西北农林科技大学 emistne 生物在，司 动物科技学院生物化学课程组 第三节酶任反应动力学
生物 化学 动物科技学院生物化学课程组 西北农林科技大学 第三节 酶促反应动力学
生物 化学 第三节醉任反定动力学 酶反寇动力学 概述 主要研究酶催化的反应速度以及影响 底物浓度 反应速度的各种因素。 3 酶浓度 影响酶促化学反应的因素很多，主要 4 温度 有底物浓度、酶浓度、温度、pH、抑制 pH 剂、激活剂等。 6 抑制剂 在探讨各种因素对酶促反应速度的影 激活剂 响时，通常测定其初始速度来代表酶促 反应速度，即底物转化量<5%时的反应 速度
生物 化学 第三节 酶促反应动力学 酶反应动力学 主要研究酶催化的反应速度以及影响 反应速度的各种因素。 影响酶促化学反应的因素很多，主要 有底物浓度、酶浓度、温度、pH、抑制 剂、激活剂等。 在探讨各种因素对酶促反应速度的影 响时，通常测定其初始速度来代表酶促 反应速度，即底物转化量<5%时的反应 速度。 概 述 pH 抑制剂 温度 酶浓度 激活剂 底物浓度 1 3 5 7
第三节酵任反定动力学 概述 2底物浓度 Michaelis Menten 1913 动力学曲线 年拟合出了该双曲线的表达式， 即著名的米氏方程 2 米氏方程 Km的意义 Km与Vmax (3)zero order 3 酶浓度 V max/2 Vmax (2)mixe [S] 4 温度 Km+ [S1 5 pH (）1 st order m即为米氏常数， 6 抑制剂 0 max为最大反应速度 激活剂 J
生物 化学 第三节 酶促反应动力学 酶促反应动力学曲线 概 述 pH 抑制剂 温度 酶浓度 激活剂 Km与Vmax 动力学曲线 米氏方程 Km的意义 底物浓度 Michaelis & Menten 于1913 年拟合出了该双曲线的表达式， 即著名的米氏方程 V= Vmax [S] Km + [S] Km 即为米氏常数， Vmax为最大反应速度 1 3 5 7 (1) (2) (3) (4)
生物 化 VIS 概述 反应初速 底物浓县 VISI 若V=V/2 动力学虽 Km+[S] 米氏方 Km的 4 Km与Vm [ST 酶浓度 Km [S] m -S1 温度 ph Km+&]-=[S 6 抑制剂 激活剂 Km 米氏曲线
生物 化学 第三节 酶促反应动力学 米氏方程的推导 理论根据：“稳态平衡”假说（恒态假说） 该假说认为酶促反应分两步： 概 述 pH 抑制剂 温度 酶浓度 激活剂 Km与Vmax 动力学曲线 米氏方程 Km的意义 底物浓度 E+S ES E+P K1 K2 K3 K4 中 间 产物 产物 ① ② 第一步为可逆的快速反应，第二步为慢速反应，整个 反应速度取决于反应最慢的第二步；在反应中既有ES 的生成又有ES的分解；在反应的初始阶段，随着ES浓 度的升高ES的分解速度也随之增大，直到一个平衡点 使得ES的生成速度等于ES的分解速度，从而使ES的 浓度达到一个恒态。这是总反应的速度等于ES分解为 产物和游离酶的速度。 考虑ES的形成速度 因为E+P－→ ES 的速度极小，可忽略不计 ES的形成速度d[ES]/dt = K1([E0]-[ES])·[S] ③ [E0]-- 酶的总浓度 [ES]-- 酶与底物形成的中间产物的浓度 [E0]-- [ES]为游离状态的酶的浓度 [S]-- 底物的浓度 [S]>>[E0]时，被酶结合的S量，即[ES]，与总 的底物浓度相比，可忽略不计 [S]-[ES] ≈ [S] E +S ES P+ E K1 K4 ES ES的分解速度 此两式速度之和为ES分解的总速度 -d[ES]/dt = K2[ES]+K3[ES] ④ 当酶反应体系处于动态平衡（恒态）时 ES的形成速度 = ES分解速度 [ES]保持动态的恒定 ⑶ = ⑷ 即：K1([E0]－[ES])·[S] = K2[ES]+K3[ES] ([E0]－[ES])·[S] / [ES] = (K2+K3) / K1 ⑤ ES E +S E + P K2 K3 ES 令：Km = (K2+K3) / K1 代入⑤ 则 ([E0]-[ES])·[S] / [ES] = Km ⑥ ∴动态平衡时的[ES]： [ES] = [E0][S] / (Km+[S]) ⑦ 由于酶的反应速度(v)与[ES]成正比 ∴ v = K3[ES] ⑧ 将⑦的[ES]代入⑧得： v = K3·[E0][S] / Km+[S] ⑨ 当底物浓度很高时，所有的酶都被底物所饱和， 而转变成ES复合物，即[E0] = [ES]时，酶促 反应达到最大速度 ∴ Vmax = K3[ES] = K3[E0] ⑩ ⑨除以⑩： v/Vmax = K3[E0][S] / (Km+[S]) / K3[E0] ∴ v = Vmax[S] / (Km+[S]) 米氏方程反映：已知Km、Vmax、v与底物 浓度之间的定量关系 Km--米氏常数 V 0 底 物 浓 度 [S] 反 应 初 速 度 反应初速度随底物浓度变化曲线 V V V/2 0 Km （米氏常数） [S] 最 大 反 应 速 率 米氏曲线 b.当[S]很大时 V=V[S]/[S]=V 0 级反应 混合级 a.当[S]很小时 V=V[S]/Km 一级反应 V= V[S] Km + [S] Km = [S] 若 V＝V/2 V 2 ＝ V [S] Km + [S] 1 Km + [S] = 2[S] V= V[S] Km + [S] 1 3 5 7 (1) (2) (3) (4)
第三节酵钱反寇动力学 概述 3.K是酵的特征性常款，可用来判断醉 2 底物浓度 的景造底物： 在一定条件下，某种酶的Km 动力学曲线 值是恒定的，因而可以通过测定不同酶（特 (2 米氏方程 别是一组同工酶)的K值，来判断是否为 Km的意叉 不同的酶。 Km与Vmax 当酶有几种不同的底物存在时，通过测 3 酶浓度 定酶在不同底物存在时的Km值，Km值最小 4 温度 者，即为该酶的最适底物。 5 pH Vmax可用于汁养膝的希换款：当酶的总 6 抑制剂 浓度和最大速度已知时，可计算出酶的转换 数，即单位时间内每个酶分子催化底物转变 激活剂 为产物的分子数
生物 化学 第三节 酶促反应动力学 Km和Vmax的意义 1.当ν=Vmax/2时，Km=[S]。因此，Km 等于酶促反应速度达最大值一半时的底 物浓度。 概 述 pH 抑制剂 温度 酶浓度 激活剂 Km与Vmax 动力学曲线 米氏方程 Km的意义 底物浓度 Km≈k2/k1 E + S ES P + E k1 k2 k3 Km越小，亲和力越强。底物浓度很 小时，反应速度就能达到很大，性能优，代谢中这 类酶更为重要。 当k2>>k3时（通常都是这样） 2. Km可以反映酶与底物亲和力的大小 Km= k2 + k3 k1 3. Km是酶的特征性常数,可用来判断酶 的最适底物：在一定条件下，某种酶的Km 值是恒定的，因而可以通过测定不同酶（特 别是一组同工酶）的Km值，来判断是否为 不同的酶。 当酶有几种不同的底物存在时，通过测 定酶在不同底物存在时的Km值，Km值最小 者，即为该酶的最适底物。 4.Vmax可用于计算酶的转换数：当酶的总 浓度和最大速度已知时，可计算出酶的转换 数，即单位时间内每个酶分子催化底物转变 为产物的分子数。 1 3 5 7 (1) (2) (3) (4)
生物 化学 第三节醉任反定动力学 概述 2 底物浓度 K和Va的测定，Lineweaver-Burk双倒 山动力学曲线 数作图法： 2 米氏方程 1 Km的意义 3 Vmax V max 4 Km与Vma 1 3 酶浓度 Slope= Km 温度 x-intercept 1 4 V max m 5 pH y-intercept =-1 V max 6 抑制剂 0 7激活剂 Lineweaver-Burk double reciprocal plot
