1、生物化学与分子生物学生物化学与分子生物学 王顺王顺 副教授副教授辽宁医学院基础医学院辽宁医学院基础医学院生物化学与分子生物学教研室生物化学与分子生物学教研室q概念概念研究各种因素对研究各种因素对酶促反应速度酶促反应速度的影响，并加的影响，并加以定量的阐述。以定量的阐述。q影响因素包括有影响因素包括有酶浓度、底物浓度、酶浓度、底物浓度、pH、温度、温度、抑制剂、激活剂等。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。研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。底物浓度对反应速率影响底物浓度对反应速率影响的作图呈矩形双曲线的作图呈矩形双曲线I.单底物、单产物反应单底物、单产物反应II.酶
2、促反应速度一般在规定的反应条件下，酶促反应速度一般在规定的反应条件下，用单位时间内用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示底物的消耗量和产物的生成量来表示III. 反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在5以内）时的反应速度以内）时的反应速度IV. 底物浓度远远大于酶浓度底物浓度远远大于酶浓度研究前提研究前提E + SE + S k k1 1k k2 2k k3 3ESESE + PE + Pv 在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈度的影响呈矩形双曲线关系矩形双曲线关系。当底物浓度较低
3、时当底物浓度较低时反应速度与底物浓度成正比；反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。反应为一级反应。SVVmax随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高反应速度不再成正比例加速；反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。反应为混合级反应。SVVmax当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加，达最大速度；反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应反应为零级反应SVmax中间产物中间产物 解释酶促反应中底物浓度和反应速率关解释酶促反应中底物浓度和反应速率关系的最合理学说是系的最合理学说是中间产物学说：中间产物学说：（一）米曼氏方程式揭示单底物反应的（一）米曼氏方程式揭示单底物
4、反应的动力学特性动力学特性E + S k1k2k3ESE + P1913年年Michaelis和和Menten提出反应速度与底物浓度关系的提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即米曼氏方程式，简称数学方程式，即米曼氏方程式，简称米氏方程式米氏方程式(Michaelis equation)。S：底物浓度：底物浓度V：不同不同S时的反应速度时的反应速度Vmax：最大反应速度：最大反应速度(maximum velocity) Km：米氏常数米氏常数(Michaelis constant) VmaxS Km + S 米曼氏方程式推导基于两个假设：米曼氏方程式推导基于两个假设：1.E与与S形成形成ES
5、复合物的反应是快速平衡反应，而复合物的反应是快速平衡反应，而ES分解为分解为E及及P的反应为慢反应，反应速度取决于慢的反应为慢反应，反应速度取决于慢反应即反应即 Vk3ES。 (1)2.S的总浓度远远大于的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的初的总浓度，因此在反应的初始阶段，始阶段，S的浓度可认为不变即的浓度可认为不变即SSt。 推导过程推导过程 稳态：稳态：是指是指ES的生成速度与分解速度相等，即的生成速度与分解速度相等，即 ES恒定。恒定。 K1 (EtES) SK2 ES + K3 ESK2+K3 Km （米氏常数）（米氏常数） K1令：令：则则(2)(2)变为变为: : (EtES)
6、 S Km ES(2)(EtES)SK2+K3ES K1整理得：整理得：当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即即EtES，反应达最大速度反应达最大速度VmaxK3ESK3Et (5)ES EtSKm + S(3) 整理得整理得: :将将(5)(5)代入代入(4)(4)得米氏方程式：得米氏方程式：VmaxS Km + S V 将将(3)(3)代入代入(1) (1) 得得K3EtS Km + S (4) V（二）（二）Km与与Vm是有意义的酶促反应动力学参数是有意义的酶促反应动力学参数nKm值的推导值的推导nKm与与Vmax的意义的意义当反应速度为最
7、大反应速度一半时当反应速度为最大反应速度一半时Km值的推导值的推导KmS Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是时的底物浓度，单位是mol/L。2Km + S Vmax VmaxSn Km与与Vmax的意义的意义 定义：定义：Km等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度。物浓度。 意义：意义：1.Km是酶的特征性常数之一，只与酶的结构、底物是酶的特征性常数之一，只与酶的结构、底物和反应环境（如，温度、和反应环境（如，温度、pH、离子强度）有关，、离子强度）有关，与酶的浓度无关。与酶的浓度无关
8、。 2.Km可近似表示酶对底物的亲和力；可近似表示酶对底物的亲和力；3.同一酶对于不同底物有不同的同一酶对于不同底物有不同的Km值。值。Km值值 Km最小的底物大多数是此酶的天然底物最小的底物大多数是此酶的天然底物 如：己糖激酶对葡萄糖的如：己糖激酶对葡萄糖的Km 1.5mmol/L 对果糖的对果糖的Km 28mmol/L 所以葡萄糖为最适底物所以葡萄糖为最适底物 一种酶对每一种底物都各有一个特定的一种酶对每一种底物都各有一个特定的Km Vmax定义：定义：Vmax是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。浓度成正比。意义：意义：Vmax=K3 E如果酶的总浓度已知，可从如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算计算 酶的转换数酶的转换数(turnover number)，即动力学常数，即动力学常数K3。（三）（三）m值与值与max值可以通过作图法求取值可以通过作图法求取1. 双倒数作图法双倒数作图法(double reciprocal plot)，又称为，又称为 林林-贝氏贝氏(Lineweaver- Burk)作图法作图法（林贝氏方程）（林贝氏方程） -1/Km 2. Hanes作图法作图法-Km
