第09章酶促反应动力学

S+E
ES
P+E
中间产物假说证据： （1）ES复合物已被电子显微镜和X射线晶体结构分析直 接观察到。 （2）酶和底物的光谱特性在形成ES后发生变化。 （3）酶的物理性质经常在形成ES后发生变化。 （4）已分离得到ES复合物。 （5）平衡透析时，底物浓度在半透膜内外不等。
楚雄师范学院化学与生命科学系
范树国
c.Km 值表示酶与底物之间的亲和程度： Km 值大表示亲和 程度小，酶的催化活性低 ; Km 值小表示亲和程度大 , 酶的催化活性高。 （同一种酶有几种底物就有几个 Km 值，其中 Km 值最小的 底物一般称为该酶的最适底物或天然底物） 一般情况下， 1/Km 可以近似地表示酶对底物的亲和 力大小， 1/Km愈大，表明亲和力愈大。
Et ES
k1 k2
ES
ES
k3 P E
[ES]生成速度： v1
k1 Et ESS ，[ES]分解速度： v2 k2 ES k3 ES
米 氏 方 程 的 推 导
当酶反应体系处于恒态时： 即： 令：
v1 v2
所以1/Km表示形成ES的趋势大小 特例： Km=K2/K1=Ks(在K3K1，K2时)
d.Km与Ks Km不等于Ks。在K3<<K1、K2时， Km看作Ks，也只 有此时1/Km 才可以近似表示酶与底物结合的难易程度。 e.Km与Km 无抑制剂时，ES的分解速度与形成速度的比值 符合米氏方程，为Km; 而有抑制剂时发生变化，则不符合 米氏方程，为Km 。
V max [ S ] V max V Km [ S ] 2
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2.动力学参数的意义
（1）米氏常数的意义 a.不同的酶具有不同 Km值，它是酶的一个重要的特征物 理常数,只与酶的性质有关，而与其浓度无关。 b.Km值只是在固定的底物，一定的温度和 pH条件下，一 定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值。
第九章 酶促反应动力学
一、化学动力学基础 二、底物浓度对酶反应速率的影响 三、酶的抑制作用 四、温度对酶反应速度的影响 五、pH对酶反应的影响 六、激活剂对酶反应的影响
楚雄师范学院化学与生命科学系 范树国
一、化学动力学基础
化学反应的两个基本问题：（ 1）反应进行的方向、可 能性和限度；（2）反应进行的速率和反应机制。
1903年，Henri用蔗糖 酶水解蔗糖的实验
80
Rate of Reaction(v)
60
40
20
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 Concentration of Substrate(umol/L)
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酶与底物的中间络合物学说（Henri和Wurtz）
（一）反应速率及其测定
反应速率是以单位时间内反应物或生成物浓度的改变来 表示。用瞬时速率表示反应速率： v =dc/dt 反应速率的测定实际上就是测定不同时间的反应物或生 成物的浓度。
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（二）反应分子数和反应级数
1. 反应分子数：在反应中真正相互作用的分子的数目。 单分子反应，双分子反应，…… 判断一个反应是单分子反应还是双分子反应，应先了解 反应机制，即反应过程中各个单元反应是如何进行的。
(1)
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
Vm k2 Et
(4)
（二）酶促反应的动力学方程式
E S P E ES
k3
k1 1.米氏方程式的推导
k2
米氏方程:
Vmax S v K m S
米氏常数:
k 2 k3 Km k1
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。
SE
S
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f.Km和米氏方程的实际应用 若已知某个酶的Km值，可以计算在某一个底物浓度 时，反应速度相当于最大反应速度的百分率。
k1 Et ESS k2 ES k3 ES
k 2 k3 Km k1

则： Km ES ESS Et S
Et S ESS k2 k3 ES k1
经整理得：
ES

Et S K m S
将（4）代入（3），则：
v
Vmax S K m S
当[S] <<Km时
V
V max [ S ] V max [ S ] K’ [S ] Km [ S ] Km
酶反应速度与底物 浓度的关系曲线
当[S]＞＞Km时 当[S]=Km时
V
V max [ S ] V max [ S ] V max Km [ S ] [S ]
半衰期与初始浓度成正比。
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二、底物浓度对酶反应速率的影响
（一）中间络wk.baidu.com物学说
100
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。 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。
2. 反应级数：根据实验结果，整个化学反应的速率服 从哪种分子反应速率方程式，则这个反应即为几级反应。 一级反应，二级反应，……，零级反应。
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（三）各级反应的特征
1. 一级反应 凡是反应速率只与反应物的浓度的一次方成正比的，这 种反应就称为一级反应。 速率常数与半衰期成反比，半衰期与反应物的初浓度无 关。 2. 二级反应 凡是反应速率与反应物浓度二次方（或两种物质浓度的 乘积）成正比的，这种反应就称为二级反应。 半衰期与初浓度成反比。 3. 零级反应 凡是反应速率与反应物浓度无关而受它种因素影响而改 变的反应。