酶促反应动力学
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当反应物系中存在与底物的结构相似的物质 ，这一物质也可能与酶的活性部位结合，形成非 活性的复合物，阻碍了酶与底物的结合，从而影 响酶促反应，这种抑制作用称为竞争性抑制。
3 酶活力：在特定条件下，每1min能催化 1mol底物转化为产物时所需要的酶量，称为 一个酶单位，或称为国际单位，用U表示。 酶活力还可用比活力表示。比活力系指每 1mg酶所具有的酶单位数，用U/mg表示。
• 绝对专一性 ：一种酶只能催化一种化合物进行一
种反应 • 相对专一性：一种酶能够催化一类具有相同化学键 或基团的物质进行某种类型的反应 • 反应专一性：一种酶只能催化某化合物在热力学上 可能进行的许多反应中的一种反应 • 底物专一性 ：一种酶只能催化一种底物 • 立体专一性：一种酶只能作用于所有立体异构体中 的一种
酶催化反应和化学催化反应的转换数大小的比较
催化剂
酶催化剂 菠萝蛋白酶 木瓜蛋白酶 胰蛋白酶 碳酸肝酶
反应
肽的水解 肽的水解 肽的水解 羰基化合物的 可逆反应
转换数 mol/（中心点 ·S）
4×10-3~5×10-1 8×10-2~1×10 3×10-3~1×102 8×10-1~6×105
温度℃
0~37 0~37 0~37 0~37
CS（mmol/L） 5.55 8.33 11.11 13.89 16.66 22.22 27.77
V0（mmol/ L·min） 0.163 0.211 0.241 0.276 0.301 0.339 0.347
解：采用Lineweaver-Burk法，对实验数据回归 ，有
则
采用Hanes-Woolf法，对实验数据回归，有 则
（1） Lineweaver-Burk法（简称L-B法） 对M-M方程（1-11）式取倒数，得到
（1-12）
（2） Hanes-Woolf法（简称H-W法） 对L-B法的（1-12）式的等式两端同乘CS ，
此种方法减少了CS值过大或过小所带来的测量误 差。
（1-13）
（3）Eadie-Hofstee法（简称E-H法） 将M-M方程重排得到 ： （1-14）
采用Eadie-Hofstee法，对实验数据回归，有 则
1.1.4 酶促反应的反应级数 （1） 当CS远小于Km时 ，为一级反应
（2） 当CS远大于Km时，为零级反应。
（3） 当CS介于上述两者之间时 ，为0至1级反应
1.2 有抑制作用的酶促反应动力学
1.2.1 竞争性抑制的酶促反应动力学
酶促反应动力学
2020年5月17日星期日
第一节 酶催化反应的基本特征
• 酶是生物提高其生化反应效率而产生的 生物催化剂，其化学本质是蛋白质。 • 在生物体内，所有的反应均在酶的催化 作用下完成，几乎所有生物的生理现象都 与酶的作用紧密联系。 • 生物酶分为六大类：氧化还原酶、转移 酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶。
（1-1）
式中：CP，CS——产物，底物的浓度 t——时间
根据假设（2）有
（1-2）
即：
（1-3）
式中： ——酶—底物复合物的解离常数
根据假设（3），有：总酶量：
（1-4）
联立（1-1）、（1-2）、（1-3）、有
（1-5）
式中： Vmax——最大的酶促反应速度。 （1-6）
1.1.2 Briggs-Haldane对M-M方程的修正
1925年 Briggs和Haldane认为在酶促反应过程 中，反应的中间体ES（酶-底物复合物）的浓度 不随反应时间而变化，即在酶促反应过程中，反 应的中间体ES的浓度处于稳定的状态，基于这一 假设所得到的酶促反应的模型称之为“稳定态理 论”。即
（1-7）
则 其中 称作M-M常数
（1-8） （1-9）
（4）积分法 用不同的酶促反应的时间t与其反应过 程相对应的底物浓度之间的函数关系通过 作图或回归的方法确定酶促反应动力学参 数。
（ 1-15）
例：在pH5.1、15℃下所测定的用葡萄糖淀粉酶水解麦芽 糖的反应初速度V0如表所示。求这一酶促反应的动力学参
