生物化学第8章酶促反应动力学
酶—生物化学
4. 裂解酶类（裂合酶类）
5. 异构酶类 6. 合成酶类（连接酶类） 每种酶的分类编号均有4个数字组成
酶活性的测定
• 酶活性： 酶所具有的催化能力 • 酶活性的测定： ⑴ S↓or P ↑
时间
⑵ 反应的初速度 • 酶活性单位：
①IU—— μmol ②Kat—— mol 分 秒
血液中丙氨酸氨基转移酶（ALT）活性的测定 [ 谷丙转氨酶（GPT）] 丙氨酸 + α-酮戊二酸 丙酮酸 + 谷氨酸
米氏方程式
Vm [S]
V = Km + [S]
Km
米氏常数的意义
1. = 1/2 Vm， Km = [S] 2. Km 可以近似地代表E与S的亲和力 （Km越小，代表E与S亲和力越大）
三、温度对酶促反应速度的影响
• • • • 在一定温度范围内， T↑，酶活性 ↑， T↓，酶活性↓； 超过一定温度范围， 酶反而变性失活；
E S I
+ S
非竞争性抑制作用特点
1. i与S结构不相似；
2. i与S互不干扰同时与 酶 结合；
3. 抑制程度只取决于[i]的浓度；
4. ↑[S]，不能去除抑制作用。
（Km不变， Vm ↓）
竞争性抑制作用
非竞争性抑制作用
3、反竞争性抑制作用
• 概念：抑制剂仅与酶-底物复合物（ES）结合， 使酶失去催化活性 E+S ES
第六章
enzyme
酶
本章主要内容
酶的分子结构 酶促反应的特点与机制
酶促反应动力学
酶的命名、分类和活性测定
酶与医学的关系
酶的定义： 是由活细胞产生的具有催化作用 的蛋白质。
酶 生物催化剂 核酶（具有催化作用的核酸）
酶促反应的动力学的意义
酶促反应的动力学的意义以酶促反应的动力学的意义为标题，我们将探讨酶促反应动力学在生物化学中的重要性。
酶是生物体内的蛋白质催化剂，能够加速化学反应的速率。
了解酶促反应的动力学特征对于研究生物体内的代谢过程以及开发新药物具有重要意义。
酶促反应的动力学主要涉及反应速率、底物浓度和酶浓度之间的关系。
反应速率是指单位时间内反应物消失或生成的量，它与底物浓度和酶浓度有直接的关系。
底物浓度越高，酶分子与底物分子发生碰撞的概率越大，反应速率也就越快。
但当底物浓度达到一定程度后，反应速率将不再随底物浓度的增加而继续增加，这是因为酶的活性位点已经饱和，无法再容纳更多的底物分子。
酶促反应的动力学还包括酶的最大反应速率（Vmax）和酶的底物浓度（Km）的关系。
Vmax表示在酶浓度饱和的情况下，反应速率达到的最大值。
Km表示当反应速率达到Vmax的一半时，底物浓度的值。
Km反映了酶与底物结合的亲和力，Km越小，酶与底物结合的亲和力越大，反应速率越快。
了解酶促反应的动力学特征对于生物体内代谢过程的研究非常重要。
通过测定酶的动力学参数，可以判断酶在不同底物浓度下的活性，进而推测酶在生物体内的作用方式和调控机制。
例如，通过测定酶的Vmax和Km值，可以判断某种药物对特定酶的抑制效果，从而为药物研发提供重要依据。
酶促反应的动力学特征还可以应用于药物代谢动力学研究。
药物的代谢过程通常涉及多种酶的参与，了解药物与酶之间的动力学关系可以帮助预测药物的代谢速率和代谢产物的生成情况。
这对于药物的药效和安全性评价具有重要意义。
通过研究酶的动力学特征，可以优化药物的设计和剂量调整，提高药物疗效和减少不良反应。
总结起来，酶促反应的动力学研究在生物化学领域具有重要的意义。
通过了解酶的动力学参数，可以揭示酶与底物之间的相互作用和调控机制，为生物体内代谢过程的研究提供重要依据。
此外，酶动力学的应用还可以帮助药物的设计和剂量调整，提高药物疗效和减少不良反应。
生物化学中英文名词解释汇总
生物化学上册中英文名词解释汇总第一部分：糖类1.糖（Saccharide）：糖是多羟醛或多羟酮及其缩聚物和某些衍生物的总称。
2.单糖（monosaccharide）：也称简单糖，不能被水解成更小分子的糖类，是多羟醛或多羟酮。
常见的单糖有葡萄糖（Glucose）、果糖（Fructose）、半乳糖（galactose）。
3.寡糖（oligosaccharide）：又称低聚糖，是由2~20个单糖通过糖苷键连接而成的糖类物质。
可分为二糖、三糖、四糖、五糖等。
4.二糖（disaccharide）：又称双糖，是最简单的寡糖，由2个分子单糖缩合而成。
常见的二糖有蔗糖（sucrose）、乳糖（lactose）、麦芽糖（maltose）。
