第三章 酶反应动力学
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酶反应动力学的理论与模型
酶反应动力学的理论与模型酶反应动力学是研究酶催化反应速率与底物浓度、酶浓度、温度、pH等因素之间的关系的科学。
它不仅在生物化学、食品工业、化妆品、医药和环境保护等众多领域中有着广泛的应用，而且也成为了化学和生物学交叉学科的重要内容。
本文将介绍酶反应动力学的理论与模型，以及它在实际应用中的价值。
一、酶反应动力学的理论酶反应动力学包括反应速率、反应速率常数、酶底物复合物等方面的研究。
其中，反应速率是衡量反应速度的指标，表示单位时间内反应物消失的数量。
反应速率常数是反应速率与底物浓度之间的比例系数，它可以描述反应速度与底物浓度的敏感度。
酶底物复合物是酶与底物发生反应的中间体，它对反应速率有重要影响。
酶反应动力学的理论有两个重要假设：酶底物复合物的形成和解离速率相等，酶与底物的结合能力不随反应进行发生改变。
这两个假设为研究酶反应动力学提供了重要的理论基础。
二、酶反应动力学的模型酶反应动力学的模型包括酶底物复合物模型、酶催化模型和酶失活模型等。
酶底物复合物模型是最简单的模型，它描述了酶与底物之间的化学反应，以及底物被转化成产物的速率。
酶催化模型则是一个更加复杂的模型，它考虑了酶与底物之间的作用力，以及酶对底物的选择性和催化效率的影响。
酶失活模型则描述了酶在不同条件下失活的过程。
三、酶反应动力学的应用酶反应动力学在食品工业中具有广泛的应用，常用于蛋白酶降解肉类制品、面包发酵等。
此外，在药物和化妆品制造中，酶反应动力学也是十分重要的理论基础，可以用于控制药物的释放率和品质。
在环境保护中，酶反应动力学则可以用于处理废水和固体废物，保护环境。
总之，酶反应动力学作为一门重要的交叉学科，可以为我们解决实际问题提供理论支持。
未来，随着科学技术的进步和人们对生命科学的兴趣，酶反应动力学的应用领域也将不断扩大和深化。
生物化学 第三章 酶(共65张PPT)
概念: 抑制剂和底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心,从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。
含多条肽链则为寡聚酶，如RNA聚合酶，由4种亚基构成五聚体。
(cofactor)
别构酶(allosteric enzyme):能发生别构效应的酶
9 D-葡萄糖6-磷酸酮醇异构酶 磷酸葡萄糖异构酶
esterase)活性中心丝氨酸残基上的羟基结合，使酶失活。
酶蛋白
酶的磷酸化与脱磷酸化
五、酶原激活
概念
酶原(zymogen)：细胞合成酶蛋白时或者初分 泌时,不具有酶活性的形式
酶原 切除片段 酶
（–）
（+）
酶原激活
本质：一级结构的改变导致构象改变，激活。
胰蛋白酶原的激活过程
六、同工酶
同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应， 而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质 不同的一组酶。
正协同效应（positive cooperativity） 后续亚基的构象改变增加其对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越容易。
负协同效应（negative cooperativity） 后续亚基的构象改变降低酶对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越难。
协同效应
正协同效应的底物浓度-反应速率曲线为S形曲线
/ 即： Vmax = k3 [Et]
Km 和 Vmax 的测定
双倒数作图法 Lineweaver-Burk作图
将米氏方程式两侧取倒数
1/v = Km/Vmax[S] + 1/Vmax = Km/Vmax •1/ [S] + 1/Vmax 以 1/v 对 1/[S] 作图, 得直线图
斜率为 Km/Vmax
含多条肽链则为寡聚酶，如RNA聚合酶，由4种亚基构成五聚体。
(cofactor)
别构酶(allosteric enzyme):能发生别构效应的酶
9 D-葡萄糖6-磷酸酮醇异构酶 磷酸葡萄糖异构酶
esterase)活性中心丝氨酸残基上的羟基结合，使酶失活。
