酶促反应动力学有方程推导过程课件

➢ 在一定范围内，反应速度达到最大时对应的温度称为该 酶促反应的最适温度（optimum temperature Tm）.一 般动物组织中的酶其最适温度为35～40℃，植物与微生 物中的酶其最适温度为30～60℃，少数酶可达60℃以上， 如细菌淀粉水解酶的最适温度90℃以上。
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当酶反应体系处于恒态时： v1 v2
即： k 1 E t E S S k 1 E k 2 S E S EtSE E SSSk1k 1k2
令： k1 k2 Km k1
则： K m E S E S S E tS
经整理得： ES
Et S Km S
(1)
由于酶促反应速度由[ES]决定，即 vk2 ES
1902年，Henri用蔗糖酶水解蔗糖的实验中观 察到：在蔗糖酶酶的浓度一定的条件下测定底物 （蔗糖）浓度对酶 反应速度的影响, 它们之间的 关系呈现矩形双曲线(rectangular hyperbola)。 如下图所示：
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在底物浓度很低时，反应速度随底物浓度的增 加而急骤加快，两者呈正比关系，表现为一级反 应。随着底物浓度的升高，反应速度不再呈正比 例加快，反应速度增加的幅度不断下降。如果继 续加大底物浓度，反应速度不再增加，表现为零 级反应。此时，无论底物浓度增加多大，反应速 度也不再增加，说明酶已被底物所饱和。所有的 酶都有饱和现象，只是达到饱和时所需底物浓度 各不相同而已。
3.4 酶促反应动力学
酶促反应动力学
酶促反应动力学(kinetics of enzymecatalyzed reactions)是研究酶促反应速度 及其影响因素的科学。酶促反应的影响因素 主要包括酶的浓度、底物的浓度、pH、温度、 抑制剂和激活剂等。
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一. 酶浓度的影响
2、pH影响酶分子的构象：过高或过低pH都会影响酶分子 活性中心的构象，或引起酶的变性失活。
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动物体内多数酶的最适pH值接近中性，但也有例外，如胃 蛋白酶的最适pH约1.8，肝精氨酸酶最适pH约为9.8(见下表)。
一些酶的最适pH
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四、 底物浓度对反应速度的影响 1、酶反应与底物浓度的关系
（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。酶与底物亲和力大，表示不需要很高 的底物浓度，便可容易地达到最大反应速度。
（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
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三. pH对酶促反应速度的影响
大多数酶的活性受 pH 影响显著，在某一 pH 下
表现最大活力，高于或低于此pH，酶活力显著下降。
酶表现最大活力的pH称为酶的最适
pH(optimumpH pHm)。典型的酶速度-pH曲线
是较窄的钟罩型曲线，但有的酶的速度-pH曲线并
在一定温度和pH下，酶 促反应在底物浓度大于 100 Km时，速度与酶的 浓度呈正比。
酶浓度对速度的影响机 理：酶浓度增加，[ES]也 增 加 ， 而 V=k3[ES] ， 故 反应速度增加。
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二. 温度对酶促反应速度的影响
➢ 酶促反应与其它化学反应一样，随温度的增加，反应 速度加快。化学反应中温度每增加10℃反应速度增加的 倍数称为温度系数Q10。一般的化学反应的Q10为2～3， 而酶促反应的Q10为1～2。
非一定呈钟罩型。如胃蛋白酶和木瓜蛋白酶的速度-
pH曲线。
胃蛋白酶的速度-温度曲线如下图：
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胃蛋白酶和葡萄糖-6-磷酸酶的pH活性曲线 ：
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➢ pH对酶促反应速度的影响机理：
1、pH影响酶和底物的解离: 酶的活性基团的解离受pH影 响，底物有的也能解离，其解离状态也受pH的影响，在 某一反应pH下，二者的解离状态最有利于它们的结合， 酶促反应表现出最大活力，此pH称为酶的最适pH；当反 应pH偏离最适pH时，酶促反应速度显著下降。
种酶与不同底物作用时，Km 值也不同。各种酶的 Km 值 范围很广，大致在 10-1～10-6 M 之间。
，所以 ES v
k2
(2)
将（2）代入（1）得：
v k2
EtS Km S
v
k2Et S Km S
(3)
当[Et]=[ES]时， v Vm
所以 Vmk2Et (4)
将（4）代入（3），则：酶促v反应动KV力mm学a有x方S程S推导过程
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Vmax指该酶促反应的最大速度，[S]为底 物浓度，Km是米氏常数，V是在某一底物浓 度时相应的反应速度。从米氏方程可知：
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为解释酶被底物饱和现象，Michaelis和Menten 做了大量的定量研究，积累了足够的实验数据， 提出了酶促反应的动力学方程：
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SE k1 ES k2 PE
S EtES
k1
ES
[ES]生成速度：v 1 k 1 E t ES S ，[ES]分解速度：v 2 k 1 E S k 2 ES
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➢ 温度对酶促反应速度的影响机理：
1. 温度影响反应体系中的活化分子数：温度增加，活化 分子数增加，反应速度增加。
2. 温度影响酶的活性：过高的温度使酶变性失活，反应 速度下降。
最适温度不是酶的特征常数，因为一种酶的最适温度 不是一成不变的，它要受到酶的纯度、底物、激活剂、 抑制剂、酶反应时间等因素的影响。因此，酶的最适温 度与其它反应条件有关。
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。Βιβλιοθήκη 酶促反应动力学有方程推导过程
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2.米氏常数的意义
（1）. 物理意义： Km值等于酶反应速度为最大速度一半时的底物浓度。