酶反应动力学

Km值的物理意义：即是Km值是 当酶反应速率达到最大反应速率 一半时的底物浓度。(摩尔/升)。 Km是酶的一个特性常数与酶的性 质有关，与酶浓度无关，只是对 一定底物、一定的pH、一定的温 度条件而言。

V
零级反应
混合级反应
一级反应
[S]
中间复合物学说：
第一步: E+S 第二步: ES→E+P
ES V∝[ES]
1913年Michaelis和Menten推导了米氏方程
Vmax [S] v K m [S]
k2 ES E S P E k 1
酶促反应的米氏方程及Km
中间产物学说 第一节单底物酶促动力学 第二节双底物酶促反应动力学 第三节 酶反应影响因素

中间产物学说 酶动力学研究始于1902年，当时，A.Brown用酵母β -呋喃 果糖糖苷酶对蔗糖进行水解。他发现当蔗糖的浓度比酶的浓度 高许多时，反应速度不再取决于蔗糖的浓度，即是说，反应速 度相对于蔗糖来说是零级反应。因此，他提出，蔗糖水解的总 反应是由两个基本反应构成，第一步是底物与酶形成一种复合 物，第二步是这种中间物生成产物并释放出酶: k1 k2 E + S ←→ ES → P + E k-1 这里,E、S、ES和P分别代表酶、底、酶-底物复合物和产物。 中间产物学说认为, 当酶催化某个反应时, 酶和底物先结合形 成一个中间复合物, 然后中间复合物再分解, 生成产物并释放 出酶。一般以产物的生成速度代表整个酶催化反应速度，而产 物的生成取决于中间物的浓度. 因此, 整个酶促反应的速度取 决于中间物的浓度.
* 可近似表示酶和底物亲合力，Km愈小，E对S的亲合
力愈大，Km愈大，E对S的亲合力愈小。
*在已知Km的情况下，应用米氏方程可计算任意[s]时的
v，或任何v下的[s]。（用Km的倍数表示）
练习题：已知某酶的Km值为0.0பைடு நூலகம்mol.L-1，要使此酶所催化的反
应速度达到最大反应速度的80％时底物的浓度应为多少？

酶反应速度曲线
二、底物浓度对反应速度的影响
1、单底物酶促反应动力学 （1））米氏方程（Michaelis－Menten equation
V Vmax
v = —————
km + [S]
可以用一个方程来表示 ：是最基本的
Vmax ·[S]
动力学方程。
[S]
V=Vmax[S]/(Km+[S])
酶反应速度与底物浓度的关系曲线 (条件:[E];pH;t等条件固定不变)
Vm k2 Et
(4)
将（4）代入（3），则：
v
Vmax S K m S
2.2.3 米氏常数的意义
•当v=Vmax/2时，Km=[S]（ Km的单位为浓度单位）,即 米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底物浓度。
* 是酶在一定条件下的特征物理常数，通过测定Km的
数值，可鉴别酶。

酶促反应的速度和酶浓度成正比
[S]>>[E] V∝[E]
反 应 速 度
0
酶浓度
[P]
产 物 浓 度
反应速度:用单位时间内、单 位体积中底物(S)的减少量或产 物(P)的增加量来表示。单位： 浓度/单位时间

引起酶反应速度降低的原因： 底物浓度的降低；酶的部分失 活；产物对酶的抑制；产物增 斜率=[P]/ t = V初速度 加引起的逆反应速度的增加 t •研究酶反应速度以酶促反应的 时间 初速度(initial speed)为准
k1 Et ESS k1ES k2 ES
k1 k2 Km k1
Et S ESS k1 k2 ES k1 则： Km ES ESS Et S
(1)
v1 v2
经整理得：
ES


SE
S
Et ES
k1 k 1
ES
ES
k2 P E
[ES]生成速度： v1
k1 Et ESS ，[ES]分解速度： v2 k1ES k2 ES
米 氏 方 程 的 推 导
当酶反应体系处于恒态时： 即： 令：
第一节单底物酶促动力学
单底物酶促动力学 只有初速度才是酶的反应速度，原因： （1） 底物随反应时间的延长减少； （2） 酶随反应时间的延长受速度、pH的影响，酶部 分变性； （3） 随时间延长，产物增加，产物对酶的抑制作用； （4） 产物增加，逆反应速度增加。
因此，只有初速度才是酶的反应速度。
一、酶浓度的影响
原因:中间产物学说解释 E+S ES E+P
在低底物浓度时, 反 应速度与底物浓度成正 比，表现为一级反应特 征;v=k[S] 当底物浓度较高时[S] 增加,反应速度v增加, 但增加幅度较小 当底物浓度达到一定 值，反应速度达到最大 值（Vmax），此时再增 加底物浓度，反应速度 不再增加，表现为零级 反应。v= Vmax

Et S K m S
由于酶促反应速度由[ES]决定，即 将（2）代入（1）得：
v k2 ES
，所以

ES
Et S v k2 K m S
所以
v
k2 Et S (3) Km S
v k2
(2)
当[Et]=[ES]时，
v Vm
k1
米氏常数:
k 1 k2 Km k1
Vmax S v K m S
米氏方程:
推导原则：从酶被底物饱和的现象出发，按照
“稳态平衡”假说的设想进行推导。
米氏方程讨论

当底物浓度较低时,有[S]Km,代入米氏方程 则有v=Vmax/Km[S],即反应速度与底物浓度呈 正比,符合一级反应 当底物浓度很高时,有[S]Km,代入米氏方程 则有v=Vmax,即反应速度与底物浓度无关,符合 零级反应 当[S]=Km时,v=Vmax/2
2.2.4 米氏常数的测定
基本原则：
将米氏方程变化成相当于 y=ax+b的直线方程，
再用作图法求出Km。
例：双倒数作图法（Lineweaver-Burk法）
米氏方程的双倒数形式： 1 Km 1 1 — = —— . — + ——
v Vmax [S] Vmax
酶动力学的双倒数图线
Vmax [S] V＝ Km+[S]