5.多糖（polysaccharide）：由多分子单糖或单糖的衍生物聚合而成。
6.同多糖（homopolysaccharide）由同一种单糖聚合而成，如淀粉（starch）、糖原（glycogen）、纤维素（cellulose）。
7.杂多糖（heteropolysaccharide）有不同种单糖或单糖衍生物聚合而成，如透明质酸（hyaluronic acid,HA）、肝素（heparin,Hp）等。
8.糖胺聚糖（glycosaminoglycan,GAG）又称粘多糖，氨基多糖和酸性多糖。
是动植物特别是高等动物的结缔组织中的一类结构多糖。
例如透明质酸.硫酸软骨素.硫酸角质素等。
9.蛋白聚糖（proteoglycan）：由一条或多条糖胺聚糖和一个核心蛋白共价连接而成，糖含量可超过95%。
主要存在于软骨、腱等结缔组织，构成细胞间质。
由于糖胺聚糖有密集的负电荷，在组织中可吸收大量的水而赋予粘性和弹性，具有稳定、支持和保护细胞的作用。
10.糖蛋白(glycoprotein)：短链寡糖与蛋白质以共价键连接而形成的复合物，其总体性质更接近蛋白质。
糖蛋白的寡糖链参与分子识别和细胞识别。
11.糖脂（glycolipid）12.脂多糖（lipopolysaccharide）第二部分脂质1.脂质：lipid是一类低溶于水而高溶于非极性溶剂的生物有机分子。
生物化学 酶促反应动力学
酶的抑制作用
A.不可逆抑制
✓ 抑制剂与酶以共价键结合 ✓ 不能用透析、超滤方法除去抑制剂 ✓ 酶的修饰抑制
B.可逆抑制
✓ 抑制剂与酶以非共价键结合 ✓ 能用透析、超滤方法除去抑制剂，而使酶的活性恢复 ✓ 三种类型
①竞争性抑制
- 可以测定每一种底物（A或B）的Km，通过饱和[B]而改变[A]测定A的 KAm，和饱和[A]而改变[B]测定B的KBm
- BiBi反应的2种类型:
i) 序列反应：在任何产物释放之前，两种底物必须先结合到酶上
有序反应: 按照一定顺序前后结合两种底物和按前后顺序释放两种产物 随机反应: 两种底物与酶的结合及两种产物与酶的分离没有固定顺序
✓抑制剂与底物相似，可以竞争性地与酶的活性中心结合 ✓增加底物的浓度可以解除抑制
②非竞争性抑制
✓抑制剂与底物不相似，抑制剂是与活性中心外结合位点结合 ✓可形成酶-抑制剂-底物三元复合物
③反竞争性抑制
✓酶与底物先结合，然后再与抑制剂结合
可逆抑制与不可逆抑制的区别
[I]↑ [I]↑
v0
v0
v0
0
[E]
阴离子(少数) ➢Cl-等
有机小分子(少数) ➢胆汁酸盐等
酶促反应的中间络合物学说
1. 酶（E）的结合基团结合底物（S）形成酶-底物复合物（E-S）
E+S E-S
2. 酶的催化基团催化底物(S)形成产物(P)，E-S转变为E-P
E-S E-P
3. 酶的结合基团释放产物P，E-P形成E和P
E-P E + P
B.可逆抑制
✓ 抑制剂与酶以非共价键结合 ✓ 能用透析、超滤方法除去抑制剂，而使酶的活性恢复 ✓ 三种类型
酶反应动力学名词解释
酶反应动力学名词解释酶催化反应的速度很快，它可以和一些极微量的外来物质发生化学反应。
一个完整的酶系统包括两部分：催化剂和辅酶（底物）。
底物不能直接作用于催化剂，需要在催化剂的作用下才能参与化学反应。
而催化剂又是由特定的酶构成的，因此，要研究催化反应的机理，就必须了解酶及其辅助因子的结构和功能。
人们把参加某种生物化学反应的、具有催化功能的、并且化学结构已经知道的有关分子称为酶的催化剂或辅酶。
研究酶的催化机理的科学称为酶的化学或酶学。
从生物化学的角度讲，酶的催化过程是由一系列相互关联的酶促反应组成的，酶与底物的结合形式也各不相同。
一般将酶促反应的速度快慢和酶的活性强弱联系起来，称为酶的活性。
在一个酶促反应中，速度最快的是初速度，次快的是末速度。
酶活性随反应条件而变化，低温下酶活性增高，反之则减小，并且多数酶具有一定的专一性。
酶反应动力学是研究酶与底物或辅酶之间的反应机制、反应速率和化学平衡等方面的科学。
简单地说，酶反应动力学是通过测定酶的底物浓度，确定酶促反应的半速率，从而找出酶促反应速度常数K的科学。
酶反应动力学是酶学中的一门分支学科，目前对酶反应动力学还没有统一的概念。
酶的生物催化作用只能在一定条件下进行，这些条件称为限制性反应条件，酶的催化作用的效率和反应速率都随这些条件的改变而改变。
酶反应动力学实验室主要使用三种方法来确定限制性反应条件。
