kcat/Km评价催化效率 当底物浓度远远大于K值，催化速率等于最大反应速度。但是大多数酶促反应的酶不 能用底物饱和。大多数生理条件下，[S]/Km的比值是0.01~1.0之间。当[S]<<Km时，酶 促反应速率比kct小得多，因为大多数活性位，点处于空闲状态。在更典型的细胞条件下， 还有什么参数描述酶的动力学？有。 因为Vo=kcat[ES],而[ES]=E[S]/Km 所以Vo=katE)[S]/Km 当[S]<<K时，游离酶的浓度接近于酶的总浓度，所以原式可以改写成 Vo=keat [E]T [S]/Km 所以，在[S]<<Km情况下，酶促反应速度取决于kat/Km、[S]、和[Em.在这种条件 下，kcat/Km是S与E相互作用的速度常数。由于kam/Km既考虑了酶对特定底物的催化效 率kcat,又考虑了酶与底物相互作用的强度Km,因此用Kcat/Km评估酶促反应的效率。例 如用kat/Km评价酶促反应的底物偏好。表8.6列出了胰凝乳蛋白酶酶切不同底物的kt/Km 值。结果显示该酶偏好大的、疏水性侧链氨基酸所形成的肽键。 TABLE 8.6 Substrate preferences of chymotrypsin Amino acid in ester Amino acid side chain kcat/KM (s-1M-1) Glycine -H 1.3×10-1 CH3 Valine -CH 2.0 CH3 Norvaline -CH,CH,CH; 3.6×102 Norleucine -CH,CH,CH,CH, 3.0×103 Phenylalanine 一CH2 1.0×105 Source:After A.Fersht,Structure and Mechanism in Protein Science:A Guide to Enzyme Catalysis and Protein Folding (W.H.Freeman and Company,1999),Table 7.3. abnain Comp 酶促反应的效率如何评估？我们看看kcat/Km有没有极限。注意kat/Km数值取决于 k1k.1 kcat,p kcat /Km=kcat k1/(k.1 +kcat)k1 kcat/(k1+kcat)<k1 假定产物形成速度kt比酶-底物复合物分解的速度k1大得多，则kt/Km≈k1。因此 kt/Km的最大值是k1,即ES的形成速度。该速度不可能比扩散使酶与底物相碰的速度快。 扩散是k1的极限，因此k1不可能超过108~109s1M1,即km/Km的上限是108~109s1Ml。 超氧化物歧化酶、乙酰胆碱酯酶、和三碳糖磷酸异构酶的kt/Km是108~109s1M。 这些酶kt/Km数值达到上限的原因在于动力学完美性。它们的催化速度只受溶液中底物与 酶相遇的速度限制（表87）。减少扩散所需要的时间能够获得更高的催化活性。记住，活性 位，点只是酶分子中很少的一部分。然而，那些催化完美的酶，酶与底物相遇都能形成相应的 ES复合物。这些情况下，每分子可能有静电引力诱使底物进入活性位点。这种力叫Circe 效应。 将底物和产物限定在多酶复合物的有限空间也能部分克服溶液扩散效应。实际上，有些 酶购建成一种流水作业系统，前面一个酶促反应的产物迅速递交给下一个酶，充当下一个酶 促反应的底物。kcat/Km 评价催化效率 当底物浓度远远大于 Km 值，催化速率等于最大反应速度。但是大多数酶促反应的酶不 能用底物饱和。大多数生理条件下，[S]/Km 的比值是 0.01 ~ 1.0 之间。当[S]＜＜Km 时，酶 促反应速率比 kcat 小得多，因为大多数活性位点处于空闲状态。在更典型的细胞条件下， 还有什么参数描述酶的动力学？有。 因为 V0 = kcat [ES], 而 [ES] = [E] [S]/Km 所以 V0 = kcat [E] [S] / Km 当[S]＜＜Km 时，游离酶的浓度接近于酶的总浓度，所以原式可以改写成 V0 = kcat [E]T [S] / Km 所以，在[S]＜＜Km 情况下，酶促反应速度取决于 kcat / Km、[S]、和[E]T. 在这种条件 下，kcat / Km 是 S 与 E 相互作用的速度常数。由于 kcat / Km 既考虑了酶对特定底物的催化效 率 kcat ，又考虑了酶与底物相互作用的强度 Km ，因此用 kcat / Km 评估酶促反应的效率。例 如用 kcat / Km 评价酶促反应的底物偏好。表 8.6 列出了胰凝乳蛋白酶酶切不同底物的 kcat / Km 值。结果显示该酶偏好大的、疏水性侧链氨基酸所形成的肽键。 酶促反应的效率如何评估？我们看看 kcat / Km 有没有极限。注意 kcat / Km 数值取决于 k1,k-1 和 kcat，即 kcat / Km = kcat k1/( k-1 + kcat) = k1 * kcat/( k-1 + kcat) ＜ k1 假定产物形成速度 kcat 比酶-底物复合物分解的速度 k-1 大得多，则 kcat / Km ≈ k1。因此 kcat / Km 的最大值是 k1，即 ES 的形成速度。该速度不可能比扩散使酶与底物相碰的速度快。 扩散是 k1的极限，因此 k1不可能超过 10 8 ~ 10 9 s -1 M-1，即 kcat / Km 的上限是 10 8 ~ 10 9 s -1 M-1。 超氧化物歧化酶、乙酰胆碱酯酶、和三碳糖磷酸异构酶的 kcat / Km 是 10 8 ~ 10 9 s -1 M-1。 这些酶 kcat / Km 数值达到上限的原因在于动力学完美性。它们的催化速度只受溶液中底物与 酶相遇的速度限制（表 8.7）。减少扩散所需要的时间能够获得更高的催化活性。记住，活性 位点只是酶分子中很少的一部分。然而，那些催化完美的酶，酶与底物相遇都能形成相应的 ES 复合物。这些情况下，每分子可能有静电引力诱使底物进入活性位点。这种力叫 Circe 效应。 将底物和产物限定在多酶复合物的有限空间也能部分克服溶液扩散效应。实际上，有些 酶购建成一种流水作业系统，前面一个酶促反应的产物迅速递交给下一个酶，充当下一个酶 促反应的底物