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1、影响酶促反应的因素影响酶促反应的因素酶反应速度酶反应速度不同的酶在不不同的酶在不不同的酶在不不同的酶在不同的条件下反应速同的条件下反应速同的条件下反应速同的条件下反应速度曲线都不一样，度曲线都不一样，度曲线都不一样，度曲线都不一样，但大致相似但大致相似但大致相似但大致相似以以以以产物浓度产物浓度产物浓度产物浓度对对对对反应时间反应时间反应时间反应时间作图，可得到作图，可得到作图，可得到作图，可得到酶促反应酶促反应酶促反应酶促反应速度曲线速度曲线速度曲线速度曲线0 0酶反应速度酶反应速度正确的酶促反应速度应该是在正确的酶促反应速度应该是在正确的酶促反应速度应该是在正确的酶促反应速度应该是在正确的
2、酶促反应速度应该是在正确的酶促反应速度应该是在反应初期短反应初期短反应初期短反应初期短反应初期短反应初期短时间内时间内时间内时间内时间内时间内的反应速度，即的反应速度，即的反应速度，即的反应速度，即的反应速度，即的反应速度，即反应初速度反应初速度反应初速度反应初速度反应初速度反应初速度一一. .底物浓度的影响底物浓度的影响(一) 酶反应速度与底物浓度的关系曲线对于对于对于对于简单的简单的简单的简单的酶反应，当酶反应，当酶反应，当酶反应，当酶浓度和其他条件酶浓度和其他条件酶浓度和其他条件酶浓度和其他条件恒定恒定恒定恒定时：时：时：时：一一. .底物浓度的影响底物浓度的影响(一) 酶反应速度与底物
3、浓度的关系曲线对于对于对于对于简单的简单的简单的简单的酶反应，当酶反应，当酶反应，当酶反应，当酶浓度和其他条件酶浓度和其他条件酶浓度和其他条件酶浓度和其他条件恒定恒定恒定恒定时：时：时：时：v v SS0 0V Vmaxmax零级反应零级反应一级反应一级反应混合级反应混合级反应 该该该该曲曲曲曲线线线线可可可可以以以以用用用用米氏方程米氏方程米氏方程米氏方程 来描述来描述来描述来描述( (二二) ) 米氏方程米氏方程v =Vmax S Km + S ( (二二) ) 米氏方程米氏方程 对对于于单单底底物物、单单产产物物反反应应，其其反反应应过过程程需需经过经过中间复合物中间复合物ES，即即 1
4、. 米氏方程的推导ESK1K-1ESK2K-2EPv =Vmax S Km + S ( (二二) ) 米氏方程米氏方程 1. 米氏方程的推导Michaelis-MentenMichaelis-Menten的三个假设：的三个假设： (2)(2)反应体系处于稳态反应体系处于稳态 即即 ESES不变不变 ESES的生成量的生成量 = ESES的分解量的分解量。 S S ES SES S0 0=S+ESSS+ESS(3)(3)SS EEv =Vmax S Km + S (1)(1)推导的推导的v v为反应初速度为反应初速度ESK1K-1ESK2EP EE0 0= = E+ ESE+ ESESK1K-1
5、ESK2EPk k1 1ES=kES=k-1-1ES+kES+k2 2ES=(kES=(k- -1 1+k+k2 2)ES)ES设设 K Km m=(k=(k-1-1+k+k2 2)/k)/k1 1 ES=ES=K Km mESES ES=ES=K Km mESES ES=ES=EE0 SSKmKmSSv = kv = k2 2ES =ES =k k2 2EE0SSKmKmSSV Vmaxmax= k= k2 2EE0 0v =Vmax S Km + S ( (二二) ) 米氏方程米氏方程 2. 米氏方程的讨论(1)(1)当当 SS时时， vVvVmaxmax 为为零级反应零级反应(2)(2)
6、当当 S0S0时，时， vVvVmaxmax/K/Km mSS 为为一级反应一级反应(3)(3)米氏方程的曲线米氏方程的曲线 为双曲线为双曲线v =Vmax S Km + S ( (二二) ) 米氏方程米氏方程 2. 米氏方程的讨论有两条渐近线：有两条渐近线：当当 SS时，时，逼向渐近线逼向渐近线 v=v=V Vmaxmax当当 SS“”-K-Km m时，时，逼向渐近线逼向渐近线 S=S= - - K Km mv =Vmax S Km + S ( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常数的意义(1)(1)V Vmaxmax 最大反应速度最大反应速度 由于由于 V Vmaxmax=