酶蛋白
酶的磷酸化与脱磷酸化
五、酶原激活
概念
酶原(zymogen)：细胞合成酶蛋白时或者初分 泌时,不具有酶活性的形式
酶原 切除片段 酶
（–）
（+）
酶原激活
本质：一级结构的改变导致构象改变，激活。
胰蛋白酶原的激活过程
六、同工酶
同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化学反应， 而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质 不同的一组酶。
正协同效应（positive cooperativity） 后续亚基的构象改变增加其对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越容易。
负协同效应（negative cooperativity） 后续亚基的构象改变降低酶对别构效应剂
的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越难。
协同效应
正协同效应的底物浓度-反应速率曲线为S形曲线
/ 即： Vmax = k3 [Et]
Km 和 Vmax 的测定
双倒数作图法 Lineweaver-Burk作图
将米氏方程式两侧取倒数
1/v = Km/Vmax[S] + 1/Vmax = Km/Vmax •1/ [S] + 1/Vmax 以 1/v 对 1/[S] 作图, 得直线图
斜率为 Km/Vmax
生化第三章酶
第三章酶本章要点生物催化剂——酶：由活细胞产生的、对其底物具有高度特异性和高度催化效能的蛋白质。
一、酶的分子结构与功能1.单体酶：由单一亚基构成的酶。
（如溶菌酶）2.寡聚酶：由多个相同或不同的亚基以非共价键连接组成的酶。
（如磷酸果糖激酶-1）3.多酶复合物（多酶体系）：几种具有不同催化功能的酶可彼此聚合。
（如丙酮酸脱氢酶复合物）4.多功能酶（串联酶）：一些酶在一条肽链上同时具有多种不同的催化功能。
（如氨基甲酰磷酸合成酶Ⅱ）（一）、酶的分子组成中常含有辅助因子1.酶蛋白主要决定酶促反应的特异性及其催化机制；辅助因子主要决定酶促反应的性质和类型。
2.酶蛋白和辅助因子单独存在时均无催化活性，只有全酶才具有催化作用。
3.辅酶与酶蛋白的结合疏松，可以用透析和超滤的方法除去。
在酶促反应中，辅酶作为底物接受质子或基团后离开酶蛋白，参加另一酶促反应并将所携带的质子或基团转移出去，或者相反。
4.辅基则与酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超滤将其除去。
在酶促反应中，辅基不能离开酶蛋白。
5.作为辅助因子的有机化合物多为B族维生素的衍生物或卟啉化合物，它们在酶促反应中主要参与传递电子、质子（或基团）或起运载体作用。
金属离子时最常见的辅助因子，约2/3的酶含有金属离子。
6.金属离子作为酶的辅助因子的主要作用①作为酶活性中心的组成部分参加催化反应，使底物与酶活性中心的必需基团形成正确的空间排列，有利于酶促反应的发生；②作为连接酶与底物的桥梁，形成三元复合物；③金属离子还可以中和电荷，减小静电斥力，有利于底物与酶的结合；④金属离子与酶的结合还可以稳定酶的空间构象。
7.金属酶：有的金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。
8.金属激活酶：有的金属离子虽为酶的活性所必需，但与酶的结合是可逆结合。
（二）、酶的活性中心是酶分子执行其催化功能的部位1.酶的活性中心（活性部位）：酶分子中能与底物特异地结合并催化底物转变为产物的具有特定三维结构的区域。
第三章固定化酶催化反应过程动力学
CS = CS 0 + rmax 2 6 DiCS 0 。 (r − R 2 )，其中存在有最大颗粒半径Rmax＝ 6D rmax
当酶反应动力学方程符合 M－M 方程时，无解析解，仅有数值解。 12、对于膜片状固定化酶，其解法与球形固定化酶相同，结果有所不同。 当酶反应动力学方程为一级反应动力学时，可解得： l cosh(φ ) L ，其中φ＝L rmax 。 CS = CS 0 cosh(φ ) Km iD 当酶反应动力学方程为零级反应动力学时，可解得：
此时，对此微分方程需要根据不同酶动力学特征进行求解。 当酶反应动力学方程为一级反应动力学时， rS =
r ) R ，其中φ＝ R 3 r sinh(3φ )