酶反应动力学实验技术除常规的活力测定外，还广泛采用诱导期测定法、最大反应速度法等现代酶反应动力学方法。
1。
活力法2。
时间分析法3。
固定底物法4。
放射性同位素示踪法5。
酶活标记法6。
生物标志物法7。
竞争法8。
数学模型法9。
合成法10。
神经网络法11。
模拟退火法酶活的测定可用于酶本身的鉴定、酶学方法的研究和新酶的创造等。
通过酶活测定可以鉴定所研究的酶是自催化酶还是异催化酶。
在实际工作中，要根据所测定的酶活来调整催化条件。
酶反应动力学与底物浓度、温度、 pH、激活剂、抑制剂等条件密切相关，如何控制酶的反应条件成为酶反应动力学研究的重点。
生物化学之酶篇
一、酶1、活化能：在一定温度下1mol底物全部进入活化态所需要的自由能，单位为kJ/mol.2、酶作为生物催化剂的特点：(1)酶易失活（酶所催化反应都是在比较温和的常温、常压和接近中性酸碱条件下进行）。
(2)酶具有很高的催化效率。
用酶的转换数（TN,等于催化常数k cat)来表示酶的催化效率，是指在一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物分子数，或每秒钟每微摩尔酶分子转换底物的微摩尔数。
转换数变化范围为1到104。
(3)酶具有高度专一性所谓高度专一性是指酶对催化反应和反应物有严格的选择性。
酶往往只能催化一种或一类反应，作用于一种或一类物质。
(4)酶活性受到调节和控制a、调节酶的浓度一种是诱导或抑制酶的合成；一种是调节酶的降解。
b、通过激素调节酶活性激素通过与细胞膜或细胞受体相结合一起一系列生物学效应，以此来调节酶活性。
c、反馈抑制调节酶活性许多小分子物质的合成是由一连串的反应组成的，催化物质生产的第一步的酶，往往被它的终产物抑制——反馈抑制。
d、抑制剂和激活剂对酶活性的调节e、其他调节方式通过别构调控、酶原激活、酶的可逆共价修饰和同工酶来调节酶活性。
3、酶的化学本质：除有催化活性的RNA之外几乎都是蛋白质。
注：酶的催化活性依赖于它们天然蛋白质构象的完整性，假若一种酶被变性或解离成亚基就失活。
因此，蛋白质酶的空间结构对它们的催化活性是必需的。
4、酶的化学组成a、按化学组成分为单纯蛋白质和、缀合蛋白质两类。
单纯蛋白质酶类，除了蛋白质外，不含其他物质，如脲酶、蛋白酶、脂肪酶和核糖核酸酶等。
缀合蛋白质酶类，除了蛋白质外，还要结合一些对热稳定的非蛋白质小分子物质或金属离子。
前者称为脱辅酶，后者称为辅因子。
即全酶=脱辅酶+辅因子。
b、根据辅因子与脱辅酶结合的松紧程度可分为辅酶和辅基。
辅酶：指与脱辅酶结合比较松弛的小分子有机物，通过透析方法可以除去，如辅酶Ⅰ和辅酶Ⅱ等。
辅基：指以共价键和脱辅酶结合，不能通过透析除去，需要经过一定的化学处理才能与蛋白质分开，如细胞色素氧化酶中的铁卟啉等。
生物化学
一、名词解释酶促反应动力学：酶反应速度、反应过程的规律及各种环境因素对酶促反应速度的影响。
接头蛋白（adaptor protein）和锚定蛋白（docking protein or anchoring protein）：是信号传递中两类特殊的蛋白质，它们不具备酶活性或转录因子活性，其功能就是把上游与下游的信号传递分子联系起来，为信号传递提供空间上的保障。
接头蛋白：通常含有多个结合其它分子的特殊蛋白模块（如SH2、SH3、PTD、WW、PH、PTB等），或与蛋白模块结合的结构（如磷酸化的酪氨酸、富含脯氨酸的模体、磷脂等），因此可以把上游与下游的信号分子连接在一起，协助信号的传递。
锚定蛋白：是一类特殊的接头蛋白，除结合多种信号分子外，还通过它的一端与细胞膜结构相结合，把胞浆中与同一信号传递过程密切相关的信号分子定位在近膜区，类似于建筑中的脚手架，因而又称为支架蛋白。
超二级结构：相邻的二级结构往往形成某种有规律的、空间上可辩认的、更高层次的折叠单元，称为超二级结构（super-secondary structure）或折叠单元（folding unit），主要涉及这些构象元件在空间上如何聚集.结构域：蛋白质分子中存在相对稳定的球状亚结构，其间由单肽链相互连接，命名为结构域。
三种涵义：即独立的结构单位、独立的功能单位和独立的折叠单位。
三级结构：整个肽链的氨基酸残基侧链基团相互作用以及与环境间的相互作用下形成的三维结构。
Hsp：泛素(ubiquitin)：是一种存在于大多数真核细胞中的小蛋白。
它的主要功能是标记需要分解掉的蛋白质，使其被水解。