7、k= k2EE0， V Vmaxmax与酶浓度成正比，与酶浓度成正比， v =Vmax S Km + S ( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常数的意义(2)Km 米氏常数米氏常数 由于由于 Km= (k-1+k2)/k1 ， 为复合常数。为复合常数。Km的值是当酶促反应速度为最大反应速度的一半的值是当酶促反应速度为最大反应速度的一半时的底物浓度。时的底物浓度。 所以所以Km的的单位为单位为浓度单位浓度单位。Km是酶的特征常数，表示酶与底物的亲和力。是酶的特征常数，表示酶与底物的亲和力。Km值越大，亲和力越小。值越大，亲和力越小。 v =Vmax S Km + S ( (二二)
8、 ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常数的意义(2)Km 米氏常数米氏常数 v =Vmax S Km + S ( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常数的意义 由于由于Vmax=k2E0， k2=Vmax/E0 酶的转换数酶的转换数是指酶充分被底物饱和时，每个酶分子是指酶充分被底物饱和时，每个酶分子在单位时间内转化底物的分子数。用在单位时间内转化底物的分子数。用K Kcatcat表示。表示。 Kcat的单位是的单位是s s-1-1。 K Kcatcat也是酶的特征常数，反映酶的催化效率。也是酶的特征常数，反映酶的催化效率。 由于酶的高催化效率，这个值常常很高。由于酶的高催化效
9、率，这个值常常很高。(3) k2 酶的转酶的转换数换数v =Vmax S Km + S ( (二二) ) 米氏方程米氏方程 3. 米氏方程中常数的意义一些酶的转换数一些酶的转换数酶酶底物底物Kcat (s-1)过氧化氢酶过氧化氢酶乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶b-内酰胺酶内酰胺酶延胡索酸酶延胡索酸酶RecA蛋白酶蛋白酶H2O2乙酰胆碱乙酰胆碱青霉素青霉素C延胡索酸延胡索酸ATP40 000 000140 0002 0008000.4(3) k2 酶的转酶的转换数换数v =Vmax S Km + S ( (二二) ) 米氏方程米氏方程 4. 米氏方程中常数的测定(1)(1) 解方程组解方程组： 只要知
10、道两组只要知道两组v,Sv,S (2) (2) 作图法作图法： 比解方程组法更具统计意义，所以要准确比解方程组法更具统计意义，所以要准确。双倒数作图法：即双倒数作图法：即 1/ 1/v - 1/S v - 1/S 作图作图 v-Sv-S作图法：作图法： V Vmaxmax难确定，从而导致难确定，从而导致K Km m也难确定。也难确定。此法较前一种作图法准确。此法较前一种作图法准确。.1vVmaxKmVmax= s 11v =Vmax S Km + S 酶酶浓浓度度曲曲线线 二二. . 酶浓度对酶反应速度的影响酶浓度对酶反应速度的影响 Vmax= k2 E0在一般的酶促反应中，常常在一般的酶促反
11、应中，常常在一般的酶促反应中，常常在一般的酶促反应中，常常 SESE，酶反应酶反应酶反应酶反应速度速度速度速度达到最大反应速度达到最大反应速度达到最大反应速度达到最大反应速度。v vEE0 0 三三. pH对酶反应速度的影响对酶反应速度的影响 pH对酶反应速度的影响较大：对酶反应速度的影响较大：vpH影响影响酶分子极性基团的解离酶分子极性基团的解离，也就影，也就影响了酶与底物的结合及催化。响了酶与底物的结合及催化。v pH影响影响底物的解离底物的解离，从而影响酶与底物，从而影响酶与底物的结合。的结合。 v极度极度pH的条件引起的条件引起酶分子构象的改变酶分子构象的改变，甚至引起变性。甚至引起变
