第9章 酶促反应动力学
生物化学(第三版)第九章 酶促反应动力学课后习题详细解答_ 复习重点
第九章酶促反应动力学提要酶促反应动力学是研究酶促反应的速率以及影响此速率各种因素的科学。
它是以化学动力学为基础讨论底物浓度、抑制剂、pH、温度及激活剂等因素对酶反应速率的影响。
化学动力学中在研究化学反应速率与反应无浓度的关系时，常分为一级反应、二级反应及零级反应。
研究证明，酶催化过正的第一步是生成酶-底物中间产物，Michaelis-Menten该呢举中间产物学说的理论推导出酶反应动力学方程式，即Km、Vmax、kcat、kcat/Km。
Km是酶的一个特征常数，以浓度为单位，Km有多种用途，通过直线作图法可以得到Km及Vmax。
Kcat称为催化常数，又叫做转换数（TN值），它的单位为s-1，kcat值越大，表示酶的催化速率越高。
kcat/Km常用来比较酶催化效率的参数。
酶促反应除了单底物反应外，最常见的为双底物反应，按其动力学机制分为序列反应和乒乓反应，用动力学直线作图法可以区分。
酶促反应速率常受抑制剂影响，根据抑制剂与酶的作用方式及抑制作用是否可逆，将抑制作用分为可逆抑制作用及不可逆抑制作用。
根据可逆抑制剂与底物的关系分为竞争性抑制、非竞争性抑制及反竞争性抑制3类，可以分别推导出抑制作用的动力学方程。
竞争性抑制可以通过增加底物浓度而解除，其动力学常数Kˊm变大，Vmax不变；非竞争性抑制Km不变，Vˊmax变小；反竞争性抑制Kˊm及Vˊmax均变小。
通过动力学作图可以区分这3种类型的可逆抑制作用。
可逆抑制剂中最重要的是竞争性抑制，过度态底物类似物为强有力的竞争性抑制剂。
不可逆抑制剂中，最有意义的为专一性Ks型及kcat型不可逆抑制剂。
研究酶的抑制作用是研究酶的结构与功能、酶的催化机制、阐明代谢途径以及设计新药物的重要手段。
温度、pH及激活剂都会对酶促反应速率产生重要影响，酶反应有最适温度及最适pH，要选择合适的激活剂。
在研究酶促反应速率及测定酶的活力时，都应选择酶的最适反应条件。
习题1.当一酶促反应进行的速率为Vmax的80%时，在Km和[S]之间有何关系？[Km=0.25[S]]解：根据米氏方程：V=Vmax[S]/(Km+[S])得：0.8Vmax=Vmax[S]/(Km+[S])Km=0.25[S]2.过氧化氢酶的Km值为2.5×10-2 mol/L，当底物过氧化氢浓度为100mol/L时，求在此浓度下，过氧化氢酶被底物所饱和的百分数。
第九章 酶促反应动力学
第九章酶促反应动力学一、是非判断题1．酶促反应的初速度与底物浓度无关。
（）2．当底物处于饱和水平时，酶促反应的速度与酶浓度成正比。
（）3．某些酶的Km由于代谢产物存在而发生改变，而这些代谢产物在结构上与底物无关。
（）4．在非竞争性抑制剂存在下，加入足量的底物，酶促的反应能够达到正常Vmax。
（）5．碘乙酸因可与活性中心-SH以共价键结合而抑制巯基酶，而使糖酵解途径受阻。
（）6．从鼠脑分离的己糖激酶可以作用于葡萄糖（K m=6×10-6mol/L）或果糖（K m=2×10-3mol/L），则己糖激酶对果糖的亲和力更高。
（）7．K m是酶的特征常数，只与酶的性质有关，与酶浓度无关。
（）8．K m是酶的特征常数，在任何条件下，K m是常数。
（）9．K m是酶的特征常数，只与酶的性质有关，与酶的底物无关。
（）10．一种酶有几种底物就有几种K m值。
（）11．当[S]>>K m时，V趋向于V max，此时只有通过增加[E]来增加V。
（）12．酶的最适pH值是一个常数，每一种酶只有一个确定的最适pH值。
（）13．酶的最适温度与酶的作用时间有关，作用时间长，则最适温度高，作用时间短，则最适温度低。
（）14．金属离子作为酶的激活剂，有的可以相互取代，有的可以相互拮抗。
（）15．增加不可逆抑制剂的浓度，可以实现酶活性的完全抑制。
