酶促反应公式
生化工程,第二章酶促反应动力学
v
dP dt
t
v
dP dt
t5
反应分子数
• 反应分子数：是在反应中真正相互作用的分子的数目。
• 如：A → P
属于单分子反应
• 根据质量作用定律，单分子反应的速率方程式是：
v k[A] • 双如：A＋B → C＋D
属于双分子反应
• 其反应速率方程可表示为：
vk[A]B []
• 判断一个反应是单分子反应还是双分子反应，必须先了解反应机制， 即了解反应过程中各个单元反应是如何进行的。
V k E Pma x 2[0]
代入式(5)得：
vPd d [P t]kK 2 S [E 0 [ ]S S ] []V K PS m [ [ a S S x ] ]
(6)
式中：
Vp,max: 最大反应速率
如果酶的量发生改变，最大反应速率相应改变。
KS: 解离常数，饱和常数
低KS值意味着酶与底物结合力很强，
• 反应机制往往很复杂，不易弄清楚，但是反应速率与浓度的关系可用 实验方法来确定，从而帮助推论反应机制。
6
反应级数
根据实验结果，整个化学反应的速率服从哪种分子反 应速率方程式，则这个反应即为几级反应。 例：对于某一反应其总反应速率能以单分子反应的速 率方程式表示，那么这个反应为一级反应。 又如某一反应： A + B → C + D
2. 底物浓度[S]远大于酶的浓度[E]，因此[ES]的形成不会降低 底物浓度[S]，底物浓度以初始浓度计算。
3. 不考虑P+E→ES这个可逆反应的存在。
4. [ES]在反应开始后与E及S迅速达到动态平衡。
17
E ＋S
k+1
k-1
酶促反应动力学米氏方程
酶促反应动力学米氏方程摘要：1.酶促反应动力学的基本概念2.米氏方程的推导过程3.米氏方程的应用4.酶促反应动力学的影响因素5.总结正文：一、酶促反应动力学的基本概念酶促反应动力学是研究酶促反应速度及其影响因素的科学。
在酶促反应中，酶作为催化剂，可以降低反应所需的活化能，从而加速反应速率。
酶促反应动力学主要研究酶浓度、底物浓度、温度、pH、抑制剂和激活剂等因素对反应速率的影响。
二、米氏方程的推导过程米氏方程是描述酶促反应速度与底物浓度之间关系的经典方程。
其推导过程如下：1.假设酶分子的数量为[E]，底物浓度为[S]，酶促反应速度为v。
2.酶在催化过程中会与底物结合形成酶- 底物复合物（ES），此过程为慢反应。
3.酶- 底物复合物在达到一定程度后会分解为酶和产物，此过程为快反应。
4.根据慢反应和快反应的速率常数，可以得到酶促反应速度的表达式。
5.将表达式中的慢反应和快反应速率常数用米氏常数（Km）表示，即可得到米氏方程：v = (Km * [S]) / (Km + [S])三、米氏方程的应用米氏方程可以用于分析酶促反应的动态过程，预测反应速度与底物浓度的关系，以及研究酶的结构与功能。
此外，通过比较不同底物和酶的米氏方程，可以了解酶的专一性和底物选择性。
四、酶促反应动力学的影响因素酶促反应动力学受到多种因素的影响，主要包括：1.酶浓度：在一定范围内，酶浓度的增加会提高反应速率，但当酶浓度达到饱和时，反应速率不再随酶浓度增加而提高。
2.底物浓度：底物浓度的增加会提高反应速率，但当底物浓度达到一定程度时，反应速率不再随底物浓度增加而提高。
3.温度：温度的升高会加速反应速率，但过高的温度会导致酶失活，使反应速率降低。
4.pH：酶的活性受pH 值的影响，pH 值的改变会影响酶的催化效率。
5.抑制剂和激活剂：抑制剂会降低酶的催化效率，而激活剂会提高酶的催化效率。
五、总结酶促反应动力学是研究酶促反应速度及其影响因素的科学。