12、性。0 0最适最适pHpHpHpHv v 三三. pH对酶反应速度的影响对酶反应速度的影响酶的最适酶的最适酶的最适酶的最适pHpH一般在一般在一般在一般在 7 7左右左右左右左右也有很多例外，如胃蛋白酶的最适也有很多例外，如胃蛋白酶的最适也有很多例外，如胃蛋白酶的最适也有很多例外，如胃蛋白酶的最适pHpH只有只有只有只有1.51.5酶酶酶酶酶酶 的的的的的的 最最最最最最 适适适适适适 pHpHpH并并并并并并 非非非非非非酶酶酶酶酶酶的的的的的的特特特特特特征征征征征征性性性性性性常常常常常常数数数数数数，它它它它它它与与与与与与底底底底底底物物物物物物的的的的的的种种种种种种类类类类类类、
13、浓度等因素有关浓度等因素有关浓度等因素有关浓度等因素有关浓度等因素有关浓度等因素有关 三三. pH对酶反应速度的影响对酶反应速度的影响 四四. 温度对酶反应速度的影响温度对酶反应速度的影响温度对酶反应速度的影响具有双重性：温度对酶反应速度的影响具有双重性：温度对酶反应速度的影响具有双重性：温度对酶反应速度的影响具有双重性：v随着温度的升高，反应速度会加快。随着温度的升高，反应速度会加快。随着温度的升高，反应速度会加快。随着温度的升高，反应速度会加快。 和一般化学反应相同，在达到最适温度之前，和一般化学反应相同，在达到最适温度之前，和一般化学反应相同，在达到最适温度之前，和一般化学反应相同，在达
14、到最适温度之前，温度每升高温度每升高温度每升高温度每升高1010，反应速度是原来的，反应速度是原来的，反应速度是原来的，反应速度是原来的1212倍。倍。倍。倍。v随着温度的升高，酶蛋白会失活，使反应速度随着温度的升高，酶蛋白会失活，使反应速度随着温度的升高，酶蛋白会失活，使反应速度随着温度的升高，酶蛋白会失活，使反应速度下降下降下降下降 。 绝大多数酶在绝大多数酶在绝大多数酶在绝大多数酶在6060以上即失去活性。以上即失去活性。以上即失去活性。以上即失去活性。 四四. 温度对酶反应速度的影响温度对酶反应速度的影响v vt t0 0最适温度最适温度最适温度最适温度不同酶的最适温度也不一样不同酶的
15、最适温度也不一样不同酶的最适温度也不一样不同酶的最适温度也不一样动物酶的最适温度一般在动物酶的最适温度一般在动物酶的最适温度一般在动物酶的最适温度一般在35403540，植物酶为，植物酶为，植物酶为，植物酶为40504050。酶酶酶酶酶酶的的的的的的最最最最最最适适适适适适温温温温温温度度度度度度并并并并并并非非非非非非酶酶酶酶酶酶的的的的的的特特特特特特征征征征征征性性性性性性常常常常常常数数数数数数，它它它它它它与与与与与与底底底底底底物物物物物物、作作作作作作用用用用用用时时时时时时间等因素有关间等因素有关间等因素有关间等因素有关间等因素有关间等因素有关 四四. 温度对酶反应速度的影响温
16、度对酶反应速度的影响五五. . 激活剂对酶反应速度的影响激活剂对酶反应速度的影响激活剂激活剂：能提高酶活性的物质。：能提高酶活性的物质。无机离子无机离子 主要是主要是金属离子金属离子，它们有的本身就是酶的辅助，它们有的本身就是酶的辅助因子，有的是酶的辅助因子的必要成分。因子，有的是酶的辅助因子的必要成分。 如如 激酶需要激酶需要Mg2+激活激活 唾液淀粉酶需要唾液淀粉酶需要Cl-激活激活五五. . 激活剂对酶反应速度的影响激活剂对酶反应速度的影响激活剂激活剂：能提高酶活性的物质。：能提高酶活性的物质。有机小分子有机小分子 一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，使含一些还原剂，如抗坏血酸、半胱氨酸，
17、使含-SH的酶处于还原态。的酶处于还原态。 金属螯合剂，如金属螯合剂，如EDTA(乙二胺四乙酸乙二胺四乙酸)，可络，可络合一些重金属杂质，解除它们对酶的抑制，从而合一些重金属杂质，解除它们对酶的抑制，从而使酶活升高。使酶活升高。六六. . 抑制剂对酶反应速度的影响抑制剂对酶反应速度的影响 抑抑制制作作用用：有有些些物物质质与与酶酶结结合合后后，引引起起酶酶的的活活性性中中心心或或必必需需基基团团的的化化学学性性质质发发生生改改变变，从从而使酶活力降低或丧失。而使酶活力降低或丧失。六六. . 抑制剂对酶反应速度的影响抑制剂对酶反应速度的影响 引起抑制作用的物引起抑制作用的物质称称为抑制抑制剂。抑