（）16．竞争性可逆抑制剂一定与酶的底物结合在酶的同一部位。
（）答案1．错。
2．对。
3．对。
4．错。
5．对。
6．错。
7．对。
8．错。
9．错。
10．对。
11．对。
12．错。
13．错。
14．对。
15．对。
16．错。
二、填空题1．影响酶促反应速度的因素有、、、、和。
2．丙二酸和戊二酸都是琥珀酸脱氢酶的抑制剂。
3．通常讨论酶促反应的反应速度时，指的是反应的速度，即时测得的反应速度。
4．pH值影响酶活力的原因可能有以下几方面：影响，影响，影响。
5．温度对酶活力影响有以下两方面：一方面，另一方面。
酶促反应动力学
第一节 酶促反应的动力学方程
一、化学动力学基础
1、反应分子数和反应级数 1）反应分子数
指在反应中真正相互作用的分子数。
A
P
A+B
P+Q
2）反应级数
指实验测得的反应速率与反应物浓度之间的关系，符合 哪种速率方程，则这个反应就是几级反应。
蔗糖 + H2O 蔗糖酶 葡萄糖 + 果糖
1
3）零级反应的特征
反应速率与反应物浓度无关。初始浓度增加，反应速度不变， 要使反应物减少一半所需完成的反应量增加，因此最后表现为半 衰期与初始浓度成正比。
二、底物浓度对酶促反应的影响
1、酶促反应初速度与底物浓度之间的关系 1903年Henri以蔗糖酶水解蔗糖为例，研究底物浓度与酶促反
应速度之间关系时，发现两者的关系符合双曲线关系。
k2
Km= (k2+k3)/k1
Km是[ES]的分解常数与生成常数的比值。 Km的真正含义是， Km越大意为着[ES]越不稳定，越容易分解。但不能说明[ES]是容 易分解成底物还是产物。
kcat/Km可表示为 [k3/(k2 + k3)]k1， k3/(k2 + k3)代表[ES] 分解成产 物的分解常数占[ES] 总分解常数的比值。 k3/(k2 + k3)越大，说明 [ES]越容易分解成产物。 k1是[ES] 生成常数。因此， kcat/Km数 值大不仅表示[ES]容易生成，还表示[ES]易分解成产物。真正代 表酶对某一特定底物的催化效率。所以，也称为专一性常数。 极限值是k1 ，意为[ES]不会再分解为底物。
酶的化学本质是蛋白质，因此，酶 对温度具有高度的敏感性，随着温度 的升高，分子的构象会逐渐地被破 坏，失去催化活性。
第9章酶促反应动力学
3 环境因素对酶反应的影响
温度 pH值 激活剂 抑制剂
① 温度对酶反应的影响
最适温度（optimum temperature ）：受底物的种类、浓度, 溶液的离子强度, pH, 反应时间等的影响。
② pH对酶反应的影响
反 应反
应
速速 度
度
0
6
8
最适pH
pH 10 pH
最适pH（optimum pH）:受到底物的种类、浓度、 缓冲液 的种类等影响。
第9章 酶促反应动力学
研究酶促反应的速率以及影响速率的各种因素
底物浓度对酶反应速率的影响 米氏方程
酶的抑制作用
环境因素对酶反应的影响
1 底物浓度对酶反应速率的影响
1.1米氏学说的提出
① 酶有被底物所饱和的现象
双曲线
② 酶-底物复合物学说(Enzyme-substrate complex)
1903年，Herin-Wurtz
1.4 米氏常数的求法
双倒数作图法（Lineweaver-Burk作图法）
以1／[S]为横坐标， 以1／v为纵坐标作图 缺点： 实验点过于集中于直线的左端， 作图不易十分准确。
2 酶的抑制作用
2.1 抑制作用
失活作用（inactivation）：酶蛋白变性而引起
活力丧失。 变性剂对酶无选择性。
抑制作用（inhibition）：酶的必须基团化学性
将（4）代入（3）
得：
当反应体系中的底物浓度极大，而使所有的酶分子都 以ES形式存在时，反应速度达到最大值（即最大反应 速度，V）。
将（6）代入（5）
得：
米氏方程式