rmax CS ，可解得： Km
CS = CS 0
R sinh(3φ
rmax 。 Km iD
当酶反应动力学方程为零级反应动力学时， rS = rmax ，可解得：
RSi 的引入，避免了本征动力学参数求取的不便， k L aCS 0
8、表观丹克莱尔准数 Da＝
通过作图可获取外扩散有效因子。 9、化学抑制与扩散的负协同效应是指随着外扩散限制程度的增大，化学抑制的 程度相对减小，外扩散的限制作用在一定程度上掩盖了化学抑制的影响。 10、固定化酶的内扩散阻力主要来自于微孔内的阻力，其大小与固定化酶内部的
R
max =
6CS 0 D 6 × 0.5 × 10−3 × 2.1×10−9 mol ⋅ m 2 / L ⋅ S = = 2.09 ×10−3 m = 2.09mm rmax 0.12 × 0.012 ×10−3 mol / L ⋅ S
max
由于 R
= 2.09mm > R = 2mm ，因此催化剂活性体积所占的分率为 1。 k0 ( R 2 − r 2 )表示 。 6D
当酶反应动力学方程符合 M－M 方程时，无解析解，仅有数值解。 12、对于膜片状固定化酶，其解法与球形固定化酶相同，结果有所不同。 当酶反应动力学方程为一级反应动力学时，可解得： l cosh(φ ) L ，其中φ＝L rmax 。 CS = CS 0 cosh(φ ) Km iD 当酶反应动力学方程为零级反应动力学时，可解得：
此时，对此微分方程需要根据不同酶动力学特征进行求解。 当酶反应动力学方程为一级反应动力学时， rS =
r ) R ，其中φ＝ R 3 r sinh(3φ )
rmax CS ，可解得： Km
CS = CS 0
R sinh(3φ
rmax 。 Km iD
当酶反应动力学方程为零级反应动力学时， rS = rmax ，可解得：
RSi 的引入，避免了本征动力学参数求取的不便， k L aCS 0
8、表观丹克莱尔准数 Da＝
通过作图可获取外扩散有效因子。 9、化学抑制与扩散的负协同效应是指随着外扩散限制程度的增大，化学抑制的 程度相对减小，外扩散的限制作用在一定程度上掩盖了化学抑制的影响。 10、固定化酶的内扩散阻力主要来自于微孔内的阻力，其大小与固定化酶内部的
R
max =
6CS 0 D 6 × 0.5 × 10−3 × 2.1×10−9 mol ⋅ m 2 / L ⋅ S = = 2.09 ×10−3 m = 2.09mm rmax 0.12 × 0.012 ×10−3 mol / L ⋅ S
max
由于 R
= 2.09mm > R = 2mm ，因此催化剂活性体积所占的分率为 1。 k0 ( R 2 − r 2 )表示 。 6D
第03章酶催化作用机制
V
Vmax
[S]
随着底物浓度的增高 反应速度不再成正比例加速。
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，说明酶已 经被底物所饱和。
1. 米氏方程
第 三 章 酶 催 化 作 用 机 制
1913年，米彻利斯(Michaelis)和曼吞 （Menton)在前人研究的基础上，推导出 著名的米氏方程： v——反应速度； S——底物浓度； v m —— 最大反应速度； K m —— 米氏常数，为 酶催化反应速度等于最大反应速度一半时 的底物浓度。
(一)酶的刚性与“琐和钥匙”学说
第 三 章 酶 催 化 作 用 机 制
1890年，德 国化学家费舍 尔（Fisher） 提出了著名的 “琐和钥匙” 此学说认为：酶与底物都是刚性的，二者 学说。 结构间天然存在互补的关系，就像锁和钥
匙一样。此学说较好的解释了酶对底物选 择的专一性，但不能解释酶能够高效催化 反应的原因。
中间产物学说
中间产物
第 三 章 酶 催 化 作 用 机 制
酶促反应速度与底物浓度的关系，可以用 中间产物学说加以解释。 酶促反应模式——中间产物学说
E+S
k1 k2
ES
k3
E+P
推导过程
米－曼氏方程式推导基于两个假设：
第 三 章 酶 催 化 作 用 机 制
E与S形成ES复合物的反应是快速平衡反应，
Dixon plot
Cornish-Bowden plot
酶的转换数
定义 — 当酶被底物充分饱和时，单位时间内 （每秒钟）每个酶分子催化底物转变 为产物的分子数（微摩尔数）。 意义 — 可用来比较每单位酶的催化能力。
第三章 酶促反应动力学(简)-1
10