影响酶活力的六点因素
影响酶活力的因素：米契里斯(Michaelis)和门坦(Menten)根据中间产物学说推导出酶促反应速度方程式，即米-门公式(具体参考《环境工程微生物学》第四章微生物的生理)。
由米门公式可知：酶促反应速度受酶浓度和底物浓度的影响，也受温度、pH、激活剂和抑制剂的影响。
1酶浓度对酶促反应速度的影响从米门公式和酶浓度与酶促反应速度的关系图解可以看出：酶促反应速度与酶分子的浓度成正比。
当底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转化的速度越快。
但事实上，当酶浓度很高时，并不保持这种关系，曲线逐渐趋向平缓。
根据分析，这可能是高浓度的底物夹带夹带有许多的抑制剂所致。
2底物浓度对酶促反应速度的影响在生化反应中，若酶的浓度为定值，底物的起始浓度较低时，酶促反应速度与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。
当所有的酶与底物结合生成中间产物后，即使在增加底物浓度，中间产物浓度也不会增加，酶促反应速度也不增加。
还可以得出，在底物浓度相同条件下，酶促反应速度与酶的初始浓度成正比。
酶的初始浓度大，其酶促反应速度就大。
在实际测定中，即使酶浓度足够高，随底物浓度的升高，酶促反应速度并没有因此增加，甚至受到抑制。
其原因是：高浓度底物降低了水的有效浓度，降低了分子扩散性，从而降低了酶促反应速度。
过量的底物聚集在酶分子上，生成无活性的中间产物，不能释放出酶分子，从而也会降低反应速度。
3温度对酶促反应速度的影响各种酶在最适温度范围内，酶活性最强，酶促反应速度最大。
在适宜的温度范围内，温度每升高10℃，酶促反应速度可以相应提高1～2倍。
不同生物体内酶的最适温度不同。
如，动物组织中各种酶的最适温度为37～40℃；微生物体内各种酶的最适温度为25～60℃，但也有例外，如黑曲糖化酶的最适温度为62～64℃；巨大芽孢杆菌、短乳酸杆菌、产气杆菌等体内的葡萄糖异构酶的最适温度为80℃；枯草杆菌的液化型淀粉酶的最适温度为85～94℃。
可见，一些芽孢杆菌的酶的热稳定性较高。
液相法测酶活计算公式
液相法测酶活计算公式液相法是一种用于测定酶活性的常用方法，它通过测量在液体中发生的化学反应速率来间接确定酶的活性水平。
液相法通常使用显色底物或荧光底物，通过测量显色产物或荧光强度的变化来反映酶活性的变化。
下面介绍一些常用的公式来计算酶活性。
1.酶活性的计算公式：酶活性可以用单位时间内酶催化反应产物的生成量或底物的消耗量来表示，通常以单位时间内产生的底物的摩尔数或单位时间内消耗的底物的摩尔数作为酶活性的度量单位。
酶活性(A)的一般计算公式为：A=ΔP/tA=ΔS/t其中，A表示酶活性，ΔP表示单位时间内酶催化反应所产生的产物的摩尔数的变化量，ΔS表示单位时间内底物消耗的摩尔数的变化量，t 表示单位时间。
2.酶活性转换成酶单位的公式：酶活性可以通过将其与已知浓度的酶单位进行比较来计算，从而得到酶单位的数值。
酶活性(A)可以转换为酶单位(U)的计算公式为：U=A/BU=(ΔP/t)/B其中，U表示酶单位，A表示酶活性，B表示标准酶单位所对应的酶活性。
3.酶活性的比较和计算：酶活性的计算可以通过将待测酶活性与标准酶活性进行比较来完成。
1)比较酶活性大小：比较两个或多个酶活性大小时，可以通过以下公式进行计算：δA=A1-A2其中，δA表示酶活性的差异，A1表示待测酶活性，A2表示对照酶活性。