Km--米氏常数（Michaelis-Menton constant） 表明当已知Km和Vmax时，酶反应速率与底物浓 度的定量关系。
9第九章 酶促反应动力学
第九章酶促反应动力学（一）底物浓度对酶反应速率的影响（1）OA段：反应底物浓度较低时v与[S]成正比，表现为一级反应， v = k[S]。
根据酶底物中间络合物学说，酶催化反应时，首先和底物结合生成中间复合物ES，然后再生成产物P，并释放出E。
E + S = ES →P + EOA段上，底物浓度小，酶未被底物饱和，有剩余酶，反应速率取决于ES浓度，与[S]呈线性关系，v正比于[S]。
（2）AB段：反应速度不再按正比升高，表现为混合级反应。
此时酶渐渐为底物饱和，[E S]慢慢增加，v也慢慢增加，为分数级反应。
（3）BC段：反应速度趋于V max，为零级反应，酶促反应表现出饱和现象。
此时底物过量[S]>[E],[E]已全部转为[E S]而恒定，因此反应速率也恒定，为最大反应速率，V max为[E]所决定。
非催化反应无此饱和现象。
酶与底物形成中间复合物已得到实验证实。
（二）酶促反应力学方程式（1）米氏方程推导1913年Michaelis和Menten提出并推导出表示[S]与v之间定量关系的米氏方程V max[S]V =K m + [S]Km：米氏常数，物理意义为反应速率为最大速率V max一半时底物的浓度，单位与底物浓度同。
2.9 酶的抑制作用失活作用：使酶蛋白变性而引起酶活力丧失。
抑制作用：酶的必需基团的化学性质改变而引起酶活力降低或丧失，但不引起酶蛋白变性。
引起抑制作用的物质称为抑制剂。
研究酶的抑制剂，可以研究酶的结构与功能、酶催化机制，进行药物、农药的设计与筛选。
（一）抑制作用的类型：（1）不可逆抑制作用：抑制剂与酶必需基团以共价键结合而引起酶活力丧失，不能用透析、超过滤等物理方法除去抑制剂而使酶复活，酶被化学修饰。
（2）可逆抑制作用：抑制剂与酶以非共价键结合而使酶活力降低或丧失，能用物理方法除去抑制剂而使酶复活。
可逆抑制又分为三种类型。
1.竞争性抑制：抑制剂（I）和底物（S）竞争酶的结合部位，从而影响了底物与酶的正常结合。
生物化学-生化知识点_酶促反应动力学 (9章)
§2.8 酶促反应动力学（9章 P351）一一一底物浓度对酶反应速率的影响用反应初速度v对底物浓度[S]作图得P355 图9-6。
曲线分以下几段：一1一OA段：反应底物浓度较低时v与[S]成正比，表现为一级反应， v = k[S]。
根据酶底物中间络合物学说，酶催化反应时，首先和底物结合生成中间复合物ES，然后再生成产物P，并释放出E。
E + S = ES → P + EOA段上，底物浓度小，酶未被底物饱和，有剩余酶，反应速率取决于ES浓度，与[S]呈线性关系，v正比于[S]。
一2一AB段：反应速度不再按正比升高，表现为混合级反应。
此时酶渐渐为底物饱和，[E S]慢慢增加，v也慢慢增加，为分数级反应。
一3一BC段：反应速度趋于V max，为零级反应，酶促反应表现出饱和现象。
此时底物过量[S]>[E],[E]已全部转为[E S]而恒定，因此反应速率也恒定，为最大反应速率，V m为[E]所决定。
ax非催化反应无此饱和现象。
酶与底物形成中间复合物已得到实验证实。
一一一酶促反应力学方程式一1一米氏方程推导1913年Michaelis和Menten提出并推导出表示[S]与v之间定量关系的米氏方程V max[S]V =K m + [S]Km：米氏常数，物理意义为反应速率为最大速率V max一半时底物的浓度，单位与底物浓度同。
推导：酶促反应分两步进行。
