酶促反应动力学
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米氏常数的应用
（1）鉴定酶：通过测定可以鉴别不同来源或相同来源但 在不同发育阶段、不同生理状态下催化相同反应的酶是 否属于同一种酶。 （2）判断酶的最佳底物：如果一种酶可作用于多个底 物,就有几个Km值，其中Km最小的底物就是酶的天然底 物。如蔗糖酶既水解蔗糖 (Km=28mmol/L),也可水解棉 子糖 (Km=350mmol/L),两者相比，蔗糖为该酶的天然底 物。 （3）计算一定反应速度下的底物浓度：如某一反应要 求的反应速度达到最大反应速度的99%，则[S]=99Km
（5）判断反应方向或趋势：催化正逆反应的酶，其正逆 两向的反应的Km不同。如果正逆反应的底物浓度相当，则 反应趋向于Km小方向进行。
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4、Vmax
是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比 （Vmax=K3［E］）。 不是特征性常数，与具体底物有关，且随着温度、pH和离子 强度而改变。
• 反应速率达到最大值， v与[S]无关，符合零级动 力学，只有在此条件下 才能正确测得酶活力。
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km值的推导
•当
1 v= —2 Vmax 时， [S]=Km
• Km值就代表反应速 率达到最大反应速率 一半时的底物浓度 （mol/L或mmol/L）。
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米氏常数的意义
反应式中，
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米氏方程对酶促动力学曲线的解释
（1）当底物浓度很 低，[S]<<Km时, vmax[S]
• V = ———— km
=k[S] （米氏方程）
反应速率与底物 浓度成正比，v与 [S]的关系符合一 级动力学。
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• (2) 当底物浓度很高， [S] >>Km时, V = Vmax
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二、底物浓度对酶反应 速率的影响
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酶有被底物饱和的现象——饱和效应
1902年，Henri用蔗 糖酶水解蔗糖的实验中 观察到：在蔗糖酶浓度 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)。
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• 引起酶促反应速度随反应时间延长而降低的原因很多，如底 物浓度的降低、产物浓度增加而加速了逆反应的进行、产物 对酶的抑制以及随反应时间的延长引起酶分子部分失活等。 因此，在测定酶活力时，应测定酶促反应的初速度，从而避 免上述各种复杂因素对反应速度的影响。
• 由于反应初速度与酶量呈线性关系，因此可以用测定反应初 速度的方法来测定相关制剂中酶的含量。
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（4）从km的大小，可以知道正确测定酶活力时所需的底物浓度。
也可以算出某一底物浓度时达最大反应速度的倍数
[S] 1000km 100km
10km 4km 3km 1km 0.10km
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v 0.999V 0.99V 0.91V
0.8V 0.75V 0.5V 0.091V
表明：当已知Km和Vmax时，酶促反应速率与底物浓
度的定量关系。
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米氏方程的假设前提 ——快速平衡
（4）酶守恒公式：
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（2）稳态理论
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。
E + S k1 ES
k2
（1）
k3
ES
5、K3
当底物浓度很大时， v=K3［ES］= K3［E］=Vmax ∴ K3即为转换数或催化常数，用Kcat表示。
指当酶被底物饱和时，每秒钟每个酶分子（μmol、mol） 转化底物的分子数（μmol、mol），代表酶的催化效率。
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一、概述
酶促反应速度V
• 以产物生成量(或底物减少量)来对反应时 间作图，便可以得到如图所示的曲线图。
• 该曲线的斜率表示单位时间内产物生成量 的变化。因此，曲线上任何一点的斜率就 是相应横坐标上时间点的反应速度。
• 从图中可以看出，在反应开始的一段时间 内斜率几乎不变。然而，随着反应时间的 延长，曲线逐渐变平坦，相应的斜率也渐 渐减小，反应速度逐渐降低，这时测得的 反应速度不能代表真实的酶活力。
E+P
k4
（2）
[ES]不仅与（1）有关，也与(2)有关。
快速平衡只适用于反应初速度。
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稳态是指反应进行一段时间后，系统中的酶-底 物复合物浓度由零逐渐增加到一定数值，然后保持 不变，即处于稳态水平，此时ES的分解速率等于ES 的生成速率。
因此，在 k3值不小，后一步骤不是限速步骤。
物理意义(数学意义)：
Km在数值上等于酶反应速度为最大速度一 半时的底物浓度（mol/L）。
动力学意义：
（1）Km值愈大，酶与底物的亲和力愈小（ES形成 困难），酶的催化效率愈低；Km值愈小， 酶与底物亲和力愈大（ES形成容易），酶 的催化效率愈高。
（酶与底物亲和力大，表示不需要很高的底物浓度， 便可很容易地达到最大反应速度。）
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中间产物学说
为了解释这个现象，Henri和Wurtz提出了酶-底物复合物学 说：当酶催化反应时，酶首先与底物结合，生成酶-底物复合物， 然后生成产物，并释放出酶。
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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。
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V Vmax
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（2）.Km是酶的特征常数，只与酶和底物种类以及反应条件 (如温度、pH、有无抑制剂等)有关，与酶浓度无关。
不同的酶，Km值不同； 同一种酶与不同底物反应时，Km值不同； 同一种酶与相同底物反应时，反应条件不同（pH、温度、有无抑制
剂），Km值不同。
[S]
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。
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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
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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：