分子伴侣：结合并稳定靶蛋白不同的不稳定构象，通过控制与靶蛋白的结合/释放，推动其在活体内正确地折叠，组装，运输到位，或控制其在活化/钝化构象之间转换但并不构成靶蛋白组成部分的蛋白质。
最大的一类分子伴侣是热休克蛋白（heat shock proteins,HSP）。
Zn指：锌指结构，一种常出现在DNA结合蛋白中的一种结构。
大学生物化学课件 酶促反应动力学
当底物浓度很低时 [S] << Km,则
V≌Vmax[S]/Km ，反应速度 与底物浓度呈正比;
当底物浓度很高时， [S]>> Km ，此时 V≌Vmax ，反应速度达最大 速度，底物浓度再增高也 不影响反应速度。
KM的意义
• （1）当ν =Vmax/2时，Km=[S]。Km值等于酶促反应速率为最大速率一半时 的底物浓度 ，单位是mol/L。
出酶的转换数，即单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。
可逆性抑制的分类
• 竞争性抑制 • 非竞争性抑制 • 反竞争性抑制
竞争性抑制
1、抑制剂与底物结构类似，竞争酶的活性中心 2、抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及［S］ 3、动力学特点：VMAX不变，表观KM↑。
非竞争性抑制
• 1、抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合 • 2、抑制程度取决于［I］ • 3、动力学特点：VMAX↓，表观KM不变。
酶促反应动力学
（1）描述米氏方程、 Km ，VM含义及意义； （2）抑制作用的分类； （3）三种可逆性抑制剂对酶促反应动力学的影响（对KM、VM的影 响）
米氏方程
• 米氏方程（MICHAELIS-MENTEN系的速度方程。
• 方程式：
• VMAX：最大反应速率 • [S]：底物浓度 • KM：米氏常数 • V：在不同[S]时的反应速率
• （2）Km 值愈大，酶与底物的亲和力愈小；Km值愈小，酶与底物亲和力愈 大。
• （3）Km 值是酶的特征性常数，只与酶的性质，酶所催化的底物和酶促反 应条件(如温度、pH、有无抑制剂等)有关，与酶的浓度无关。酶的种类不 同，Km值不同，同一种酶与不同底物作用时，Km 值也不同。
VM
《生物化学》酶促反应动力学
k4
[ES]
(3)推导过程-1 由中间产物学说可知，酶促反应分两步进行
在稳态下,ES的生成速率与分解速率相等,达到动态平衡即:
VES生成 = VES分解
k1([E]- [ES]) [S]=(k2+ k3) [ES] 令Km = (k2+ k3)/ k1,则
([E]- [ES]) [S]/ [ES]= (k2+ k3)/ k1= Km
第二单元 酶化学
第8章 酶通论 第9章 酶促反应动力学 第10章 酶的作用机制和酶的调节
第9章 酶促反应动力学
一、化学动力学基础(P351) 二、底物浓度对酶反应速率的影响(P355) 三、酶的抑制作用(P368) 四、温度对酶反应的影响(P378) 五、pH对酶反应的影响(P379) 六、激活剂对酶反应的影响(P380)
1、不可逆的抑制作用
抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活力丧失， 不能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活，称 为不可逆抑制（irreversible inhibition）。
2、可逆抑制作用
抑制剂与酶的必需基团以非共价键结合而引起酶活力丧 失，能用透析、超滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活， 称为可逆抑制（reversible inhibition）
4、抑制百分数：
i%= （1- a） × 100% = （1-vi/ v0）× 100%
（二）抑制作用的类型
抑制剂： 凡使酶的必需基团或酶的活性部位中的基团的化学
性质改变而降低酶活力甚至使酶完全丧失活性的物质， 称为抑制剂，用I表示，其作用称为抑制作用。
抑制作用一般分为: 不可逆抑制作用和可逆抑制作用两类。
的速率方程称为本征动力学方程，有具体的物理
酶促反应动力学分析
酶促反应动力学分析酶促反应是生物体内化学反应的重要形式之一，对于维持生命活动的正常进行起着至关重要的作用。
