生物化学第9章酶促反应动力学

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1、第9章酶促反应动力学一、化学动力学基础二、底物浓度对酶反应速率的影响三、酶的抑制作用四、温度对酶反应的影响五、pH对酶反应的影响六、激活剂对酶反应的影响(kineticsofenzyme-catalyzedreaction)研究酶促反应动力学的意义酶促反应动力学是研究酶促反应的速率以及影响此速率的各种因素的科学。在研究酶的结构与功能的关系以及酶的作用机制时，需要动力学提供实验证据；为发挥酶催化反应的高效率，寻找最有利的反应条件；为了解酶在代谢中的作用和某些药物的作用机制等，都需要掌握酶促反应速率的规律。二、底物浓度对酶反应速率的影响酶反应速率对底物浓度作图中

2、间复合物学说为了解释这个现象，Henri和Wurtz提出了酶－底物复合物学说。该学说认为，当酶催化反应时，酶首先与底物结合，生成酶－底物复合物，然后生成产物，并释放出酶。反应用下式表示：S+EES→P+E酶底物中间复合物存在的证据电子显微镜和X光衍射直接观察到酶与底物的复合物。酶与底物结合后光谱发生变化。溶解度或热稳定性在加入底物后发生变化。分离到了酶底物复合物。超离心沉降过程中，可观察到酶和底物共沉降的现象。平衡透析时，观察到底物在半透膜两侧浓度不相同(半透膜的一侧有酶，另一侧无酶，有酶一侧底物浓度高于无酶一侧)。（1）平衡学说（Henri，Michael

3、is和Menten方程）1902年Henri和Brown提出了酶催化的反应机理1913年Michaelis和Menten完善了这个理论，他们认为酶反应的第一步是快速可逆的平衡，第二步慢，为限速反应。平衡学说推导反应速度方程的假设前提在推导动力学方程时，有几点假设：①第一步迅速平衡，第二步慢，即k3<>[E]，[S]>>[ES]。③酶以E和ES两种状态存在。根据平衡学说推导速度方程设Vf为E与S结合的速度，Vr为ES解离的速度，则Vf＝k1([E]0－[ES])([S]－[ES])Vr＝k2[ES]∵平衡时Vf＝Vr∴k1([E]0－[ES]

4、)([S]－[ES])＝k2[ES]又∵[S]>>[ES]∴[S]－[ES]≈[S]根据平衡学说推导速度方程k1([E]0－[ES])[S]＝k2[ES]解出[ES]得令，则根据平衡学说推导速度方程由于V=k3[ES]，代入前式得因为当所有的E都成为ES时，可达最大反应速度，即Vm=k3[E]0，所以这就是米氏方程。米氏方程米氏方程是一个双曲线方程，若以[S]为自变量，V为因变量，可以作出双曲线，与实验测得的结果相符。（2）稳态理论1925年，Briggs和Haldane提出了稳态（steadystate）理论，对米氏方程做了一项很重要的修正：在反应式中，k

5、3值不小，后一步骤不是限速步骤。所谓稳态是指反应进行一段时间后，系统中的酶－底物复合物浓度由零逐渐增加到一定数值，然后保持不变，即处于稳态水平，此时ES的解离和分解速率之和等于ES的形成速率，根据稳态学说推导速度方程产生[ES]的速率消耗[ES]的速率稳态时所以根据稳态学说推导速度方程移项得令，代入上式得将上式中的[ES]解出得此[ES]即为稳态时的复合物浓度。根据稳态学说推导速度方程因为酶反应速率与[ES]成正比，即所以又因为当所有的酶都与底物结合形成复合物时，反应速率达到最大，即，代入上式得（稳态法）（快速平衡法）两个米氏方程的区别这两个方程的区别就在于

6、快速平衡法推导的方程中米氏常数是Ks，而稳态法推导的米氏方程中米氏常数是Km。Ks是[ES]的解离平衡常数米氏方程的几个特点从米氏方程中可以看出：当[S]<>Km时，，反应速率达到最大，并与底物浓度无关，属零级反应；当[S]=Km时，，所以，Km的意义是使反应速率达到最大反应速率一半时的底物浓度。米氏方程曲线米氏常数的意义①Km是酶的特征性常数，其单位是浓度单位。在一定的反应条件下，对于一定的底物，Km是定值。②Km可以判断酶的天然底物。有些酶可以作用于几个底物，其中Km最小的底物是天然底物。③当k

7、3<>Km时，V=Vm=k3[E]0，此时对底物来

8、说是零级反应，对酶来说是一级反应，k3是一级反应速率