【生物化学精品】酶动力学

米氏酶的双倒数作图
Eadie-Hofstee作图
Hanes-Wolff 作图
酶抑制剂作用的动力学
药物名称 药物名称 （中文） （英文） 阿司匹林 Aspirin
青霉素 Penicillin 甲氨蝶呤 Methotrexate
叠氮胸苷 azidothymine （AZT）
利托那韦 Ritonavir 万艾可（伟 Viagra
合，将导致与活性中心结合的底物不再能够转变为产物。 （2）动力学
Km不变,Vmax降低。 3. 反竞争性抑制剂 （1）性质. 只能与ES结合，但不能与游离的酶结合。一旦它们与ES结
合，将导致与活性中心结合的底物不再能够转变为产物。 （2）动力学
Km降低,Vmax降低。
竞争性抑制剂
ES
k1
ES
K-1
Km可以帮助判断体内一个可逆反应进行的方向。如果酶对 底物的Km值小于对产物的Km值，则反应有利于正反应。否则， 有利于逆反应。
2. 解读Vmax
Vmax也是酶的特征常数，然而，在现实的条件下，一个 酶促反应很难达到或者根本就达不到此值。随着底物浓度的增 加，V只能接近此值。
3. 解读kcat
kcat称为酶的转化数，具体是指在单位时间内，一个酶分 子将底物转变成产物的分子总数。kcat的单位是s-1。如果一 个酶遵守米氏方程，则kcat＝k2＝Vmax/Et。
酶动力学
研究酶促反应速率、 变化规律及其影响因 素的一门学科
影响酶促反应的因素
酶促反应速率和反应类型 酶反应速率与非酶促反应一样，一般都是以 单位时间（t）内，底物或产物浓度的变化值来 表示，常用的单位是 。
影响酶促反应速率的因素 影响酶促反应速度的主要因素包括：酶浓度、 底物浓度、反应温度、反应介质的pH和离子强 度以及有无抑制剂的存在等。
几种酶的动力学参数
米氏方程的双重性
当底物浓度很低的情况下，即[S]<<Km，米氏方程可转 变为：
这时反应速度与底物浓度成正比，符合一级动力学； 当底物浓度很高的情况下，即[S]>>Km，米氏方程可转
变为：
这时酶反应速度接近最大值，如果继续增加底物的浓度， v不可能继续增加，反应速度与底物浓度的关系符合零 级动力学。
米氏方程成立的需要满足三个条件：（1）反应速度为初 速度，因为此时反应速度与酶浓度呈正比关系，避免了反 应产物以及其它因素的干扰；（2）酶底物复合物处于稳 态即ES浓度不发生变化；（3）符合质量作用定律。
Leonor Michaelis (1875-1949)
Maud Menten (1879-1960)
酶浓度对反应速度的影响
温度对反应速度的影响
pH对反应速度的影响
pH对酶和底物解离性质的影响
底物浓度对酶反应速度的影响
米氏反应动力学
酶反应动力学最简单的模型由Lenor Michaelis和Maude Menten于1913年提出，因此又名为Michaelis-Menten模型 或M-M模型。1925年，G. E. Briggs和James B.S. Haldane 使用稳态近似法提出一个略为复杂的模型，但为了表达对 Michaelis和Menten的开拓性工作的敬意，它仍然被称为 M-M模型。
米氏方程的推导
• 假定νf表示ES形成的速度，νd为ES解离的速度，那么νf＝k1[E][S]，
• 即νd＝k-1[ES]+k2[ES]=(k-1+k2)[ES]
• 在稳态时，ES形成的速度与ES解离的速度相等，因此νd＝νf。
• 即 k1[E][S]＝(k-1+k2)[ES]
①
• 假定[Et]表示酶的总浓度，[E]表示游离的酶浓度，[ES]为与底物结合 的酶浓度，则[Et]＝[E]+[ES]。于是，①式可变为：
k2
EP
I
v
vmax[S ]
Km 升高
KI
EI
[I] [S ] K m (1 K I )
vmax 不变
v
vmax
+抑制剂
1/v
可逆性抑制剂
可逆性抑制剂又可分为竞争性、非竞争性和反竞争性抑制剂。 1. 竞争性抑制剂 （1）性质. 有两种类型：一类与底物在结构和化学上具有很强的相似
性；第二类竞争性抑制剂与底物无结构和化学性质的相似性。 （2）动力学
Km值提高，其大小与抑制剂的浓度有关，但Vmax不变。 2. 反竞争性抑制剂 （1）性质. 只能与ES结合，但不能与游离的酶结合。一旦它们与ES结
米氏方程的线性转换
直接使用米氏方程中的v对[S]作图得到的是一 条曲线，从图中虽然也能得到Km 值和Vmax值， 然而，由于实验误差的客观存在，只要出现任 何可见的误差使数据点偏离真实的位置，那么 就很难画出一个很完美的曲线，但在同样的条 件下，画直线更容易。因此，将米氏方程进行 线性化处理就显得十分必要。
哥）
靶酶
前列腺素合成 中的环加氧酶 肽聚糖转肽酶 二氢叶酸还原
酶 HIV逆转录酶
HIV蛋白酶 cGMP磷酸二
酯酶
医用或药用
消炎
抗菌素 抗肿瘤
ห้องสมุดไป่ตู้艾滋病治疗
艾滋病治疗 勃起功能障碍
（ED）
酶的抑制剂的类型
☺根据抑制方式，酶的抑制剂可分为可逆性抑制剂和不可逆性抑 制剂。前者以次级键与酶可逆结合，这些键形成得快，断裂得 也快。结果是抑制作用的效果来得快，但并不能使酶永久性失 活。使用透析或超滤就可去除它们，让酶恢复活性；后者也被 称为酶灭活剂，它们以强的化学键（通常是共价键）与酶不可 逆结合，结合一个，灭活一个，导致酶有效浓度的降低，因此 一旦失活就不可逆转。如果想恢复酶的活性，唯一的手段只能 是补充新酶。与可逆性抑制剂不同，不可逆性抑制剂需要更长 的时间与酶起反应，因为共价键形成较慢。因此，不可逆性抑 制剂通常表现出对时间有依赖性，即抑制的效果随着与酶接触 时间的延长而增强。
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• 由于酶促反应的初速度即是产物形成的速度，ν ＝k2[ES]，于是，
• 当[S]→∞，酶被底物饱和，这时的反应速度为 最大反应速度Vmax，即
• 最后，米氏方程可重写成：
解读米氏方程
1. 解读Km
Km即是米氏常数,是酶反应初速度为Vmax一半时底物的浓 度。在一定条件下，可以使用它来表示酶与底物的亲和力。一 个酶的Km越大，意味着该酶与底物的亲和力越低；反之，Km越 小，该酶与底物的亲和力越高。