18、制作用可分抑制作用可分为两大两大类：可逆抑制作用可逆抑制作用不可逆抑制作用不可逆抑制作用 ( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用 可逆抑制作用可分为三种类型：可逆抑制作用可分为三种类型：竞争性抑制作用竞争性抑制作用非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用反竞争性抑制作用反竞争性抑制作用 酶与抑制剂非共价地可逆结合，当用透析或超酶与抑制剂非共价地可逆结合，当用透析或超滤等方法除去抑制剂后酶的活性可以恢复，这种抑滤等方法除去抑制剂后酶的活性可以恢复，这种抑制作用叫制作用叫可逆抑制作用可逆抑制作用。( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用 某某些些抑抑制制剂剂的的化化学学结结构构与与底底物物相相似似，与与底底
19、物物竞竞争争酶酶的的活活性性中中心心并并与与之之结结合合，从从而而减减少少了了酶酶与与底底物物的的结结合合，因因而而降降低低酶酶反反应应速速度度。这这种种作作用用称称为为竞竞争争性性抑制作用。抑制作用。1. 竞争性抑制作用ESESEPE EI( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用1. 竞争性抑制作用ESESEPE EIKiV =Vmax S Km ( 1+I/ Ki ) + S Km= Km ( 1+I/ Ki ).1vVmaxKmVmax= s 11( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用1. 竞争性抑制作用( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用1. 竞争性抑制作用竞争性抑制中，竞争性抑制中，
20、Vmax不变，不变，Km增大增大可可通通过过增增加加底底物物浓浓度度而而使使整整个个反反应应平平衡衡向向生生成成产产物物的的方方向向移移动动，因因而而能能削削弱弱或或解解除除这这种抑制作用。种抑制作用。( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用1. 竞争性抑制作用v丙丙二二酸酸与与琥琥珀珀酸酸结结构构类类似似，是是琥琥珀珀酸酸脱脱氢氢酶酶的的竞竞争争性抑制剂。性抑制剂。v 对对- -氨氨基基苯苯磺磺酰酰胺胺( (磺磺胺胺类类抗抗生生素素) )与与对对- -氨氨基基苯苯甲甲酸酸的的结结构构相相似似，后后者者是是细细菌菌合合成成维维生生素素B B1111叶叶酸酸的的原原料料，是是二二氢氢叶叶酸酸合合成
21、成酶酶的的底底物物，因因此此前前者者是是二二氢氢叶叶酸酸合合成成酶酶的的竞竞争争性性抑抑制制剂剂，抑抑制制了了叶叶酸酸的的生生物物合合成成。由由于于人人体体能能直直接接利利用用食食物物中中的的叶叶酸酸，而而细细菌菌不不能能，只只能能自自已已合合成成，所所以以磺磺胺胺药药能能抑抑制制细细菌菌的的生生长，从而达到治病的效果。长，从而达到治病的效果。( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用 某些抑制剂结合在酶活性中心以外的部位，酶与底某些抑制剂结合在酶活性中心以外的部位，酶与底物结合后还能与抑制剂结合，同样酶与抑制剂结合后还物结合后还能与抑制剂结合，同样酶与抑制剂结合后还能与底物结合。但酶分子上有了抑