（1）快速平衡学说 在推导动力学方程时，有下述四点假设。
① 在反应过程中，酶的浓度保持恒定，即 [ E 0] = [ E ] + [ ES ] ② 与底物浓度[S]相比，酶的浓度是很小的，因而可以忽略 由于生成中间复合物[ES]而消耗的底物。 ③ 产物的浓度是很低的,因而产物的抑制作用可以忽略，也 不必考虑P＋E─→[ES]这个逆反应的存在。换言之，据 此假设所确定的方程仅适用于反应初始状态。 ④ 生成产物的速率要慢于底物与酶生成复合物的可逆反应 速率，因此，生成产物的速率决定整个酶催化反应的速 率，而生成复合物的可逆反应在初速度测定时间内已达 到平衡状态。因此，又称为“快速平衡”假设。
v Vmax -Km
Vmax Km
v
[S]
20
（3） Hanes-Woolf 作图法 在 1 Km 1 1 — = —— . — + —— 两边均乘以[S]： v Vmax [S] Vmax
Km [S] [S] ——＝——＋—— v Vmax Vmax [S] v 1 Vmax
以
[S] ～[S]作图 v
11
k +1 k +2 ⎯⎯→ ES ⎯⎯→ P + E E + S← ⎯⎯ k −1
产物的生成决定反应的总速度，因此整个酶促反 应速度决定于：v=k+2[ES]
k −1 [ E ][ S ] ES复合物解离常数为： K S = k = [ ES ] (1) +1
设[E0]为酶的总浓度，则平衡时游离酶浓度为：
k +2 ⎯ E + S←⎯→ ES ⎯⎯→ P + E ⎯⎯
k +1
k −1
Vmax [ S ] v= K s + [S ]
（1）快速平衡学说 在推导动力学方程时，有下述四点假设。
① 在反应过程中，酶的浓度保持恒定，即 [ E 0] = [ E ] + [ ES ] ② 与底物浓度[S]相比，酶的浓度是很小的，因而可以忽略 由于生成中间复合物[ES]而消耗的底物。 ③ 产物的浓度是很低的,因而产物的抑制作用可以忽略，也 不必考虑P＋E─→[ES]这个逆反应的存在。换言之，据 此假设所确定的方程仅适用于反应初始状态。 ④ 生成产物的速率要慢于底物与酶生成复合物的可逆反应 速率，因此，生成产物的速率决定整个酶催化反应的速 率，而生成复合物的可逆反应在初速度测定时间内已达 到平衡状态。因此，又称为“快速平衡”假设。
v Vmax -Km
Vmax Km
v
[S]
20
（3） Hanes-Woolf 作图法 在 1 Km 1 1 — = —— . — + —— 两边均乘以[S]： v Vmax [S] Vmax
Km [S] [S] ——＝——＋—— v Vmax Vmax [S] v 1 Vmax
以
[S] ～[S]作图 v
11
k +1 k +2 ⎯⎯→ ES ⎯⎯→ P + E E + S← ⎯⎯ k −1
产物的生成决定反应的总速度，因此整个酶促反 应速度决定于：v=k+2[ES]
k −1 [ E ][ S ] ES复合物解离常数为： K S = k = [ ES ] (1) +1
设[E0]为酶的总浓度，则平衡时游离酶浓度为：
k +2 ⎯ E + S←⎯→ ES ⎯⎯→ P + E ⎯⎯
k +1
k −1
Vmax [ S ] v= K s + [S ]
第三章酶酶活力化学动力学
5 异构酶 Isomerase
A
B
常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类。
合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反响。这类反响必须与ATP分解反响相互偶联。 A + B + ATP + H2O ===AB + ADP +Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反响: 丙酮酸 + CO2 + ATP + H2O 草酰乙酸+ ADP +Pi
20世纪80年代发现某些RNA有催化活性，还有一些抗体也有催化活性，甚至有些DNA也有催化活性，使酶是蛋白质的传统概念受到很大冲击。
·某些RNA有催化活性〔 ribozyme，核酶〕
1982年美国T. Cech等人发现四膜虫的rRNA前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我加工，发现RNA有催化活性 。
抗体：与抗原特异结合的免疫球蛋白。
