程式，即米－曼氏方程 式，简称米氏方程(Michaelis equation)。
Vmax [S] v K m [S]
初速度
产 酶促反应速度逐渐降低 物
0
时
间
酶促反应的时间进展曲线
在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速 度的影响呈矩形双曲线关系。

V 反 应 初 速 度
0
底 物 浓 度 [S]
反应初速度随底物浓度变化曲线
V
Vmax
[S] 当底物浓度较低时
反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。
V
Vmax
(Ⅰ )
(Ⅱ )
E+S
k1
ES
k3
P+E
k2
稳态时ES浓度不变
反应速度 V=k3[ES] ES的生成速度=消耗速度 k1[E][S]=k2[ES] + k3[ES] E的质量平衡方程 [E]=[Et] - [ES]
V= V[S] Km + [S] Km= V=Vmax=k3[ES]max=k3[Et] k2 + k3 k1 米氏常数
（3） kcat/km的意义：
V= Vmax[S] Km + [S] V= kcat[Et][S] Km + [S]
∵Vmax=kcat[Et] ∴
当[S] <<Km时， [E]＝[Et]
是E和S反应形成产物的表观二级速率常数。 其大小可用于比较酶的催化效率。
k3k1 kcat/km＝ k2+k3
性能优，代谢中这类酶更为重要
③根据Km：
判断某[s]时v与Vmax的关系
判断抑制剂的类型 ④ Km可帮助判断某代谢反应的方向和途径 催化可逆反应的酶对正/逆两向底物Km不同 —— Km较小者为主要底物
一底物多酶反应
乳酸脱氢酶
（1.7×10-5）
乳酸
丙酮酸
丙酮酸脱羧酶
（1.0×10-3）
乙醛
丙酮酸脱氢酶
物之间可能进行的历程。
一、底物浓度对酶反应速率的影响
研究前提
单底物、单产物反应；
酶促反应速度一般在规定的反应条件下， 用单位时间内底物的消耗量和产物的生 成量来表示； 反应速度取其初速度，即底物的消耗量 很小（一般在5﹪以内）时的反应速度； 底物浓度远远大于酶浓度。（[S] 》[E]）
②可以判断酶的专一性和天然底物
Km值最小的底物——最适底物/天然底物
1/Km近似表示酶对底物的亲和力： 1/Km越大、亲和力越大
k2>>k3时
Km= k2 + k3 k1
Km≈k2（分离能力）/k1（亲合能力）
E+S k1 k2 ES k3 P+E
Km越小，亲和力越强。
[S]很小时，反应速度就能达到很大。
第二章 生化反应动力学
生化反应动力学
●单底物酶反应动力学
●多底物酶反应动力学
●各种因素对酶反应速度的影响
●微生物代谢调节的生化基础
• 生物在表观上所显示的一切生理现象(实为体内生物
化学反应)都与酶的作用密切相关。因此，研究生化
反应动力学也就是研究酶催化反应动力学。
• 微生物的生长和产物的生成都是一系列复杂的酶催化 反应的结果。要了解微生物发酵动力学必须首先了解 酶反应动力学。 • 酶动力学主要研究酶催化反应的速度及各种因素（包 括酶浓度、底物浓度、产物、pH值、温度、抑制剂和 激活剂等）对反应速度的影响，并提出从反应物到产
kcat/km的上限为k1,即生成ES的速率，即酶 的催化效率不超过E和S形成ES的结合速率
kcat/km的大小可以比较不同酶或同一种酶 催化不同底物的催化效率。
[S]
随着底物浓度的增高 反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。
V
Vmax
[S]
当底物浓度高达一定程度 反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应
（一）中间络合物学说
E+S k1
k2
ES
k3 k4
P+E
三个假设：
（1）E与S形成ES复合物的反应是快速平衡反应，而
ES分解为E及P的反应为慢反应，反应速度取决于 慢反应即 V＝k3[ES]。 （2）S的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的初 始阶段，S的浓度可认为不变即[S]＝[St]。
（1.3×10-3）
乙酰CoA
丙酮酸浓度较低时：
代谢哪条途径决定于Km最小的酶
（2）Vmax和k3（kcat)的意义
一定酶浓度下，酶对特定底物的Vmax也是一 个常数。 [S]很大时， Vmax＝ k3[E] 。 k3表示当酶被底物饱和时，每秒钟每个酶分子 转换底物的分子数， ——又称为转换数、催化常数kcat kcat越大，酶的催化效率越高
V=
V[S] Km + [S]
若 V＝V/2
• Km = [S]
1 V [S] V ＝ 2 Km + [S]
Km + [S] = 2[S]
2、动力学参数的意义
（1）米氏常数Km的意义
V Vmax Vmax/2
Vmax 2
Km
[S]
Vmax[S] ＝ Km + [S]
Km＝[S]
∴Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半 时的底物浓度，单位是mol/L。
米氏方程
V 反 应 初 速 度
V=
V[S] Km + [S]
0
底 物 浓 度 [S]
反应初速度随底物浓度变化曲线
最 大 反 应 速 率
V
V
b.当[S]很大时 V=V[S]/[S]=V
0 级反应
混合级
V/2
a.当[S]很小时 V=V[S]/Km 一级反应
0 Km （米氏常数） [S]
米氏曲线
Km=?