k1 k3E + S ES → P + Ek2v = k3 [ES]一般k3为限速步骤 v = k3 [ES] … ①1.[ES] 生成速率：d[ES]/dt = k1([E] - [ES]) [S]2.[E S]分解速率：-d[ES] / dt = k2 [ES] + k3 [ES] = (k2 + k3) [ES]3.稳态下[ES]不变，ES生成速率和分解速率相等：k1 ([E]- [ES]) [S] = (k2+k3) [ES]4.引入K m：令K m = k2+k3 / k1代入K m = ([E]- [ES]) [S] / [ES] ,K m [ES] = [E] [S]- [S] [ES], [ES] (K m + S) = [E] [S],[ES] = [E] [S] / K m+[S],5.代入①式：v = k3 [ES] = k3 [E] [S] / K m + [S] … ②6.引入V max：为所有酶都被底物饱和时的反应速率，即此时[E]= [ES]V max = k3 [ES] = k3 [E]代入②式：v = V max [S] / K m + [S]米氏方程表示K m及V max已知时，v~[S]的定量关系。
生物化学第9章兰州大学经典课件酶促反应动力学
根据平衡学说推导速度方程
设Vf 为E与S结合的速度，Vr 为ES解离的速度， 则Vf＝k1 ( [E]0－[ES] )( [S]－[ES] )
Vr＝k2 [ES] ∵ 平衡时Vf＝Vr ∴ k1 ( [E]0－[ES] )( [S]－[ES] )＝ k2 [ES] 又∵ [S] >>[ES] ∴[S]－[ES]≈[S]
根据稳态学说推导速度方程
产生[ES]的速率 d[d Et]Sk1(E []0[E]S)[S]
消耗[ES]的速率
d[E]Sk2[E]Sk3[E]S dt
稳态时 d[ES] 0
dt
所以 k 1 (E ] [ 0 [E ][ S ) S ] k 2 [E ] k S 3 [E ]S
根据稳态学说推导速度方程
生物化学第9章兰州大 学经典课件酶促反应 动力学
研究酶促反应动力学的意义
酶促反应动力学是研究酶促反应的速率以及影 响此速率的各种因素的科学。在研究酶的结构与功 能的关系以及酶的作用机制时，需要动力学提供实 验证据；为发挥酶催化反应的高效率，寻找最有利 的反应条件；为了解酶在代谢中的作用和某些药物 的作用机制等，都需要掌握酶促反应速率的规律。
⑤ 根据细胞内酶反应正反两方面的底物浓度，以及 两方面的Km值，可以推测细胞内代谢的方向。
米氏方程[S]与 V / Vm 的关系
V Vm[S] Km [S]
V [S] Vm Km [S]
当[S]=10Km时，V=0.91Vm 当[S]=0.1Km时，V=0.091Vm
反之，可以计算出要达到一定的最大反 应速率的分数，需要加多少底物。
➢酶与底物结合后光谱发生变化。
➢溶解度或热稳定性在加入底物后发生变化。
➢分离到了酶底物复合物。
第9章 酶促反应动力学
Байду номын сангаас
思考与练习 1. 1/v对1/[S]的双倒数作图得到的直线斜率为1.2×103min，在1/v轴上的截距为2.0×10-2ml.min/ n mol。 计算Vmax和Km。 2. 一个二肽酶对二肽Ala-Gly和二肽Leu-Gly的Km分别为 2.8×10-4和3.5×10-2，哪一个二肽是酶的最适底物？ 该酶的两个非竞争性抑制剂的Ki值分别为5.7×10-2 和2.6×10-4。哪一个是最强的抑制剂？ 3. 根据米式方程求（a）Kcat为30s-1，Km为0.005M的酶， 在底物浓度为多少时，酶促反应的速度为1/4 Vmax？ （b）底物浓度为1/2Km，2 Km和10 Km时，酶促反应 的速率分别相当于多少Vmax？
5.红细胞中的碳酸酐酶(相对分子质量为30 000)具有很 高的转换数。它催化C02的可逆水合反应： 此反应对CO2从组织运往肺部很重要。如果l0μ g的纯 碳酸酐酶在37℃下lmin内，以最大速度可催化0．3g CO2的水合反应，那么碳酸酐酶的转换数(Kcat)是多少