米氏常数的应用
（1）鉴定酶：通过测定可以鉴别不同来源或相同来源但 在不同发育阶段、不同生理状态下催化相同反应的酶是 否属于同一种酶。 （2）判断酶的最佳底物：如果一种酶可作用于多个底 物,就有几个Km值，其中Km最小的底物就是酶的天然底 物。如蔗糖酶既水解蔗糖 (Km=28mmol/L),也可水解棉 子糖 (Km=350mmol/L),两者相比，蔗糖为该酶的天然底 物。 （3）计算一定反应速度下的底物浓度：如某一反应要 求的反应速度达到最大反应速度的99%，则[S]=99Km
（5）判断反应方向或趋势：催化正逆反应的酶，其正逆 两向的反应的Km不同。如果正逆反应的底物浓度相当，则 反应趋向于Km小方向进行。
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4、Vmax
是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比 （Vmax=K3［E］）。 不是特征性常数，与具体底物有关，且随着温度、pH和离子 强度而改变。
• 反应速率达到最大值， v与[S]无关，符合零级动 力学，只有在此条件下 才能正确测得酶活力。
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km值的推导
•当
1 v= —2 Vmax 时， [S]=Km
• Km值就代表反应速 率达到最大反应速率 一半时的底物浓度 （mol/L或mmol/L）。
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米氏常数的意义
反应式中，
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米氏方程对酶促动力学曲线的解释
（1）当底物浓度很 低，[S]<<Km时, vmax[S]
• V = ———— km
=k[S] （米氏方程）
反应速率与底物 浓度成正比，v与 [S]的关系符合一 级动力学。
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• (2) 当底物浓度很高， [S] >>Km时, V = Vmax
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二、底物浓度对酶反应 速率的影响
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酶有被底物饱和的现象——饱和效应
1902年，Henri用蔗 糖酶水解蔗糖的实验中 观察到：在蔗糖酶浓度 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)。
第1页/共66页
• 引起酶促反应速度随反应时间延长而降低的原因很多，如底 物浓度的降低、产物浓度增加而加速了逆反应的进行、产物 对酶的抑制以及随反应时间的延长引起酶分子部分失活等。 因此，在测定酶活力时，应测定酶促反应的初速度，从而避 免上述各种复杂因素对反应速度的影响。
• 由于反应初速度与酶量呈线性关系，因此可以用测定反应初 速度的方法来测定相关制剂中酶的含量。
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（4）从km的大小，可以知道正确测定酶活力时所需的底物浓度。
也可以算出某一底物浓度时达最大反应速度的倍数
[S] 1000km 100km
10km 4km 3km 1km 0.10km
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v 0.999V 0.99V 0.91V
0.8V 0.75V 0.5V 0.091V
表明：当已知Km和Vmax时，酶促反应速率与底物浓
度的定量关系。
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米氏方程的假设前提 ——快速平衡
（4）酶守恒公式：
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（2）稳态理论
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。
E + S k1 ES
k2
（1）
k3
ES
5、K3
当底物浓度很大时， v=K3［ES］= K3［E］=Vmax ∴ K3即为转换数或催化常数，用Kcat表示。
指当酶被底物饱和时，每秒钟每个酶分子（μmol、mol） 转化底物的分子数（μmol、mol），代表酶的催化效率。
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一、概述
酶促反应速度V
• 以产物生成量(或底物减少量)来对反应时 间作图，便可以得到如图所示的曲线图。
• 该曲线的斜率表示单位时间内产物生成量 的变化。因此，曲线上任何一点的斜率就 是相应横坐标上时间点的反应速度。
• 从图中可以看出，在反应开始的一段时间 内斜率几乎不变。然而，随着反应时间的 延长，曲线逐渐变平坦，相应的斜率也渐 渐减小，反应速度逐渐降低，这时测得的 反应速度不能代表真实的酶活力。
E+P
k4
（2）
[ES]不仅与（1）有关，也与(2)有关。
快速平衡只适用于反应初速度。
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稳态是指反应进行一段时间后，系统中的酶-底 物复合物浓度由零逐渐增加到一定数值，然后保持 不变，即处于稳态水平，此时ES的分解速率等于ES 的生成速率。
因此，在 k3值不小，后一步骤不是限速步骤。
物理意义(数学意义)：
Km在数值上等于酶反应速度为最大速度一 半时的底物浓度（mol/L）。
动力学意义：
（1）Km值愈大，酶与底物的亲和力愈小（ES形成 困难），酶的催化效率愈低；Km值愈小， 酶与底物亲和力愈大（ES形成容易），酶 的催化效率愈高。
（酶与底物亲和力大，表示不需要很高的底物浓度， 便可很容易地达到最大反应速度。）
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中间产物学说
为了解释这个现象，Henri和Wurtz提出了酶-底物复合物学 说：当酶催化反应时，酶首先与底物结合，生成酶-底物复合物， 然后生成产物，并释放出酶。
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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。
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V Vmax
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（2）.Km是酶的特征常数，只与酶和底物种类以及反应条件 (如温度、pH、有无抑制剂等)有关，与酶浓度无关。
不同的酶，Km值不同； 同一种酶与不同底物反应时，Km值不同； 同一种酶与相同底物反应时，反应条件不同（pH、温度、有无抑制
剂），Km值不同。
[S]
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。
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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
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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：