抗体酶：指具有催化功能的抗体分子，在抗体分子的可变区 〔即肽链的N端〕是识别抗原的活性区域，这局部区 域被赋予了酶的属性。
1986年美国Schultz和Lerner两个实验室同时在Science上发表论文，报道他们成功地运用单克隆抗体技术制备了具有酶活性的抗体〔catalytic antibody〕。
1．高效性
E+S
P+ E
ES
能量水平
反应过程
G
E1
E2
转换数〔turnover number, TN or kcat〕:
每秒钟或每分钟，每个酶分子转换底物的分子数，或每秒钟或每分钟每摩尔酶转换底物的摩尔数。
即酶只能对特定的一种或一类底物起作用，这种 专一性是由酶蛋白的立体结构所决定的。可分为： 绝对专一性：有些酶只作用于一种底物，催化一个 反响， 而不作用于任何其它物质。 相对专一性：这类酶对结构相近的一类底物都有作 用。包括键专一性和基团专一性。 立体异构专一性：这类酶不能区分底物不同的立体异构 体，只对其中的某一种构型起作用，而 不催化其他异构体。包括光学专一性 和几何异构专一性。
A
B
常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类。
合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反响。这类反响必须与ATP分解反响相互偶联。 A + B + ATP + H2O ===AB + ADP +Pi 例如，丙酮酸羧化酶催化的反响: 丙酮酸 + CO2 + ATP + H2O 草酰乙酸+ ADP +Pi
20世纪80年代发现某些RNA有催化活性，还有一些抗体也有催化活性，甚至有些DNA也有催化活性，使酶是蛋白质的传统概念受到很大冲击。
·某些RNA有催化活性〔 ribozyme，核酶〕
1982年美国T. Cech等人发现四膜虫的rRNA前体能在完全没有蛋白质的情况下进行自我加工，发现RNA有催化活性 。
抗体：与抗原特异结合的免疫球蛋白。
抗体酶：指具有催化功能的抗体分子，在抗体分子的可变区 〔即肽链的N端〕是识别抗原的活性区域，这局部区 域被赋予了酶的属性。
1986年美国Schultz和Lerner两个实验室同时在Science上发表论文，报道他们成功地运用单克隆抗体技术制备了具有酶活性的抗体〔catalytic antibody〕。
1．高效性
E+S
P+ E
ES
能量水平
反应过程
G
E1
E2
转换数〔turnover number, TN or kcat〕:
每秒钟或每分钟，每个酶分子转换底物的分子数，或每秒钟或每分钟每摩尔酶转换底物的摩尔数。
即酶只能对特定的一种或一类底物起作用，这种 专一性是由酶蛋白的立体结构所决定的。可分为： 绝对专一性：有些酶只作用于一种底物，催化一个 反响， 而不作用于任何其它物质。 相对专一性：这类酶对结构相近的一类底物都有作 用。包括键专一性和基团专一性。 立体异构专一性：这类酶不能区分底物不同的立体异构 体，只对其中的某一种构型起作用，而 不催化其他异构体。包括光学专一性 和几何异构专一性。
反应工程第三章 固定化酶反应过程动力学.
rso
•外扩散控制：酶的催化效率很高，底物的传质速率很慢。
R si k La(Cso - Csi ) kLaCso rd
•介于上述两种情况之间
第三章 固定化酶反应动力学
Rsi总是接近于动力学反应速度和扩散速度两者中比较小的那个。
Rs rso
rd Rsi
主体浓度co
第三章 固定化酶反应动力学
2.0×10-4
第三章 固定化酶反应动力学
3.3.3影响固定化酶促反应的主要因素
1）分子构象的改变
溶液酶
分子构象改变
2）位阻效应
第三章 固定化酶反应动力学
溶液酶
位阻效应
3）分配效应
第三章 固定化酶反应动力学
宏观环境
cS0 cSg
cSi
由于固定化酶的亲水性、疏水性及静电作用等引起固定化酶 载体内部底物或产物浓度与溶液主体浓度不同的现象称为分 配效应。
E
有外扩散影响时的实际 反应速率 无外扩散影响时的固定 化酶外表面处的反应速
率
R si rso
R si
rmax csi Km csi
rso
rmax cso Km cso
E
cs (1 K) cs K
cs csi / cso
Km
Km cso
Da rmax k Lacso
第三章 固定化酶反应动力学
3.3.2 颗粒内的浓度分布与有效因子
（1）颗粒内的浓度分布
第三章 固定化酶反应动力学
De
(
dcS dr
4r2 )
r r
D