6. 酶溶液加热时，随着时间的推移，酶的催化活性逐 渐丧失。这是由于加热导致天然酶的构象去折叠。己糖 激酶溶液维持在45℃12分钟后，活性丧失百分之五十。 但是若己糖激酶与大量的底物葡萄糖共同维持在 45℃12分钟，则活性丧失仅为3％。请解释，为什么在 有底物存在下，己糖激酶的热变性会受到抑制？ 7.新掰下的玉米的甜味是由于玉米粒中的糖浓度高。可 是掰下的玉米贮存几天后就不那么甜了，因为50％糖已 经转化为淀粉了。如果将新鲜玉米去掉外皮后浸入沸水 几分钟，然后于冷水中冷却，储存在冰箱中可保持其甜 味。这是什么道理？
4.枯草杆菌蛋白酶(相对分子质量27 600)是一种能催化 某些氨基酸酯和酰胺水解的细菌蛋白酶。对于合成的底 物N—乙酰—L—酪氨酸乙酯(Ac-Tyr-OEt)，枯草杆菌蛋 白酶的Km和kcat分别为0．15mol／L和550 s-1。 (a) 当 枯 草 杆 菌 蛋 白 酶 的 浓 度 是 0 ．40 g／L时 ， AcTyr—OEt水解的Vmax是多少? (b)吲哚是枯草杆菌蛋白酶的竞争性抑制剂，抑制剂常 数Ki为0．05mol／L。当吲哚为6．25mmol／L时，计 算 Ac—Tyr-OEt 被 0 ． 4 0 g／L 枯 草 杆 菌 蛋 白 酶 水 解 的 Vmax。 (c)计算0．40g／L枯草杆菌蛋白酶与0.25mol／L Ac— Tyr-OEt和1.0mol/L吲哚共同存在时的V。
第九章 酶促反应动力学
第九章酶促反应动力学（一）底物浓度对酶反应速率的影响用反应初速度v对底物浓度[S]作图得P355 图9-6。
曲线分以下几段：（1）OA段：反应底物浓度较低时v与[S]成正比，表现为一级反应， v = k[S]。
根据酶底物中间络合物学说，酶催化反应时，首先和底物结合生成中间复合物ES，然后再生成产物P，并释放出E。
E + S = ES →P + EOA段上，底物浓度小，酶未被底物饱和，有剩余酶，反应速率取决于ES浓度，与[S]呈线性关系，v正比于[S]。
（2）AB段：反应速度不再按正比升高，表现为混合级反应。
此时酶渐渐为底物饱和，[E S]慢慢增加，v也慢慢增加，为分数级反应。
（3）BC段：反应速度趋于V max，为零级反应，酶促反应表现出饱和现象。
此时底物过量[S]>[E],[E]已全部转为[E S]而恒定，因此反应速率也恒定，为最大反应速率，V max为[E]所决定。
非催化反应无此饱和现象。
酶与底物形成中间复合物已得到实验证实。
（二）酶促反应力学方程式（1）米氏方程推导1913年Michaelis和Menten提出并推导出表示[S]与v之间定量关系的米氏方程V max[S]V =K m + [S]Km：米氏常数，物理意义为反应速率为最大速率V max一半时底物的浓度，单位与底物浓度同。
推导：酶促反应分两步进行。
k1k3E + S ES →P + Ek2v = k3 [ES]一般k3为限速步骤v = k3 [ES] …①1.[ES] 生成速率：d[ES]/dt = k1([E] - [ES]) [S]2.[E S]分解速率：-d[ES] / dt = k2 [ES] + k3 [ES] = (k2 + k3) [ES]3.稳态下[ES]不变，ES生成速率和分解速率相等：k1 ([E]- [ES]) [S] = (k2+k3) [ES]4.引入K m：令K m = k2+k3 / k1代入K m = ([E]- [ES]) [S] / [ES] ,K m [ES] = [E] [S]- [S] [ES], [ES] (K m + S) = [E] [S],[ES] = [E] [S] / K m+[S],5.代入①式：v = k3 [ES] = k3 [E] [S] / K m + [S] …②6.引入V max：为所有酶都被底物饱和时的反应速率，即此时[E]= [ES]V max = k3 [ES] = k3 [E]代入②式：v = V max [S] / K m + [S]米氏方程表示K m及V max已知时，v~[S]的定量关系。