2)比较酶活性的抑制效果：对于其中一种抑制剂对酶活性的抑制效果，可以通过以下公式进行计算：抑制率(%)=(A1-A2)/A1×100其中，抑制率表示酶活性的抑制效果，A1表示抑制剂处理组的酶活性，A2表示对照组的酶活性。
4.酶反应速率的计算公式：酶活性可以通过测量酶催化反应的速率来计算。
酶催化反应速率通常通过测量单位时间内底物浓度的变化量来表示。
酶反应速率(V)的计算公式为：其中，V表示酶反应速率，Δ[S]表示单位时间内底物浓度的变化量，Δt表示单位时间。
需要注意的是，以上的公式适用于液相法测定酶活性的常见情况，具体的实验条件和方法可能会有所不同。
04酶促反应动力学
(二) 前稳态动力学与稳态动力学的比 较
时间 反应速度 反应步骤 前稳态动力学 稳态动力学 0~t1 t1~ t2 d P d S d ES 常数 dt dt dt k1 k2 ES E S ES E P k -1
二、单底物酶促反应稳态动力学
k2 E S ES E P k1 k -1
ES(酶-底物复合物)生成速度 d S k1 E S dt ES分解速度= k 1 ES k 2 ES ES净生成速度
d ES dt
=ES生成速度-ES分解速度
t=0, [ES]=0, [P]=0, [S]最 大,ES生成速度最大, 0~t1内, [S] ↘, [P] ↗, [ES] ↗, 到t1时,达到恒定. ES生成速度↘, ES分解速 度↗, ES净生成速度↘ t1~ t2内, [S] ↘, [P] ↗, [ES] → (稳态或恒态) ES生成速度= ES分解速度, ES净生成速度→ T2后, [ES] ↘
零级反应
混合级反应 一级反应
S K m , S
K m ,
（1）酶反应的反应速度和底物浓度直接相 关； （2）底物浓度决定着酶系统的反应级别； （3）衡量这种关系的尺度是Km；
米氏方程概括的这些规律和绝大多数实验结 果一致，但少数情况下产生异常。例如，1/v 对1/[S]作图时，一般应该得到线性图形，但 有时也会产生偏差，原因可能为：
K m S
V S
或
（二）米氏方程的物理意义 1.提供了两个极为重要的酶反应动力学常数Km和可擦他kcat 并通过他们表达了酶反应性质、反应条件和酶反应速度之间 的关系。 Km的物理意义： ⑴特定的反应，特定的反应条件下，Km是个特征常数，可部 分描述酶反应性质、反应条件对酶反应速度的影响。故可用 来鉴别不同的酶。 ⑵1/Km表示酶与底物的亲和力，Km越大，亲和力越小，反之 越大。 ⑶当v=V/2时，Ks=[S]。表明Km相当于反应达到最大速度一 半时的底物浓度，或者说，相当于要使反应系统有一半的酶 分子参加反应所必须具有的底物浓度。 ⑷通过Km可判断酶的最适底物，因为最适底物具有最大的 V/Km。 ⑸通过Km可了解酶的底物在体内可能具有的浓度水平。一般 酶<<Km,那么v<<V,大部分酶处于浪费状态; 反之,如果[S] >>Km,那么v≈V，[S]将失去其生理意义。 ⑹通过体外测定某些物质对Km的影响，可以推断出该物质可 能有的生理效应，如作为抑制剂或活化剂等。
酶促反应动力学
反应速度：
V K3 [ES] K3 [E][S] K2 [S] K1 Vmax [S] KS [S]
KS现在称为底物常数
1925年Briggs和Haldane提出稳态理论
米氏推导酶促反应速度公式时，认为[ES]的积累是快速 平衡的结果，而没有考虑ES E+P这一步。而Briggs认为应 当考虑这一步，因为并不总是K3<<K2, ES E+P这一步也可 能速度很快，这时，E，S和ES将不能处于一个平衡状态。布 氏提出稳态理论。
①物理意义: 当反应速度达到最大反应速度（Vmax)的一半 时的底物浓度.
