生物化学第8章酶促反应动力学
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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
Байду номын сангаас
（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
（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。
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?
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
10.1.3 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]
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？
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。
10.1.1 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
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]
1、在一定酶浓度下，酶对特定底物的Vmax也是一常数。 同一种酶对不同的底物的Vmax不一样，pH、温度和离 强度等也会影响Vmax的值。
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。
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。
= 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
(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]
= 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
Байду номын сангаас
（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
（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。
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?
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
10.1.3 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]
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？
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。
10.1.1 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
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]
1、在一定酶浓度下，酶对特定底物的Vmax也是一常数。 同一种酶对不同的底物的Vmax不一样，pH、温度和离 强度等也会影响Vmax的值。
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。
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。
= 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
(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]