第9章__酶动力学
max
V max [ S ] V max V Km [ S ] 2
K 3 [ E ][S ] V max [ S ] K 3 [ E ][S ] 复 习 V K 3 [ ES ] V K 3 [ ES ] Km [ S ] Km [ S ] Km [ S ]
失活 (inactivation)：凡是酶活力的降低或丧失都称为 酶的失活。 抑制 (inhibition)：使酶活力下降或丧失但并不引起酶 蛋白变性，它主要改变酶活性中心的化学性质。 抑制剂（ inhibitor ）：引起酶的抑制作用的物质称为 酶的抑制剂。
研究抑制剂对酶的作用有重大的意义： （1）药物作用机理和抑制剂型药物的设计与开发；抗癌药 （2）了解生物体的代谢途径，进行人为调控或代谢控制发酵； （3）通过抑制剂试验研究酶活性中心的构象及其化学功能基 团，不仅可以设计药物，而且也是酶工程和化学修饰酶、酶 工业的基础。
最适温度： 温度对酶促反应速度的影响有两个方面： 1. 温度升高，加快反应速度。 2. 温度升高，酶变性失活。 最适温度不是酶的特征常数，它与底物种类、作用时间、pH、离子强 度 等因素有关。 温血动物酶的最适温度35℃—40℃；植物酶最适温度40℃—50℃；微生 物差别大，如细菌Taq DNA聚合酶70℃。 温度系数 Q10：温度升高 10℃，反应速度与原来的反应速度之比，大多 数酶的Q10一般为1~2。
（二） 小分子有机物的激活作用
1.某些激活剂（如Cys、GSH）能还原巯基酶中的某些二硫键使 成-SH，-SH是巯基酶起催化作用所需的基团，提高了酶活性。 2.金属螯合剂，如EDTA(乙二胺四乙酸)，可络合一些重金属离 子，解除它们对酶的抑制，从而使酶活升高。
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3、 酶的比活力 Specific activity 每毫克酶蛋白所具有的酶活力。 单位：U/mg蛋白质。 酶的比活力是分析酶的含量与纯度的重要指标。
一个酶的分离纯化分为4 步。 步骤 1 2 3 总活力（U） 6 4 3 总蛋白质（mg） 20 10 5 比活力（U/mg） 6/20 4/10 3/5
0.2
无抑制剂
0.0 -4 -2 0 2 4
-1
6
8
10
1/[S](1/mmol.L )
交于y轴 ★Vmax不变 ★Km变大，而且随[I]浓度的增大而增大
竞争性抑制作用小结： （1） Vmax不变，Km变大。 （2）抑制程度决定于[I]、[S]、Km和Ki A. 抑制程度与[I]成正比，与[S]成反比 [I]一定，增加[S]，可减少抑制程度。 [S]一定，增加[I]，可增加抑制程度。 B. 在一定[I]和[S]下， Ki越大，抑制作用越小，Km值 愈大，抑制程度愈大。
二、底物浓度对酶反应速率的影响
㈠中间络合物学说 酶与底物先络合成一个中间产物，然后中间产物 进一步分解成产物和游离的酶。
E S K 1 ES K 3 P E 2 K
中间产物假说证据： P 356
⑴竞争性抑制实验 ⑵底物保护酶不变性 ⑶结晶ES复合物的获得。
国际单位（IU单位）： 在最适反应条件下，每分钟催化1μmol底物转化为 产物所需的酶量，称一个国际单位（IU）， 1 IU = 1μmol /min
国际单位（Katal, Kat单位）： 在最适反应条件下，每秒钟催化1mol底物转化为产 物所需的酶量，称1Kat单位（1Kat =1mol · -1） s 1 Kat =60 × 106 IU
