酶促反应动力学
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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。
3、 Km与V的求取
（1）Lineweaver-Burk双倒数作图法
蔗糖酶米氏常数（Km）的测定
1. 配12支蔗糖底物溶液，浓度分别为0、0.005、0.00625、 0.0075、0.00875、0.010、0.0125、0.015、0.02、 0.025、0.0375、0.050M，在35℃水浴保温；
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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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
[S]
0.006
葡萄糖-6-磷酸脱 氢酶
胰凝乳蛋白酶
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
0.058
2.5 12.0 32.0
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
Km近似表示酶对底物的亲和力： Km越大、亲和力越小
k2>>k3时
k2 + k3 Km=
V=V[S]/Km 一级反应
0 Km （米氏常数）
[S]
米氏曲线
0 级反应
Km=?
V[S] V=
Km + [S]
若 V＝V/2
Km = [S]
V1 ＝ V [S] 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。
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
底物 尿素 6-N-乙酰葡萄糖胺
Km(mmol/L) 25
Ｖ ── ＝ Vmax[S] Km + [S]
[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)
k1
k3
E+S
ES
P+E
k2
稳态时ES浓度不变
反应速度
(Ⅲ)
V=k3[ES]
ES的生成速度=消耗速度
酶促反应动力学
二、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]）
初速度
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）中间复合物学说
k1 k3 E + S ES P + E
k2 k4
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]。
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）
丙酮酸脱氢酶
（1.3×10-3）
乙醛 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[S] V=
Km + [S]
V=Vmax=k3[ES]max=k3[Et]
k2 + k3 Km=
k1
米氏常数
V 反 应
V[S] V=
初
Km + [S]
速
度
0
底 物 浓 度 [S]
反应初速度随底物浓度变化曲线
b.当[S]很大时
最V
大
V=V[S]/[S]=V
反V
应
速
率
混合级
V/2 a.当[S]很小时
2. 加入3U/ml已在35 ℃水浴保温的酶溶液，准确作用5分 钟，终止反应；
3. 各吸取0.5ml反应液与3，5-二硝基水杨酸，沸水浴5分 钟，冷却后在540nm测定吸光度OD值；
4. 作图
（2）Eadie-Hofstee作图法
v=Vmax-Km[Sv]
v
Vmax
斜率－Km
（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]。
（3）P→0 忽略 E + P k4 ES 这步反应
E + S ES
E+P
（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)。
（3） kcat/km的意义：
Vmax[S] V=
Km + [S]
∵Vmax=kcat[Et] ∴
kcat[Et][S] V=
Km + [S]
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。
kcat/km＝ k3k1
k2+k3
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
k1
Km≈k2（分离能力）/k1（亲合能力）
k1
k3
E+S
ES
P+E
k2
Km越小，亲和力越强。
[S]很小时，反应速度就能达到很大。
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
k1[E][S]=k2[ES] + k3[ES]
(Ⅰ)
E的质量平衡方程
[E]=[Et] - [ES]
(Ⅱ)
k1
k3
E+S
ES
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
米氏方程
[E]=[Et] - [ES]
3、 Km与V的求取
（1）Lineweaver-Burk双倒数作图法
蔗糖酶米氏常数（Km）的测定
1. 配12支蔗糖底物溶液，浓度分别为0、0.005、0.00625、 0.0075、0.00875、0.010、0.0125、0.015、0.02、 0.025、0.0375、0.050M，在35℃水浴保温；
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 ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ 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
[S]
0.006
葡萄糖-6-磷酸脱 氢酶
胰凝乳蛋白酶
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
0.058
2.5 12.0 32.0
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
Km近似表示酶对底物的亲和力： Km越大、亲和力越小
k2>>k3时
k2 + k3 Km=
V=V[S]/Km 一级反应
0 Km （米氏常数）
[S]
米氏曲线
0 级反应
Km=?
V[S] V=
Km + [S]
若 V＝V/2
Km = [S]
V1 ＝ V [S] 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。
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
底物 尿素 6-N-乙酰葡萄糖胺
Km(mmol/L) 25
Ｖ ── ＝ Vmax[S] Km + [S]
[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)
k1
k3
E+S
ES
P+E
k2
稳态时ES浓度不变
反应速度
(Ⅲ)
V=k3[ES]
ES的生成速度=消耗速度
酶促反应动力学
二、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]）
初速度
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）中间复合物学说
k1 k3 E + S ES P + E
k2 k4
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]。
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）
丙酮酸脱氢酶
（1.3×10-3）
乙醛 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[S] V=
Km + [S]
V=Vmax=k3[ES]max=k3[Et]
k2 + k3 Km=
k1
米氏常数
V 反 应
V[S] V=
初
Km + [S]
速
度
0
底 物 浓 度 [S]
反应初速度随底物浓度变化曲线
b.当[S]很大时
最V
大
V=V[S]/[S]=V
反V
应
速
率
混合级
V/2 a.当[S]很小时
2. 加入3U/ml已在35 ℃水浴保温的酶溶液，准确作用5分 钟，终止反应；
3. 各吸取0.5ml反应液与3，5-二硝基水杨酸，沸水浴5分 钟，冷却后在540nm测定吸光度OD值；
4. 作图
（2）Eadie-Hofstee作图法
v=Vmax-Km[Sv]
v
Vmax
斜率－Km
（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]。
（3）P→0 忽略 E + P k4 ES 这步反应
E + S ES
E+P
（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)。
（3） kcat/km的意义：
Vmax[S] V=
Km + [S]
∵Vmax=kcat[Et] ∴
kcat[Et][S] V=
Km + [S]
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。
kcat/km＝ k3k1
k2+k3
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
k1
Km≈k2（分离能力）/k1（亲合能力）
k1
k3
E+S
ES
P+E
k2
Km越小，亲和力越强。
[S]很小时，反应速度就能达到很大。
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
k1[E][S]=k2[ES] + k3[ES]
(Ⅰ)
E的质量平衡方程
[E]=[Et] - [ES]
(Ⅱ)
k1
k3
E+S
ES
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
米氏方程
[E]=[Et] - [ES]