生物 化学 第三节 酶促反应动力学 Km和Vmax的测定：Lineweaver-Burk双倒 数作图法： 概 述 pH 抑制剂 温度 酶浓度 激活剂 Km与Vmax 动力学曲线 米氏方程 Km的意义 底物浓度 1 3 5 7 (1) (2) (3) (4)
化 第三节酵钱反寇动力学 酶浓度对酶任化学反应速度的影响 椰述 当反应系统中底物的浓度足够大时， 底物浓度 酶促反应速度与酶浓度成正比，即 3 酶浓度 V=k[E]。 4 温度 pH 6 抑制剂 激活剂 〔E)
生物 化学 第三节 酶促反应动力学 酶浓度对酶促化学反应速度的影响 当反应系统中底物的浓度足够大时， 酶促反应速度与酶浓度成正比，即 ν=k[E]。 概 述 pH 抑制剂 温度 酶浓度 激活剂 底物浓度 1 3 5 7
生物 化学 第三节醉任反定动力学 慨述 Enzymatic Reaction 8 底物浓度 100 3 酶浓度 品 50 4 温度 uone nunose ionpoid 80 pH 6 抑制剂 20406080 t,℃ Time t2 激活剂 最适温度不是酶的特征常数，它与处理时间有 关
生物 化学 第三节 酶促反应动力学 温度对酶促化学反应速度的影响 一般来说，酶促反应速度随温度的增高而加快。 但当温度增加达到某一点后，由于酶蛋白的热 变性作用，反应速度迅速下降，直到完全失活。 酶促反应速度随温度升高而达到一最大值时 的温度就称为酶的最适温度。 温血动物组织中酶的最适温度多在35～40℃ 最适温度不是酶的特征常数，它与处理时间有 关。 概 述 pH 抑制剂 温度 酶浓度 激活剂 底物浓度 1 3 5 7
化 第三节酵任反定动力学 ● 胆碱脂海 木瓜蛋白酶 概述 Cholinesterase 底物浓度 pH对酶促反应速度的影响，其原 3 酶浓度 因主要是由于pH的改变导致了酶的 4 温度 催化基团以及底物分子的解离状态 5 pH 的 改变或者导致了酶蛋白的变性。 6 抑制剂 激活剂 10 pH
生物 化学 第三节 酶促反应动力学 pH对酶促反应速度的影响 pH对酶促反应速度的影响，通常为一 “钟形”曲线，即pH过高或过低均可导致 酶催化活性的下降。 酶催化活性最高时溶液的pH值就称为酶 的最适pH。 动物体内大多数酶的最适pH在6.5～8.0 之间。 酶的最适pH不是酶的特征性常数，它受 底物浓度、缓冲液的种类及酶的纯度等影响。 概 述 pH 抑制剂 温度 酶浓度 激活剂 底物浓度 ⚫ 胃蛋白酶 ⚫ 木瓜蛋白酶 ⚫ 胆碱酯酶 ⚫ 胰蛋白酶 pH对酶促反应速度的影响，其原 因主要是由于pH的改变导致了酶的 催化基团以及底物分子的解离状态 改变或者导致了酶蛋白的变性。 1 3 5 7
生物 化学 第三节醉栈反定动力学 概述 底物浓度 酶浓度 都制剂对酶很化学反应速度的影响 3 凡是能降低酶促反应速度，但不引起 4 温度 酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制 5 pH 剂inhibitor)。 6 抑制剂 按照抑制剂的抑制作用，可将其分为 概述 不可逆抑制作用(irreversible 。不可逆抑制 inhibition)和可逆抑制作用 可逆抑制 (reversible inhibition)两大类。 激活剂
生物 化学 第三节 酶促反应动力学 抑制剂对酶促化学反应速度的影响 凡是能降低酶促反应速度，但不引起 酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制 剂(inhibitor)。 按照抑制剂的抑制作用，可将其分为 不 可 逆 抑 制 作 用 (irreversible inhibition) 和可逆抑制作用 (reversible inhibition)两大类。 概 述 pH 抑制剂 温度 酶浓度 激活剂 底物浓度 概 述 不可逆抑制 可逆抑制 1 3 5 7 (1) (2) (3)