e
(
dcS dr
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Et S K m S
由于酶促反应速度由[ES]决定，即
v k2 ES
，所以
ES
将（2）代入（1）得：
Et S v k2 K m S
所以
v
k2 Et S (3) Km S
v k2
(2)
当[Et]=[ES]时，
v Vm
Understanding Vmax
The theoretical maximal velocity Vmax is a constant Vmax is the theoretical maximal rate of the reaction - but it is NEVER achieved in reality To reach Vmax would require that ALL enzyme molecules are tightly bound with substrate Vmax is as symptotically approached as substrate is increased
酶促反应的速度和酶浓度成正比
[S]>>[E] V∝[E]
反 应 速 度
0
酶浓度
[P]
产 物 浓 度
反应速度:用单位时间内、单 位体积中底物(S)的减少量或产 物(P)的增加量来表示。单位： 浓度/单位时间
引起酶反应速度降低的原因： 底物浓度的降低；酶的部分失 活；产物对酶的抑制；产物增 斜率=[P]/ t = V初速度 加引起的逆反应速度的增加 t •研究酶反应速度以酶促反应的 时间 初速度(initial speed)为准
可帮助推断某一 代谢反应的方向和途径和限速步骤
例：酶1，2，3分别催化 A B C D Km分别为10-2, 10-3, 10-4，A，B，C 浓度均为10-4 限速步骤？
1 2 3
例：丙酮酸可被乳酸脱氢酶、丙酮酸脱氢酶和丙酮酸脱 羧酶催化，当丙酮酸浓度较低时，走哪条途径？
Km分别为 1.7×10-5、 1.3×10-3和 1.0×10-3mol/L
酶反应速度曲线
二、底物浓度对反应速度的影响
1、单底物酶促反应动力学 （1））米氏方程（Michaelis－Menten equation
V Vmax
v = —————
km + [S]
可以用一个方程来表示 ：是最基本的
Vmax · [S]
动力学方程。
[S]
V=Vmax[S]/(Km+[S])
酶反应速度与底物浓度的关系曲线 (条件:[E];pH;t等条件固定不变)
v
Vmax
– Km
Vmax Km
v [S]
单底物酶促反应的反应速度与底物浓度呈 双曲线关系，不易直接求出Vmax和Km的 值，通常采用双倒数法进行参数估计。将 米氏方程改写成以下形式
以 对作图，绘出曲线，横轴截距即 为－值，纵轴截距则是
双倒数作图
米氏常数（Michaelis-constant）的意义
25 23
28 350 0.12
谷氨酸脱氢酶 乳酸脱氢酶
α—酮戊二酸
丙酮酸
2.0
0.017
KM值与米氏方程的实际用途：
例：当[S] = 3Km时，反应速率相当于Vmax的百分数？
Vmax [S] V＝ Km+[S]
当Km已知时，任何底物浓度下被酶饱和的百分数可
用下式表示：
[s]
fES =
Km + [s]
* 可近似表示酶和底物亲合力，Km愈小，E对S的亲合
力愈大，Km愈大，E对S的亲合力愈小。
*在已知Km的情况下，应用米氏方程可计算任意[s]时的
v，或任何v下的[s]。（用Km的倍数表示）
练习题：已知某酶的Km值为0.05mol.L-1，要使此酶所催化的反
应速度达到最大反应速度的80％时底物的浓度应为多少？
双底物双产物的反应按动力学机制可分为两大类 : 序列反应 （sequential reactions）
双底物 双产物的反应
乒乓反应 （ping pong reactions）
序列有序反应；序列随机反应；乒乓反应；
A
B
P
Q
E
A+E B+E A
AE
AE EB
AEB
QEP
QE
QE
E
Q+E E+P Q
AEB
a Km的物理意义 当V＝1/2Vmax时的底物浓度，为Km的物理意义。 即［S］＝Km Km单位：m(mol)/L
b Km是酶的特征性常数
不同酶,Km是不一样的。 底物种类，pH（opt）,T（opt） 要定下来。 （E） A＋B C＋D 此酶有4个Km值