酶促反应动力学则是研究酶催化反应的速度以及影响反应速度的各种因素，通过对这些因素的分析，可以深入了解酶的作用机制、优化反应条件以及为相关的生物化学和生物技术应用提供理论基础。
酶促反应的速度通常用单位时间内底物的消耗量或产物的生成量来表示。
在一定条件下，酶促反应速度与酶浓度、底物浓度、温度、pH 值、抑制剂和激活剂等因素密切相关。
首先来谈谈酶浓度对酶促反应速度的影响。
在底物浓度足够大的情况下，酶促反应速度与酶浓度成正比。
这是因为酶的浓度越高，能够与底物结合并催化反应的酶分子数量就越多，从而导致反应速度加快。
打个比方，就好像有更多的工人参与到一项工作中，工作完成的速度自然就会更快。
底物浓度对酶促反应速度的影响则较为复杂。
在反应刚开始时，反应速度随底物浓度的增加而急剧上升，此时反应速度与底物浓度成正比，这被称为一级反应。
然而，当底物浓度增加到一定程度时，反应速度不再随底物浓度的增加而增加，而是趋于一个恒定值，此时反应速度与底物浓度无关，被称为零级反应。
这种现象可以用酶与底物结合的中间复合物理论来解释。
简单来说，酶的活性中心数量是有限的，当所有的活性中心都被底物占据时，即使再增加底物浓度，反应速度也不会再提高。
温度对酶促反应速度的影响具有双重性。
一方面，在一定范围内，温度升高可以加快分子的运动速度，增加酶与底物的碰撞机会，从而提高反应速度。
另一方面，温度过高会导致酶的变性失活，使反应速度急剧下降。
每种酶都有其最适温度，在这个温度下，酶的催化活性最高。
就像人在适宜的环境温度下工作效率最高一样，酶在最适温度下也能发挥出最佳的催化效果。
pH 值对酶促反应速度的影响也不可忽视。
大多数酶的活性都有一个最适 pH 值范围，在这个范围内，酶的活性最高。
pH 值的改变会影响酶分子中某些基团的解离状态，从而改变酶的活性中心结构，影响酶与底物的结合以及催化反应的进行。
临床生物化学检验-第8章 连续监测法测定酶活性
(amylase, AMY)
1. 以天然淀粉为底物的测定方法：可测定淀粉水解前后粘度或浊度的改变；也可测产物葡 萄糖；还可测定淀粉与某些活性染料的呈色反应（如碘淀粉比色法 ，但准确性和重复性都 较差）。
2. 以人工合成的麦芽寡糖苷为底物的测定方法：底物的结构和相对分子量确定。
IFCC推荐法： EPS法：以4,6-亚乙基-4-硝基酚-“-D-麦芽七糖苷 (EPS) 做底物偶联多功能“-葡萄糖糖苷酶
9
“-
(alpha-L-fucosidase,AFU)
1. 以4-甲基伞形酮-“-L-岩藻糖苷为底物的荧光法： 灵敏度高 ，但需先用凝胶去除干扰物质。 2. PNPF法：以4-硝基苯-“-L-岩藻吡喃糖苷为底物经AFU水解释放4-硝基苯酚后 ，用碱性缓 冲液终止反应 ，使4-NP呈黄色的方法：需设样本空白并延长反应时间。
12
N-
(β-N-acetyl-D-glucosaminidase, NAG)
1. CNP-NAG法： 色原CNP解离常数 (PKa) 为 5.5 ，摩尔吸光系数大 ，可实现NAG的速 率法分析 ，无需设置样品空白 ，但底物的溶解性和稳定性较差。
2. PNP-NAG法：底物易得 ，反应速度快且稳定 ，是目前常用的方法。 3. MTP-NAG法：可用于尿液NAG测定 ，底物稳定 ，反应灵敏度高。
3. 连续监测法： CNP-NAG法、 PNP-NAG法、 MTP-NAG法。
测定原理： CNP-NAG NAG CNP + 氨基葡萄糖苷
PNP-NAG NAG PNP + 氨基葡萄糖苷
产物CNP、 MPT在405nm/ 340nm处的吸光度与NAG 的活性成正比。
MTP-NAG + H2O NAG N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖+ MPT (6- 甲基-2-巯基吡啶
酶促反应动力学 碱性磷酸酶Km值测定
米氏常数Km：描述酶与 底物亲和力的常数
底物浓度与反应速率的关 系：底物浓度越高反应速 率越快
酶浓度与反应速率的关系： 酶浓度越高反应速率越快
温度与反应速率的关系： 温度越高反应速率越快
pH值与反应速率的关系： pH值影响酶的活性从而 影响反应速率
Km值的含义与计算方法