• 某些重金属离子对酶的抑制属于非竞争性抑制： Cu2+、Hg2+、Pb2+
非竞争性可逆抑制图示
非 竞 争 性 抑 制
⑶ 反竞争性抑制
酶只有在与底物结合后，才能与抑制 剂结合。E+S→ES+I →ESI≠ P 常见于多底物的酶促反应中
㈢可逆抑制作用与不可逆抑制作用的鉴别 1、通过透析、超滤、凝胶过滤等 2、通过V-E速度曲线
P370 图9-18
图9-19
3、通过可逆抑制剂的动力学曲线可以区分三 种可逆抑制作用
㈣可逆抑制作用的动力学
竞争性抑制
非竞争性抑制
反竞争性抑制
可逆抑制作用的动力学特征1
1.0
1. 竞争性抑制
0.8
竞争性抑制剂
加入竞争性 抑制剂后， Km 变大， 酶促反应速 度减小。
1/Vmax
1/v
0.6
0.4
V max [ S ] Kcat [ E ] [ S ] v Km [ S ] Km [ S ]
[S]<<Km 时：
Kcat v [ E ] [S ] Km
•只有Kcat/Km可以客观地比较不同的酶或同一 种酶催化不同底物的催化效率。
Km和Vmax的求解方法
1、 Lineweaver-Burk 双倒数作图法
非竞争性抑制小结： （1） Km不变，Vmax降至Vmax/（1+[I]/Ki） （2）抑制程度决定于[I]和Ki ，与底物的Km和[S]无 关： 抑制程度与[I]成正比 在一定[I] 下， Ki越大，抑制作用越小
一组平行直线
★Km及Vmax都变小
反竞争性抑制小结： ⑴Km及Vmax都变小 ⑵抑制程度决定于Km、Ki、[S]、[I]
抑制程度既与[I]成正比，又与[S]成正比 在一定的[S]、[I]下，Ki越大，抑制程度越小；Km越 大，抑制程度越小。
抑制剂对酶活性的影响
使酶的活性降低或丧失的现象，称为酶的抑制 作用。 能够引起酶的抑制作用的化合物则称为抑制剂。 酶的抑制剂一般具备两个方面的特点： a.在化学结构上与被抑制的底物分子或底物的 过渡状态相似。 b.能够与酶的活性中心以非共价或共价的方式 形成比较稳定的复合体或结合物。
酶催化的反应中各成份的变化
S+E ES E+ P
发生在 很短的 时间内
S: substrate P: product E: enzyme
由米式方程可知：
当[S]<<Km时
V max [ S ] V max [ S ] V K’S ] [ Km [ S ] Km V max [ S ] V max [ S ] V V max Km [ S ] [S ]
可逆抑制作用的动力学特征2
2.非竞争性抑制 加入非竞争性 抑制剂后，Km 虽然不变，但 由于Vmax减小， 所以酶促反应 速度也下降了。
1.0
非竞争性抑制剂
0.8
0.6
-1/km
1/v
0.4
0.2
无抑制剂
0.0 -4 -2 0 2 4
-1
6
8
10
1/[S](1/mmol.L )
交于x轴
★Km不变，Vmax降至Vmax/（1+[I]/Ki）
㈤一些重要的抑制剂
1. 不可逆抑制剂： ⑴ 非专一性不可逆抑制剂
与酶的活性中心以及活性中心外的某一类或几 类必需基团反应
①、 有机磷的酰化物
二异丙基磷酰氟（DFP，神经毒气）和许多有机磷农药。
第9章 酶促反应动力学
酶的活力测定与分离纯化
1、 酶活力与酶促反应速度
酶活力：在一定条件下，酶催化某一反应的反应 速度（一般测初速度）。 酶促反应速度：单位时间、单位体积中底物的减 少量或产物的增加量。 单位：浓度/单位时间
研究酶促反应速度，以酶促反应的初速度为准(底物消耗≤5%）。
2、 酶的活力单位（U）
4 2 2 2/2
酶的提纯过程中，总蛋白减少，总活力减少，比活力增高。 酶的纯化倍数： 酶的回收率：
每一步比活力 第一步总活力
每一步总活力 第一步总活力
×100%
酶的分离纯化过程中一定要随时追踪酶的活性
4、酶活力的测定方法 分光光度法 荧光法 同位素测定法 电化学法