22、制剂后其催化功能基能与底物结合。但酶分子上有了抑制剂后其催化功能基团的性质发生改变，从而降低了酶活性。这种作用称为团的性质发生改变，从而降低了酶活性。这种作用称为非竞争性抑制作用非竞争性抑制作用。 2. 非竞争性抑制作用ESESEPE EIESESIS( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用2. 非竞争性抑制作用ESESEPE EIESESISV =Vm S ( 1+I/ Ki ) (Km + S )Vm= Vm / ( 1+I/ Ki ).1vVmKmVm= s 11KiKi( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用2. 非竞争性抑制作用非竞争性抑制中，非竞争性抑制中，Vmax变小，变小，Km不变
23、不变这种抑制作用不这种抑制作用不能用增加底物浓能用增加底物浓度的方法来消除。度的方法来消除。( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用2. 非竞争性抑制作用( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用2. 非竞争性抑制作用例如：例如：金属金属络合合剂如如EDTA、F -、CN -、N3- 等可等可以与以与络合合金属金属酶中的金属离子，从而抑制中的金属离子，从而抑制酶的活性。的活性。( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用3. 反竞争性抑制作用某些抑制剂不能与游离的酶结合，而只能某些抑制剂不能与游离的酶结合，而只能在酶与底物结合成复合物后再与酶结合。在酶与底物结合成复合物后再与酶结合。当酶分子上有了抑制剂后
24、其催化功能被削当酶分子上有了抑制剂后其催化功能被削弱。这种作用称为弱。这种作用称为反竞争性抑制作用。反竞争性抑制作用。( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用3. 反竞争性抑制作用Vm= Vm / ( 1+I/ Ki )ESESEPESESIKiKm= Km / ( 1+I/ Ki )V =Vm S Km + S ( 1+I/ Ki ) .1vVmKm Vm= s 1 1 ( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用3. 反竞争性抑制作用( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用( (一）可逆抑制作用一）可逆抑制作用0 01(无抑制剂)1/S1/v234-1/Km1/Vm斜率斜率: Km / Vm2. 竞
25、争性竞争性3. 非竞争性非竞争性4. 反竞争性反竞争性( (二）不可逆抑制作用二）不可逆抑制作用 抑制剂以共价键不可逆地与酶相结合而抑制酶抑制剂以共价键不可逆地与酶相结合而抑制酶的活性。这种抑制作用叫的活性。这种抑制作用叫不可逆抑制作用不可逆抑制作用。不不可可逆逆抑抑制制剂剂不不能能用用透透析析或或超超滤滤等方法去除。等方法去除。( (二）不可逆抑制作用二）不可逆抑制作用常见的不可逆抑制剂：常见的不可逆抑制剂： 碘乙酸碘乙酸（ICHICH2 2COOHCOOH） 是一种烷化剂，可是一种烷化剂，可使巯基烷化使巯基烷化： E-SH + I-CH2COOH E-S-CH2COOH + HI 所以它是
26、所以它是巯基酶巯基酶的抑制剂的抑制剂。 如如抑制抑制3-3-磷酸甘油醛脱氢酶、脲酶、磷酸甘油醛脱氢酶、脲酶、a-a-淀粉酶淀粉酶等等( (二）不可逆抑制作用二）不可逆抑制作用 有机磷化合物有机磷化合物 可可使使- -OHOH磷酯化磷酯化，所以它是，所以它是活性中心有活性中心有Ser Ser tyrtyr残基的残基的酶酶的抑制剂。的抑制剂。 常见的有机磷农药，如敌敌畏、敌百虫，它们杀灭昆常见的有机磷农药，如敌敌畏、敌百虫，它们杀灭昆虫的机理就在于可抑制虫的机理就在于可抑制乙酰胆碱酯酶乙酰胆碱酯酶的活性，该酶的作用的活性，该酶的作用是将神经递质乙酰胆碱水解。是将神经递质乙酰胆碱水解。 若它被抑制，会导致乙酰胆碱的积累，使神经过度兴若它被抑制，会导致乙酰胆碱的积累，使神经过度兴奋，引起昆虫的神经系统功能失调而中毒致死。奋，引起昆虫的神经系统功能失调而中毒致死。常见的不可逆抑制剂：常见的不可逆抑制剂：Q：判断可逆与不可逆抑制v0 01E不可逆不可逆