②Km的引伸意义:Km是酶学研究中的重要研究数据,表示 了酶的一个基本性质.
Km值是酶的特征常数之一,与酶的性质有关,而与酶 的浓度无关,不同的酶,其Km值不同.
对于专一性不强的酶来说对于每一个底物都有一个 相应的Km值.
当[S]>>Km时
V V max[S] V max[S] V max Km [S] [S]
当[S]=Km时
V V max[S] V max Km [S] 2
米氏方程定量的表达了反应初速度与底物浓度之间的关系 与实验结果相符合。
三、米氏方程的讨论
2、米式方程中各参数的意义 1) Km的意义
（单底物酶促反应）
酶的底物饱合现象——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。
酶催化剂 E S K K 12 ES K3 P E
非酶催化剂
E
SP
中间产物假说证据
Michaelis 与 Menten 提出酶催化动力学
E +S ES E +P
酶促反应动力学米氏方程
酶促反应动力学米氏方程（原创版）目录1.酶促反应动力学的基本概念2.米氏方程的推导过程3.米氏方程的应用4.酶促反应动力学的影响因素5.总结正文一、酶促反应动力学的基本概念酶促反应动力学是研究酶促反应速度及其影响因素的科学。
在酶促反应中，酶作为催化剂，可以降低反应的活化能，从而加速反应速率。
酶促反应动力学主要研究酶浓度、底物浓度、温度、pH、抑制剂和激活剂等因素对反应速率的影响。
二、米氏方程的推导过程米氏方程是描述酶促反应速度与底物浓度之间关系的经典方程。
推导米氏方程的前提是假设酶与底物结合形成酶 - 底物复合物（enzyme-substrate complex，ES）的过程是快速平衡的，即酶与底物结合和解离的过程速度相等。
米氏方程的推导过程如下：设酶的初始浓度为 [E0]，底物的初始浓度为 [S0]，酶促反应速度为v，酶与底物结合的速率为 k1，酶与底物解离的速率为 k2。
在达到平衡时，酶与底物结合的速率等于解离的速率，即 k1[E][S] = k2[ES]。
根据质量作用定律，可得 [E][S] = [ES]，代入上式得 k1[E0][S0] = k2[ES]，所以 v = k1[E0][S0]。
根据米氏方程，反应速度 v 与底物浓度 [S] 的关系为：v = k1[E0][S] / (1 + [S] / Km)，其中 Km 为米氏常数，表示酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度。
三、米氏方程的应用米氏方程在实际应用中有很多意义，可以用来确定酶促反应的速度、底物浓度、酶浓度等参数。
此外，通过比较不同底物浓度下的反应速度，可以确定酶对不同底物的亲和力。
四、酶促反应动力学的影响因素酶促反应动力学的影响因素主要包括酶的浓度、底物的浓度、温度、pH、抑制剂和激活剂等。
其中，温度和 pH 会影响酶的活性，从而影响反应速度；抑制剂会降低酶的活性，减慢反应速度；激活剂则相反，可以提高酶的活性，加快反应速度。
酶促反应动力学笔记
酶促反应动力学目的：酶催化反应的速度及各种因素对反应速度的影响1.米氏方程的推导米氏学说是1913年Michaelis和Menton建立的，认为反应分为两步，先生成酶-底物复合物（中间产物），再分解形成产物，释放出游离酶。
经过Briggs和Haldane的补充与发展，得到了现在的米氏方程。
对于上面的反应，首先有三点假设：第一，底物大过量，即[S]》[E]。
