【精品课件】酶与其他生物催化剂

米-曼氏方程式推导基于两个假设：
E与S形成ES复合物的反应是快速平衡反应， 而ES分解为E及P的反应为慢反应，反应速率取决 于慢反应。即 V＝k3[ES] (1)
S的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应 的初始阶段，S的浓度可认为不变即[S]＝[St]。
2．稳态的概念介入米氏方程式的推导过程
稳态：是指ES的生成速率与分解速率相等， 即 [ES]恒定。
物浓度关系的数学方程式，即米-曼氏方程式， 简称米氏方程式(Michaelis equation)。
── Ｖ ＝ Vmax[S] Km + [S]
[S]：底物浓度 V：不同[S]时的反应速率 Vmax：最大反应速率(maximum velocity)
Ｋm：米氏常数(Michaelis constant)
外加的酶称为工具酶或辅助酶（auxiliary enzyme）
产物可直接检测的酶称为指示酶（indicator enzyme）
丙氨酸转氨酶 丙氨酸 + -酮戊二酸 丙酮酸 + 谷氨酸
乳酸脱氢酶 丙酮酸 + NADH + H+ 乳酸 + NAD+
（在340nm处有吸收峰） （在340nm处无吸收峰）
反应条件下，用单位时间内底物的消耗量和 产物的生成量来表示； III. 反应速率取其初速率，即底物的消耗量很小 （一般在5﹪以内）时的反应速率； IV. 底物浓度远远大于酶浓度。
一、采用酶促反应初速率来研究酶促反 应动力学
（一）酶活性是指酶催化化学反应的能力
衡量酶活性的尺度是酶促反应速率的大小。
酶促反应速率可用单位时间内底物的减少量 或产物的生成量来表示。
为混合级反应。
目录
V Vmax
[S]
当底物浓度高达一定程度 酶被底物所饱和，反应速率不再增
加，达最大速率；反应为零级反应。
目录
（二）底物浓度与反应速率的关系可用米氏 方程式表示
1．米氏方程式可以很好地解释底物浓度曲线
酶促反应模式——中间产物学说
E+S
k1 ES k3
k2
中间产物
E+P
※1913年Michaelis和Menten提出反应速率与底
由于底物的消耗量不易测定，所以实际工作 中经常是测定单位时间内产物的生成量。
酶的活性:
以国际单位（international unit, IU）表示。 在规定的实验条件下（如温度、pH的限定和足 够的底物浓度等），每分钟催化1mol底物转变成 产物所需要的酶量为1个国际单位（IU）。
催量（Katal） 1催量是指在特定条件下，每秒钟将1mol
（二）有三类方法对底物和产物的变化量进行检测
1．直接测定法是对底物或产物的含量变化进行直 接检测
有些酶促反应可在反应进行一定时间后，不用任 何辅助反应便可直接测定反应液中底物或产物的浓度。 这类测定方法称为直接测定法（direct assay）。
还原型（Fe2+）细胞色素c在波长550nm处有明显 的吸收峰，而氧化型（Fe3+）则无；细胞色素c氧化酶 对细胞色素c的氧化反应，可以直接在波长550nm处检 测一定时间内还原型细胞色素c的减少过程 。
k1 ([Et]－[ES]) [S]＝k2 [ES] + k3 [ES]
整理得：
([Et]－[ES])[S] [ES]
＝ k2+k3 k1
(2)
令：
k2+k3 ＝ Km （米氏常数） k1
则(2)变为: ([Et]－[ES]) [S] ＝Km [ES]
整理得:
[ES]＝[─Et─][─S]
(3)
Km + [S]
二、酶促反应速率受底物浓度的影响
（一）酶促反应的底物浓度曲线是矩形双曲线
在酶浓度和 其他反应条件不 变的情况下，反 应速率V对底物 浓度[S]作图呈矩 形双曲线。
V
Vmax
[S]
当底物浓度较低时 反应速率与底物浓度成正比；反
应为一级反应。
目录
V Vmax
[S]
随着底物浓度的增高 反应速率不再成正比例加速；反应
将(3)代入(1) 得
V＝─kK─3[m─E+t─][[SS]]
(4)
当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，
即[Et]＝[ES]，反应达最大速率
Vmax＝k3[ES]＝k3[Et]
(5)
将(5)代入(4)得米氏方程式： V＝─V─m─a─x[S] Km + [S]
（三）动力学参数可用来比较酶的动力学 性质与活性
1．Km值相当于V为Vmax一半时的[S]
V Vmax Vmax/2
Vmax 2
＝ Vmax[S] Km + [S]
Km＝[S]
Km
[S]
∴Km值等于酶促反应速率为最大反应速率一半 时的底物浓度，单位是mol/L。
2．Km是酶的特征性常数 在酶的结构、溶液pH、温度等条件不变的情
况下，酶促反应底物的Km不因反应中酶浓度的改 变而不同。
第三节
酶促反应动力学
The Kinetics of Enzymatic Reactions
概念 研究各种因素对酶促反应速率的影响，并
加以定量的阐述。 影响因素包括有
酶浓度、底物浓度、pH、温度、抑制剂、 激活剂等。
※ 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。
研究前提
I. 单底物、单产物反应； II. 酶促反应速率（velocity，V）一般在规定的
2．间接测定法利用非酶辅助反应对底物或产物 的变化进行间接检测
有些酶促反应的底物和产物不能直接进行检测， 必须增加一些辅助试剂来达到检测的目的，这种方 法称为间接测定法（indirect assay）
源自文库
3．偶联测定法不直接涉及原始反应的底物或产物
许多酶促反应的底物和产物虽然不能直接检测，但可 以与另外的酶反应相偶联，偶联的酶以第一个酶的产物为底 物，或以此类推，以最后的酶反应产物可以直接检测为目的。 这种通过偶联其他酶并对此酶促产物进行直接检测，间接地 反映待测酶反应的底物或产物变化量的方法称为酶偶联测定 法（enzyme coupled assay）
底物转化成产物所需的酶量 1IU＝16.67×10－9 Kat
比活性（specific activity）：比较酶的纯度
比活性单位是每mg蛋白质所含酶的国际单位数， 其单位是IU mg 蛋白1
（二）酶促反应初速率是反应刚刚开始时测得 的反应速率
酶促反应初速率是指反应刚刚开始，各种影响 因素尚未发挥作用时的酶促反应速率，即反应时间 进程曲线为直线部分时的反应速率。