P336
酶促反应动力学
研究酶促反应的速度以及影响酶促反应速度的各 种因素，包括底物浓度、酶浓度、pH、温度、激 活剂与抑制剂等。 一、化学动力学基础
两种不同模式的双底物反应
顺次式(sequential) 乒乓式(ping-pong)
三、酶的抑制作用
变性作用(denaturation)： 抑制作用(inhibiton)：使酶活力下降或丧失但 并不引起酶蛋白变性 变性剂没有选择性 抑制剂有不同程度的选择性
研究酶抑制作用及其抑制剂的意义
——在理论上，有助于阐明酶活性中心结构，催 化机理，代谢途径以及代谢调节，有助于阐明 药物和毒物作用机理； ——在实践上，可以为治疗人类和畜禽传染病而 设计疗效更高的抗菌抗病毒药物；为消灭农作 物病虫害而设计更有效的杀虫剂和杀菌剂；为 解除毒物对人畜的中毒而设计快速有效解毒药 物。
[S]为常数增量1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10时， 1/[S]为0.1、0.111、0.125、0.5、1.0，是非常数 增量，点多集中在1/v轴附近。
其他作图法
2、 Eadie-Hofstee V—V/[S]作图法 P363 图9-11 3、Hanes-Woolf 作图法 P363 图9-12 4、Eisenthal 作图法 P363 图9-13
㈠ 抑制程度的两种表示方法
1、相对活力 ★相对活力分数 ★相对活力百分数 2、抑制率 ★抑制分数
Vi V0 Vi i 1 a 1 V0 V0
i% = (1-a) ×100(%)
Vi a V0
a% = V1/ V0 ×100(%)
★抑制百分数
㈡抑制作用的类型
1、不可逆的抑制作用 抑制剂与酶活性中心（外）的必需基团共价结合， 使酶的活性下降，无法用透析、超滤等物理方法除 去抑制剂而使 酶复活。
修正后的米式方程
Briggs和Haldane 1925
Vmax [S] V= Km + [S]
Km 即为米氏常数， Vmax为最大反应速度
当反应速度等于最 大速度一半时,即V = 1/2 Vmax, Km = [S] 上式表示,米氏常 数是反应速度为最 大值的一半时的底 物浓度。 因此,米氏常数的 单位为mol/L。
㈢多底物的酶促反应动力学
多底物酶促反应有 三种动力学机理 ★sequential reactions（single-displacement reactions): ▲ Ordered reaction (ordered Bi Bi) ▲Random reactions (random Bi Bi) ★ Ping pong reactions （doubledisplacement reactions)
Vmax与K3（ Kcat）的意义
在一定的酶浓度下，Vmax是一个常数，它只与底物的 种类及反应条件有关。 Vmax=K3 [E]
K3代表酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物的 分子数，称为转换数（TN，或催化常数，Kcat） • Kcat值越大，表明酶的催化效率越高。
Kcat/Km represents actual catalytic efficiency because in vivo [S]/Km=0.01-1.0
㈡酶促反应的动力学方程式 米式方程：
Michaelis和Menten 1913年 E S K 1 ES K 3 P E 2 K
V max *[ S ] V Ks [ S ]
Ks为底物解离常数（底物常数）
k 2 ([ E ] [ ES ]) [ S ] Ks k1 [ ES ]
最适条件：最适温度（25℃或37 ℃）,最适pH、最 适缓冲液离子强度、最适底物浓度。 底物浓度（1）通常很大，使酶饱和 （2）底物消耗≤5% 一级反应