第二，在反应初期，产物浓度极小，忽略逆反应即k-2=0；第三，稳态假设，即随着反应的进行，复合物的形成速度逐渐降低，分解加快，在某一时刻达到平衡，复合物的浓度为常数，这种状态称为“稳态”。
体系达到稳态后，底物的消耗和产物的生成速度都是常数，且相等。
经测定，酶加入体系后，在几毫秒之内即可达到稳态，所以我们测定的初速度通常是稳态速度。
在产物积累较多之前，体系一直保持稳态，所以反应速度v=k2[ES]。
根据稳态假设，有k1[E][S]=(k-1+k2)[ES]，即[ES]=k1[E][S]/(k-1+k2)。
定义(k-1+k2)/k1=Km，因为[E]=[E]0-[ES]，故[ES]= [E]0[S]/(Km+[S])。
代入速度方程，得到v= k2[E]0[S]/(Km+[S])。
因为当[ES]=[E]0时速度最大，所以Vm=k2[E]0。
代入，得到下列米氏方程：2.米氏常数的意义米氏常数的物理意义是反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。
其酶学意义在于，它是酶的特征常数，只与酶的性质有关，与酶浓度无关。
不同的酶其Km不同，同种酶对不同底物也不同。
在k2极小时1/Km可近似表示酶与底物的亲和力，1/Km越大，亲和力越大。
在酶的多种底物中，Km最小的底物叫做该酶的天然底物。
3.米氏常数的测定从酶的v-[s]图上可以得到Vm，再从1/2Vm处读出[s]，即为Km。
但实际上只能无限接近Vm，却无法达到。
为得到准确的米氏常数，可以把米氏方程加以变形，使它相当于线性方程，通过作图得到准确的米氏常数。
酶活性测定的数据计算公式
酶活性测定的数据计算公式酶活性测定是生物化学实验中常用的一种方法，用来测量酶在特定条件下的活性水平。
酶活性的测定对于研究酶的功能和特性，以及对酶的应用具有重要意义。
在进行酶活性测定时，需要根据实验数据计算酶活性的值，这就需要用到酶活性测定的数据计算公式。
酶活性测定的数据计算公式是根据酶活性的定义和测定方法来推导的。
酶活性通常是以单位时间内酶催化反应所产生的产物的量来表示的，常用的单位包括国际单位（U）和摩尔/分钟（mol/min）。
在测定酶活性时，通常需要测量酶催化反应产生的产物的量，然后根据测量数据计算酶活性的值。
酶活性测定的数据计算公式通常包括以下几个参数，反应产物的浓度、反应时间、反应体积、酶的载体蛋白量等。
根据不同的酶活性测定方法，这些参数可能会有所不同。
下面我们将介绍几种常用的酶活性测定方法及其相应的数据计算公式。
一、比色法测定酶活性。
比色法是一种常用的酶活性测定方法，通过测量酶催化反应产生的产物的吸光度来确定酶活性。
在比色法测定酶活性时，通常需要测量反应产物的吸光度，并根据吸光度的变化来计算酶活性的值。
比色法测定酶活性的数据计算公式如下：酶活性（U）=（ΔA/min）/ε×V。
其中，ΔA为单位时间内吸光度的变化量，ε为产物的摩尔吸光系数，V为反应体积。
通过测量单位时间内吸光度的变化量，然后根据吸光度的变化量、摩尔吸光系数和反应体积来计算酶活性的值。
二、酶标记法测定酶活性。
酶标记法是一种通过标记酶的载体蛋白来测定酶活性的方法，通过测量标记物的放射性或荧光强度来确定酶活性。
在酶标记法测定酶活性时，通常需要测量标记物的放射性强度或荧光强度，并根据强度的变化来计算酶活性的值。
酶标记法测定酶活性的数据计算公式如下：酶活性（U）=（ΔC/min）/ε×V。
其中，ΔC为单位时间内标记物的强度变化量，ε为标记物的摩尔放射性或荧光强度系数，V为反应体积。
通过测量单位时间内标记物的强度变化量，然后根据强度的变化量、摩尔放射性或荧光强度系数和反应体积来计算酶活性的值。