c 在一定条件下，Km表示酶与底物的亲和力 有些酶有很多底物，Km值最小的底物叫此酶的最适
第一节单底物酶促动力学
单底物酶促动力学 只有初速度才是酶的反应速度，原因： （1） 底物随反应时间的延长减少； （2） 酶随反应时间的延长受速度、pH的影响，酶部 分变性； （3） 随时间延长，产物增加，产物对酶的抑制作用； （4） 产物增加，逆反应速度增加。
因此，只有初速度才是酶的反应速度。
一、酶浓度的影响
Vm k2 Et
(4)
将（4）代入（3），则：
v
Vmax S K m S
2.2.3 米氏常数的意义
•当v=Vmax/2时，Km=[S]（ Km的单位为浓度单位）,即 米氏常数是反应速度为最大值的一半时的底物浓度。
* 是酶在一定条件下的特征物理常数，通过测定Km的
数值，可鉴别酶。
2.2.4 米氏常数的测定
基本原则：
将米氏方程变化成相当于y=ax+b的直线方程，
再用作图法求出Km。
例：双倒数作图法（Lineweaver-Burk法）
米氏方程的双倒数形式： 1 Km 1 1 — = —— . — + ——
v Vmax [S] Vmax
酶动力学的双倒数图线
Vmax [S] V＝ Km+[S]
原因:中间产物学说解释 E+S ES E+P
在低底物浓度时, 反 应速度与底物浓度成正 比，表现为一级反应特 征;v=k[S] 当底物浓度较高时[S] 增加,反应速度v增加, 但增加幅度较小 当底物浓度达到一定 值，反应速度达到最大 值（Vmax），此时再增 加底物浓度，反应速度 不再增加，表现为零级 反应。v= VmaxQBiblioteka PEPPB
E
AE
PE
E
EB
EQ
E
1．序列有序反应
2．序列随机反应
3．乒乓反应
第三节 酶反应影响因素
温度的影响 酶的最适温度（optimum temperature） 温度影响的两个方面 : 1.温度升高，酶反应速度增加 在达到最适温度之前提高温度，可以增 加酶促反应的速度。
底物，也叫酶的天然底物。
d 已知Km，可以求出V/Vmax与底物浓度[S]的关系。 测定Km的意义：（以上4点）
Understanding Km
Km is a constant derived from rate constants
Km
k 1 k 2 k1
Km is, under true Michaelis-Menten conditions, an estimate of the dissociation constant of E from S, because k1 ES ES at equilibrium, k1[E]S k 1[ES]
k1 Et ESS k1ES k2 ES
k1 k2 Km k1
Et S ESS k1 k2 ES k1 则： Km ES ESS Et S
(1)
v1 v2
经整理得：
ES
SE
S
Et ES
k1 k 1
ES
ES
k2 P E
[ES]生成速度： v1
k1 Et ESS ，[ES]分解速度： v2 k1ES k2 ES
米 氏 方 程 的 推 导
当酶反应体系处于恒态时： 即： 令：
第三章 酶反应动力学
中间产物学说 第一节单底物酶促动力学 第二节双底物酶促反应动力学 第三节 酶反应影响因素
中间产物学说 酶动力学研究始于1902年，当时，A.Brown用酵母β -呋喃 果糖糖苷酶对蔗糖进行水解。他发现当蔗糖的浓度比酶的浓度 高许多时，反应速度不再取决于蔗糖的浓度，即是说，反应速 度相对于蔗糖来说是零级反应。因此，他提出，蔗糖水解的总 反应是由两个基本反应构成，第一步是底物与酶形成一种复合 物，第二步是这种中间物生成产物并释放出酶: k1 k2 E + S ←→ ES → P + E k-1 这里,E、S、ES和P分别代表酶、底、酶-底物复合物和产物。 中间产物学说认为, 当酶催化某个反应时, 酶和底物先结合形 成一个中间复合物, 然后中间复合物再分解, 生成产物并释放 出酶。一般以产物的生成速度代表整个酶催化反应速度，而产 物的生成取决于中间物的浓度. 因此, 整个酶促反应的速度取 决于中间物的浓度.
米氏常数的测定
双倒数作图法，即 1/V对1/S作图
Lineweaver-Burk法。
1 Km 1 1 v Vmax [S] Vmax
第二节双底物酶促反应动力学
双底物双产物反应 A+B
P+Q
有序反应 （orderd reactions） 随机反应 （random reactions）