数Vmax和Km 。
表1-1 葡萄糖淀粉酶水解麦芽糖的反应初速度与底物浓度
E+S k+1 ES k+2 E+P k1
其中：k+1，k1，k+2——反应速度常数 E，S，ES，P——酶，底物，酶-底物复合物
，产物
根据Michaelis、Menten的单一底物的酶反应模 型，其假设条件为：
（1）在反应过程中，限制反应速度的反应是ES到 E+P这一步反应；
（2）E+S到ES的反应在整个过程中始终处于动态 平衡；
化学催化剂
硅胶－氧化铝
异丙基苯裂解
3×10-8
wenku.baidu.com
25
硅胶－氧化铝
异丙基苯裂解
2×104
420
二氧化钒
环己烷脱氢
7×10-11
25
二氧化钒
环己烷脱氢
1×102
350
酶活力表示方法
1 酶的分子活力：在最适宜条件下，每 1mol 酶在单位时间内所能催化底物的最大量（ mol）
2 酶的催化中心活力：在单位时间内，每一个 酶的催化中心所催化底物的量（mol）
（3）酶以酶游离状态E和酶-底物复合物ES的形式 存在，酶在反应过程中总浓度不变；
（4）底物浓度比酶-底物络合物浓度要大得多。
根据反应的假设条件，可以看出Michaelis、 Menten所建立的酶促反应模型式建立在平衡的基 础之上的，因而称之为“平衡态理论”。
根据假设（1），有单一底物的酶催化反应 的反应速度：
第二节
均相的酶促 反应动力学
1.1. 酶促反应的Michaelis-Menten方程 1.1.1. 酶促反应的Michaelis-Menten方程
Michaelis、Menten（1913）提出了单一底 物的酶反应模型，基本内容是：酶E的底物S首先 形成酶—底物复合物ES，在酶—底物复合物ES的 基础上反应生成产物P和酶E。反应式如下：
代入总酶量 得
将（1-10）式代入（1-1）式，有
（1-4） （1-10） （1-11）
1.1.3 Michaelis-Menten方程的参数估计 对特定的酶促反应，其动力学的M-M方程中
的Vmax和Km是该酶促反应的特征参数。对Vmax和 Km的确定的方法有Lineweaver-Burk法 ；HanesWoolf法 ；Eadie-Hofstee法 ；积分法 等
3 酶活力：在特定条件下，每1min能催化 1mol底物转化为产物时所需要的酶量，称为 一个酶单位，或称为国际单位，用U表示。 酶活力还可用比活力表示。比活力系指每 1mg酶所具有的酶单位数，用U/mg表示。
• 绝对专一性 ：一种酶只能催化一种化合物进行一
种反应 • 相对专一性：一种酶能够催化一类具有相同化学键 或基团的物质进行某种类型的反应 • 反应专一性：一种酶只能催化某化合物在热力学上 可能进行的许多反应中的一种反应 • 底物专一性 ：一种酶只能催化一种底物 • 立体专一性：一种酶只能作用于所有立体异构体中 的一种
酶催化反应和化学催化反应的转换数大小的比较
催化剂
酶催化剂 菠萝蛋白酶 木瓜蛋白酶 胰蛋白酶 碳酸肝酶
反应
肽的水解 肽的水解 肽的水解 羰基化合物的 可逆反应
转换数 mol/（中心点 ·S）
4×10-3~5×10-1 8×10-2~1×10 3×10-3~1×102 8×10-1~6×105
温度℃
0~37 0~37 0~37 0~37
CS（mmol/L） 5.55 8.33 11.11 13.89 16.66 22.22 27.77
V0（mmol/ L·min） 0.163 0.211 0.241 0.276 0.301 0.339 0.347
解：采用Lineweaver-Burk法，对实验数据回归 ，有
则
采用Hanes-Woolf法，对实验数据回归，有 则
（1） Lineweaver-Burk法（简称L-B法） 对M-M方程（1-11）式取倒数，得到
（1-12）
（2） Hanes-Woolf法（简称H-W法） 对L-B法的（1-12）式的等式两端同乘CS ，
此种方法减少了CS值过大或过小所带来的测量误 差。
（1-13）
（3）Eadie-Hofstee法（简称E-H法） 将M-M方程重排得到 ： （1-14）
