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1、第六章酶促反应动力学第六章 酶促反应动力学 酶促反应动力学是研究酶促反应速度及影响酶促反应动力学是研究酶促反应速度及影响 此速度的各种因素的科学此速度的各种因素的科学: 酶促反应的速度方程酶促反应的速度方程-米氏方程米氏方程 影响速度的各种因素影响速度的各种因素:底物浓度底物浓度; 酶浓度酶浓度; pH; 温度温度 抑制剂抑制剂; 激动剂激动剂.第一节 底物浓度对酶反应速率的影响在低底物在低底物浓度度时, , 反反应速度速度与底物与底物浓度成正比，表度成正比，表现为一一级反反应特征。特征。当底物当底物浓度达到一定度达到一定值，几，几乎所有的乎所有的酶都与底物都与底物结合后，合后，反反应速度达到
2、最大速度达到最大值VmaxVmax），此），此时再增加底物再增加底物浓度，反度，反应速度不再增加，表速度不再增加，表现为零零级反反应。米氏学说的提出 E+S=ES=E+P E (酶enzyme) S (底物 substrate) ES(酶与底物复合物) P (product)E+S ES E+P k1K-1kcat提出“中间产物假说解释这种现象底物浓度对酶反应速度的影响底物浓度对酶反应速度的影响Km的定义： 酶促反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。 V max酶被底物饱和时的反应速度.当底物浓度非常大时,反应速度接近一个恒定值S 米氏方程米氏方程nKm Km 即即为为米氏常数，米氏常数，
3、nVmaxVmax为为最大反最大反应应速速度度n当反当反应速度等于最大速度速度等于最大速度一半一半时, ,即即V = 1/2 Vmax, V = 1/2 Vmax, Km = S Km = S n上式表示上式表示, ,米氏常数是反米氏常数是反应速度速度为最大最大值的一半的一半时的底的底物物浓度。度。n因此因此, ,米氏常数的米氏常数的单位位为mol/Lmol/L。米氏常数米氏常数KmKm的意的意义不同的不同的酶具有不同具有不同KmKm值，它是，它是酶的一个的一个重要的特征物理常数。重要的特征物理常数。KmKm值只是在固定的底物，一定的温度和只是在固定的底物，一定的温度和pHpH条件下，一定的条
4、件下，一定的缓冲体系中冲体系中测定的，定的，不同条件下具有不同的不同条件下具有不同的KmKm值。KmKm值表示表示酶与底物之与底物之间的的亲和程度：和程度：KmKm值大大, ,亲和程度小，和程度小，酶的催化活性低的催化活性低; Km; Km值小小, ,亲和程度大和程度大, ,酶的催化活性高。的催化活性高。 Km和Vmax可以用双倒数作图法确定 双倒数作双倒数作图图法法斜率斜率=Km/Vmax-1/Km1/Vmax第二节 酶浓度对酶促反应速度的影响在底物浓度足够大，则反应速度与在底物浓度足够大，则反应速度与EE成正比。成正比。第三第三节 温度温度对酶反反应的影响的影响一方面是温度升高一方面是温度
5、升高, ,酶促促反反应速度加快。速度加快。另一方面另一方面, ,温度升高温度升高, ,酶的的高高级结构将构将发生生变化或化或变性，性，导致致酶活性降低甚至活性降低甚至丧失。失。 因此大多数因此大多数酶都有一个最都有一个最适温度。适温度。 在最适温度条在最适温度条件下件下, ,反反应速度最大。速度最大。第四节pH对酶反应的受影响 pH pH 的影响的影响 在一定的在一定的pH pH 下下, , 酶酶具有最大的催化具有最大的催化活性活性, ,通常称此通常称此pH pH 为为最适最适 pH pH。第五节第五节 抑制剂对酶促反应速度的影响抑制剂对酶促反应速度的影响可逆抑制剂通过非共价键与酶结合可逆抑制
6、剂通过非共价键与酶结合( (竞争性抑制竞争性抑制, ,非非竞争性抑制竞争性抑制, ,反竞争性抑制反竞争性抑制); ); 不可逆抑制剂通过共价键与酶结合不可逆抑制剂通过共价键与酶结合. .抑制抑制剂对酶活性的影响活性的影响使使酶的活性降低或的活性降低或丧失的失的现象，称象，称为酶的抑制作用。的抑制作用。能能够引起引起酶的抑制作用的化合物的抑制作用的化合物则称称为抑制抑制剂。 酶的抑制的抑制剂一般具一般具备两个方面的特点：两个方面的特点： a. a.在化学在化学结构上与被抑制的底物分子或底物构上与被抑制的底物分子或底物的的过渡状渡状态相似。相似。 b. b.能能够与与酶的活性中心以非共价或共价的方
7、的活性中心以非共价或共价的方式形成比式形成比较稳定的复合体或定的复合体或结合物。合物。抑制抑制剂的作用方式的作用方式不可逆抑制不可逆抑制 抑制抑制剂与与酶反反应中中心的活性基心的活性基团以共价形式以共价形式结合，引起合，引起酶的永久性失的永久性失活。如有机磷毒活。如有机磷毒剂二异丙二异丙基氟磷酸基氟磷酸酯。 可逆抑制可逆抑制 抑制剂与酶蛋白以非共价方式抑制剂与酶蛋白以非共价方式结合，引起酶活性暂时性丧失。抑制结合，引起酶活性暂时性丧失。抑制剂可以通过透析等方法被除去，并且剂可以通过透析等方法被除去，并且能部分或全部恢复酶的活性。根椐抑能部分或全部恢复酶的活性。根椐抑制剂与酶结合的情况，又可以分
8、为两制剂与酶结合的情况，又可以分为两类。类。 竟争性抑制竟争性抑制某些抑制某些抑制剂的化学的化学结构与底物相似，因构与底物相似，因而能与底物竟争与而能与底物竟争与酶活性中心活性中心结合。当合。当抑制抑制剂与活性中心与活性中心结合后，底物被排斥合后，底物被排斥在反在反应中心之外，其中心之外，其结果是果是酶促反促反应被被抑制了。抑制了。竟争性抑制通常可以通竟争性抑制通常可以通过增大底物增大底物浓度，度，即提高底物的即提高底物的竞争能力来消除。争能力来消除。可可逆逆抑抑制制作作用用的的动力力学学特特征征 加入加入竞竞争争性抑制性抑制剂剂后，后，Km Km 变变大，大，酶酶促促反反应应速度速度减小。减
9、小。 竞竞争性抑制争性抑制无抑制剂竞争性抑制剂1/Vmax-1/km非竟争性抑制非竟争性抑制酶可同可同时与底物及抑制与底物及抑制剂结合，引起合，引起酶分子构分子构象象变化，并化，并导至至酶活性下降。由于活性下降。由于这类物物质并并不是与底物不是与底物竞争与活性中心的争与活性中心的结合，所以称合，所以称为非非竞争性抑制争性抑制剂。如某些金属离子如某些金属离子Cu2+Cu2+、Ag+Ag+、Hg2+Hg2+）以及）以及EDTAEDTA等，通常能与等，通常能与酶分子的分子的调控部位中的控部位中的-SH-SH基基团作用，改作用，改变酶的空的空间构象，引起非构象，引起非竞争性抑争性抑制。制。非非竟竟争争性性抑抑制制 加入非加入非竞竞争性争性抑制抑制剂剂后，后，Km Km 虽虽然不然不变变，但，但由于由于VmaxVmax减小，减小，所以所以酶酶促反促反应应速度也下降了。速度也下降了。非非竞争性抑制争性抑制无抑制剂非竞争性抑制剂-1/km1/Vmax