Km值：酶促反应中酶的活性与底物浓度的比值表示酶与底物的亲和力 计算方法：通过酶促反应速率与底物浓度的关系曲线利用米氏方程计算得出 Km值的意义：反映酶与底物的亲和力是酶学研究中的重要参数 Km值的应用：在药物设计、酶工程等领域具有重要应用价值
• 实验目的：测定碱性磷酸酶的Km值
• 实验原理：通过酶促反应动力学原理测定酶的活性和底物浓度的关系
• 实验步骤： . 准备实验材料：酶、底物、缓冲液等 b. 设定反应条件：温度、pH值、反应时间等 c. 测定酶活性：通 过酶促反应速率测定酶活性 d. 测定底物浓度：通过酶促反应速率测定底物浓度 e. 计算Km值：通过酶促反应速率和 底物浓度的关系计算Km值
配制反应溶液：按照实 验要求配制反应溶液包 括酶促反应试剂、碱性
磷酸酶、缓冲液等
加入底物：在反应容器 中加入底物并记录底物
浓度
加入酶促反应试剂：在 反应容器中加入酶促反 应试剂并记录酶促反应
试剂浓度
反应开始：在反应容器 中加入碱性磷酸酶并记
录碱性磷酸酶浓度
反应结束：反应进行一 段时间后记录反应时间、
06
实验结论与展望
实验结论总结
实验结果表明碱性 磷酸酶Km值与酶 促反应动力学密切 相关
实验数据表明碱性 磷酸酶Km值在不 同条件下的变化规 律
实验结果对于理解 酶促反应动力学具 有重要意义
酶促反应的动力学分析与模拟
酶促反应的动力学分析与模拟酶是一种重要的生物催化剂，可以加速生物体内的化学反应速率，促进生物体的正常生长和代谢过程。
酶促反应的动力学是研究酶在反应中所表现的动态过程及其机理的一门学科。
对于生物化学领域的研究者来说，深入理解酶促反应的动力学特性以及相应的模拟研究，不仅可以提高生物医学和生物工程的应用效果，还有助于更好地理解生物体的代谢机制，为生物医学和生物工程的研究提供有力支持。
1. 酶促反应动力学分析酶促反应的动力学特性是指在特定环境下，酶与底物反应的速率和动态过程，不同酶反应具有不同的反应动力学特性。
这些反应通常是多级反应，包括底物的结合、转化和产物的释放。
在这个过程中，催化活性的酶以及底物和产物组成了一个多催化物体系。
因此，酶反应机制在分析时需要考虑多种反应物之间的相互作用。
在酶催化反应中，底物与酶结合并形成酶底物复合物是反应速率的关键步骤。
当复合物形成后，底物开始发生转化并最终生成产物，而这个转化过程的速率大大受酶的活性水平和底物浓度的影响。
除此之外，温度、pH值、离子强度等环境因素也会影响酶反应的动力学特性，其中最主要的是温度。
酶活性与温度的关系可以通过活性温度曲线来体现。
在温度较低的情况下，酶的活性较低。
随着温度的升高，酶的活性不断增加，但当温度超过一定阈值后，酶的构象会发生改变，导致酶失去活性，反应速率下降。
因此，理解酶在不同条件下的活性变化和酶底物复合物转化过程是酶促反应动力学分析的核心。
2. 酶促反应的数学模拟酶促反应的动力学分析不仅仅可以通过实验方法来完成，还可以通过数学模拟方法来进行。
数学模拟是指利用计算机对酶反应过程进行建模和计算，从而分析体系内各分子间的相互作用，研究动力学特性及其机理。
在酶促反应的数学模拟中，需要考虑的参数有：酶的浓度、底物的浓度、酶的动力学性质、酶底物复合物的动态过程等等。
此外，数学模拟还需要结合各种因素对反应的影响因素，如温度、pH值等等。
通过数学模拟可以得到酶促反应的动态变化曲线以及四个重要的动力学参数：最大反应速率（Vmax）、酶的亲和力（Km）、酶反应速率常数（Kcat）和酶底物复合物解离常数（Kd）。
生物化学 酶促反应动力学 图文
实验原理
酶促反应酶动促力反学应: 动力学的研究对象是酶 促反应速率和各种因素对它的影响。 影响酶促反应速率(V)的因素:
1.底物浓度 [S] 3.温度[T] 5.酶的激活剂
2.酶的浓度[E] 4.pH
6.酶的抑制剂[I]
（一）底物浓度对酶促反应速率的影响
❖K:消光系数Extinction coefficient
• T ( Transmittance,透光率)=I/I0
• Percent T=I/I0x100
(百分透光率)
• A (Absorbance,消光度,吸光度)=-lgT
则
A=-lgT=-lgI/I0=kcl
即 A=kcl
Lambert-Beer定律
许多物质本身具有一定的颜色，也有许多 物质本身无颜色在加入适当的显色剂后生 成有色物质。
溶液浓度越大，颜色越深。因此可以利用 比较溶液颜色深浅的方法来测定有色溶液 的浓度。
可见光光度法：用可见光光源测定有色物质 也称为比色分析法。