酶促反应动力学
几种抑制剂
不可逆抑制剂 非专一性~：有机磷化合物（抑制蛋白酶和酯酶
活力）、有机汞、有机砷（与Cys的-SH）、重金属 盐、烷化试剂、氰化物、硫化物、CO（与酶中金 属结合）、青霉素（与糖肽转肽酶的Ser的-OH结合）
专一性~
Ks型~：亲和标记试剂 Kcat型~：自杀性底物
几种抑制剂
可逆抑制剂：（竞争性~）5‘-氟尿嘧啶、磺胺 药、过渡态底物类似物
活化能
酶反应与活化能
活化能是指一般分子成 为能参加化学反应的活 化分子所需要的能量；
要使反应进行迅速，途 径(1)外加能量；(2)降 低活化能；
中间络合物学说
1. 在酶催化反应S P时， 酶E先与底物S结合成中间 产物ES，ES转变为E和P， 表示为 E+S ES E+P
2. 实际的酶反应要复杂得多： 参加的底物不只一种；酶和 底物结合以及转化为底物和 酶的步骤有几步。
（5）Km=(k2+k3)/k1，若k3<<k2, 则Km近似于Ks； （6）Km可帮助推断某一代谢反应的方向和途径；
Vmax和k3
Vmax ：当反应物浓度增加时，酶催化反应的速 度趋于一个极限值；
k3 （kcat） ：当酶被底物饱和时每秒钟每个酶 分子转换底物的分子数，“转换数TN”
Vmax=[E]k3
锁-钥匙模型和诱导-契合模型
活性部位
只占相当小的部分（1~2%） 活性部位是一个三维实体 底物与酶相互作用的“诱导契合” 位于酶分子表面的一个裂缝内 底物通过次级键较弱的力结合到酶上 活性部位具有柔性或可运动性
酶分子中的其它部位为活性部位的形成提 供了结构的基础。
酶活性中心示意图
S-S
亲核催化：分别带有多电子的原子如O、S和N，可以提供电 子去攻击底物上相对带正电子的原子（如羰基碳），即所谓 的亲核攻击。
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酶促反应公式
酶是一种具有特异性的高效生物催化剂,绝大多数的酶是活细胞产生的蛋白质。
酶的催化条件温和，在常温、常压下即可进行。
酶催化的反应称为酶促反应,要比相应的非催化反应快103-107倍。
酶促反应动力学简称酶动力学,主要研究酶促反应的速度和底物(即反应物)浓度以及其他因素的关系。
在底物浓度很低时酶促反应是一级反应;当底物浓度处于中间范围时,是混合级反应;当底物浓度增加时,向零级反应过渡。
酶催化反应还表现出一种在非酶促反应中不常见到的特征，即可与底物饱和。
当底物浓度增加时，酶反应速率达到平衡并接近一个最大值m。
酶促反应km计算公式指的是V=(VmaxS)/(Km+S)，可代入已知具体的数值进行计算即可得出，Km值是酶促反应最大速度的一半时候的底物浓度。
且由于Km值与酶的浓度无关，所以计算时无需对蛋白进行定量，理论上诱导破碎的菌体上清（粗酶液）即可用来测酶活计算。
在动力学研究中通常使用的条件下，酶的浓度与底物相比是非常低的。
当酶和底物混合后，ES的浓度迅速增加直至到达恒态,这种恒态通常在很短时间内就能达到,并可维持
一段时间，在这段时间内，整个反应的速率基本上是恒定的。
该速率被称为反应的初速率0，它可用产物的生成速率来测
量：式中【Et】为总的酶浓度；为底物的浓度；1、2、3为反应速率常数。
当底物浓度无穷大时，初速率接近最大值m，m=3【Et】。
定义m=(2+3)/1，则得：0=m/(1+m/)
式中m称为迈克利斯常数，代表在给定的酶浓度下，反应速率达到最大值的一半时所需的底物浓度。
当3与2相比很小时,m就接近于酶－底物络合物的离解常数,可作为酶与其底物亲和力的量度。