采用Eadie-Hofstee法，对实验数据回归，有 则
1.1.4 酶促反应的反应级数 （1） 当CS远小于Km时 ，为一级反应
（2） 当CS远大于Km时，为零级反应。
（3） 当CS介于上述两者之间时 ，为0至1级反应
1.2 有抑制作用的酶促反应动力学
1.2.1 竞争性抑制的酶促反应动力学
酶促反应动力学
2020年5月17日星期日
第一节 酶催化反应的基本特征
• 酶是生物提高其生化反应效率而产生的 生物催化剂，其化学本质是蛋白质。 • 在生物体内，所有的反应均在酶的催化 作用下完成，几乎所有生物的生理现象都 与酶的作用紧密联系。 • 生物酶分为六大类：氧化还原酶、转移 酶、水解酶、裂合酶、异构酶、合成酶。
（1-1）
式中：CP，CS——产物，底物的浓度 t——时间
根据假设（2）有
（1-2）
即：
（1-3）
式中： ——酶—底物复合物的解离常数
根据假设（3），有：总酶量：
（1-4）
联立（1-1）、（1-2）、（1-3）、有
（1-5）
式中： Vmax——最大的酶促反应速度。 （1-6）
1.1.2 Briggs-Haldane对M-M方程的修正
1925年 Briggs和Haldane认为在酶促反应过程 中，反应的中间体ES（酶-底物复合物）的浓度 不随反应时间而变化，即在酶促反应过程中，反 应的中间体ES的浓度处于稳定的状态，基于这一 假设所得到的酶促反应的模型称之为“稳定态理 论”。即
（1-7）
则 其中 称作M-M常数
（1-8） （1-9）
（4）积分法 用不同的酶促反应的时间t与其反应过 程相对应的底物浓度之间的函数关系通过 作图或回归的方法确定酶促反应动力学参 数。
（ 1-15）
例：在pH5.1、15℃下所测定的用葡萄糖淀粉酶水解麦芽 糖的反应初速度V0如表所示。求这一酶促反应的动力学参
数Vmax和Km 。
表1-1 葡萄糖淀粉酶水解麦芽糖的反应初速度与底物浓度
E+S k+1 ES k+2 E+P k1
其中：k+1，k1，k+2——反应速度常数 E，S，ES，P——酶，底物，酶-底物复合物
，产物
根据Michaelis、Menten的单一底物的酶反应模 型，其假设条件为：
（1）在反应过程中，限制反应速度的反应是ES到 E+P这一步反应；
（2）E+S到ES的反应在整个过程中始终处于动态 平衡；
化学催化剂
硅胶－氧化铝
异丙基苯裂解
3×10-8
wenku.baidu.com
25
硅胶－氧化铝
异丙基苯裂解
2×104
420
二氧化钒
环己烷脱氢
7×10-11
25
二氧化钒
环己烷脱氢
1×102
350
酶活力表示方法
1 酶的分子活力：在最适宜条件下，每 1mol 酶在单位时间内所能催化底物的最大量（ mol）
2 酶的催化中心活力：在单位时间内，每一个 酶的催化中心所催化底物的量（mol）
（3）酶以酶游离状态E和酶-底物复合物ES的形式 存在，酶在反应过程中总浓度不变；
（4）底物浓度比酶-底物络合物浓度要大得多。
根据反应的假设条件，可以看出Michaelis、 Menten所建立的酶促反应模型式建立在平衡的基 础之上的，因而称之为“平衡态理论”。
根据假设（1），有单一底物的酶催化反应 的反应速度：
第二节
均相的酶促 反应动力学
1.1. 酶促反应的Michaelis-Menten方程 1.1.1. 酶促反应的Michaelis-Menten方程
Michaelis、Menten（1913）提出了单一底 物的酶反应模型，基本内容是：酶E的底物S首先 形成酶—底物复合物ES，在酶—底物复合物ES的 基础上反应生成产物P和酶E。反应式如下：
代入总酶量 得
将（1-10）式代入（1-1）式，有
（1-4） （1-10） （1-11）
1.1.3 Michaelis-Menten方程的参数估计 对特定的酶促反应，其动力学的M-M方程中
的Vmax和Km是该酶促反应的特征参数。对Vmax和 Km的确定的方法有Lineweaver-Burk法 ；HanesWoolf法 ；Eadie-Hofstee法 ；积分法 等