SPECTROPHOTOMETER 分光光度计结构
光源
单Байду номын сангаас色器
吸收杯
加入0.5Mol/L NaOH 1.0 ml(迅速混匀，终止反应) 加入0.3％4－氨基安替比林1.0ml
加入0.5％铁氰化钾2.0ml.(氧化作用)，充分混匀 室温放置10分钟
510nm比色，测定OD值(6号管校正零点)
结果处理： 以pH值为横坐标,吸光度A为纵坐 标绘图,描述pH值对酶促反应速率 影响，找出该酶的最适pH。
操作步骤（二） 1.首先按照下表加样
表2
（加入酶液立即计时，迅速混匀）快，准 37℃ 水浴15分钟
生物化学第8章 酶促反应动力学
10.2 酶的抑制作用
酶的失活与抑制的区别
酶抑制程度的表示方法
酶抑制作用的类型
可逆与不可逆抑制作用的鉴别
可逆抑制作用动力学
一些重要的抑制剂
10.2 酶的抑制作用
10.2.1 酶的失活与抑制的区别
凡是使酶蛋白质变性而引起酶活力 丧失的作用称为失活作用；由于酶 必需基团化学性质的改变，但酶未 变性，而引起酶活力的降低或丧失 而称为抑制作用。
酶与底物的亲和力。
10.1.3 Km的意义
酶 底物 Km/moLL-1 1.2 2.0 2.5 1.8 10-4 10-3 10-5 10-5
谷氨酸脱氢酶 谷氨酸 -酮戊二酸 NAD+ NADH
丙酮酸羧化酶 丙酮酸 HCO3ATP
4.0 10-4 1.0 10-3 6.0 10-5
酶的非竞争性抑制作用
酶的反竞争性抑制作用
酶只有与底物结合后才能与抑制剂结
合。L-Phe，L-Arg等对碱性磷酸酶的
作用是反竞争性抑制，肼类化合物抑 制胃蛋白酶、氰化物抑制芳香硫酸酯 酶的作用也属此类。
10.2.4 可逆与不可逆抑制的鉴别
Shi, G., et al. Environ Health Perspect, 2009. 117(3): p. 379-86
最适温度 受诸多因 素影响
温度系数Q10：2左右 温度升高反应速率加快，但过高酶蛋白变性
10.3 温度对酶反应的影响
rate of reaction (µmol /min)
1 min incubation
10 min incubation
0 20 40 60 80 100
temperature (° C)
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2、当[S]很大时，Vmax=k3[E]， k3是一级反应速率常数； 因此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，又称转换系数（TN）或催化常数（Kcat）, Kcat越大，表示催化效率越高。
第八章：酶促反应动力学
主要内容
底物浓度对酶促反应速率的影响 酶的抑制作用 温度对酶促反应的影响 pH对酶促反应的影响 激活剂对酶促反应的影响
10.1 底物浓度 对酶促反应速率的影响
S+E=P+E 酶促反应中,如果[S]大大过量, V与 [E]的关系如何？ 实际情况下，[E]稳定，而[S]变化， V与[S]的关系如何？
= Vmax[S] Km + [S]
10.1.2 米氏方程的推导
10.1.2 米氏方程的推导
根据米氏方程：
（1）当[S]<<Km时
Vmax[S]
v=
Km
= K [S]
符合一级反应动力学，酶未被全部饱和，因此在[S]低时不能
正确测得酶活力；
（2）当[S]>>Km时，v=Vmax，此条件下可正解测得酶活力ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
(1)
通常[S]》[E]，即[S]-[ES][S]，ES分解速率与ES
S+E 和ESP+E 有关，于是ES的分解速率可表示为：
-
d[ES] dt
= k2[ES]+k3[ES]
(2)
10.1.2 米氏方程的推导
达到动态平衡时，ES生成与分解速率相等：
k1([E]-[ES])[S] = k2[ES]+k3[ES]
ES
k2
k4
E+P
当反应系统中ES的生成速率与降解速率相等时， 络合物ES的浓度保持不变，即达到稳定状态即：
d[ES]
dt = 0
10.1.2 米氏方程的推导
在反应初始阶段时，E+PES的速率极小，可以忽
略不计，E+SES, 于是ES的生成速率可表示为：
d[ES]
dt = k1([E]-[ES])[S]
10.1.4 Vmax和K3的意义
3、生理条件下S << Km， Vmax = kcat [E] 代入米氏方程 v = kcat [E] [S] / Km + [S] = kcat [E] [S] / Km
得出：v = kcat / Km[E][S] kcat / Km为[E]和[S]反应形成产物的表观二级速度常数，单 位：L/mol s。 kcat / Km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。
10.1.5 Km和Vmax的求法
Lineweaver-Burk双倒数作图法 Eadie-Hofstee作图法
10.1.5 Km和Vmax的求法 双倒数作图法
0
10.1.5 Km和Vmax的求法 Eadie-Hofstee作图法
0
例题
为了确定某酶的催化反应的初速度的底物依赖关系，制备 了一系列的l00ml含有不同底物浓度的反应混合物。向每 个混合物加入相同量的酶后便开始反应。通过测定每单位 时间（分钟）所形成的产物量而获得催化反应的初速度， 其结果如下表所示。
如当[S]=4Km时，V=80%Vmax；
当[S]=10Km时，V=91%Vmax
5、Km可帮助推断某一代谢反应的方向和途径
乳酸脱氢酶
丙酮酸
乳酸
Km=1.7 10-5
丙酮酸
丙酮酸脱氢酶 乙酰辅酶A Km=1.3 10-3
丙酮酸
丙酮酸脱羧酶 乙醛
Km=1.0 10-3
10.1.4 Vmax和K3的意义
10.1.1 中间络合物学说
1903年Henri用蔗糖酶水解蔗糖实验研
究底物浓度与反应速率的关系。
C
B
为解释此现象，提出了中间络合物学说
A
S + E ES P + E
[S]
1913年，Michaelis and Menten根据 中间复合物学说提出米氏方程。
[S]>>[E], [ES]分解为产物的逆反应忽略不计
底物浓度 (mol/L)
初速度 (μmol/min)
1×10－6 0.08
5×10－6 0.25
1×10－5 1×10－4
0.33
0.48
1×10－3 0.50
1×10－2 0.50
①把表中的数据绘制成图，在给出的酶量下的 Vmax是多少? ②根据米氏方程，用Vmax、υ和〔S〕推演出 Km的代数表达式。计算每个反应混合物的Km。 Km值取决于底物浓度吗? ③当底物浓度为0.1mol·L－1和l×l0－7mol·L－1 时，计算它们的初速度。 ④反应混合物保温2分钟后确定反应的初速度。 当初始底物浓度为1×10－2mol·L－1时，计算 产物的生成量。在2分钟后底物总量的百分之 几被转换?
（3）当[S]=Km时，v=Vmax/2
10.1.3 Km的意义
1、Km是酶的特性常数 Km的大小只与酶的性质有关，而与酶浓度无关，但与底物、 温度、pH及离子强度有关。 2、Km可判断酶的专一性和天然底物 Km最小的底物称为该酶的最适底物或天然底物。1/km近似 表示酶与底物的亲和力。 3、当k3<<k2时，Km=k2/k1，Km=Ks（解离常数），严格地 说是1/Ks表示酶与底物的亲和力，当k3极小时，1/Km才表示 酶与底物的亲和力。
S + E Ks ES k P + E
= Vmax[S] Ks + [S]
1925年，Briggs and Haldane提出了
稳态理论，对米氏方程做出了重要的修
正。
k1
E+S
ES
k2
（1）
k3
ES
k4
E+P
（2）
[ES]不仅与（1）有关，也与(2)有关。
10.1.2 米氏方程的推导
k1
k3
E+S
10.1.3 Km的意义
酶
底物
Km/moLL-1
谷氨酸脱氢酶 谷氨酸 -酮戊二酸 NAD+
NADH
1.2 10-4 2.0 10-3 2.5 10-5 1.8 10-5
丙酮酸羧化酶 丙酮酸 HCO3ATP
4.0 10-4 1.0 10-3 6.0 10-5
10.1.3 Km的意义
4、已知Km可求在某一底物浓度时的反应速率
（[E]-[ES]）[S] =
k2 + k3
[ES]
k1
=Km
[E][S]
[ES]= Km + [S]
(3)
10.1.2 米氏方程的推导
因为酶反应速率（）与[ES]成正比，即
= k3 [ES]
代入方程（3）得：
[E][S] =k3[ES]=k3 Km + [S]
由于反应系统中[S]»[E]，当酶全部被饱和形成ES时，[E]=[ES] 酶促反应达到最大反应速率Vmax，即Vmax=k3[ES]=k3[E]