酶促反应动力学

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1、四、酶促反应动力学酶促反应动力学（kineticsofenzyme-catalyzedreaction）是研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学。Michaelis与Menten发展出酶动力学MichaelisMentenNelson&Cox(2000)LehningerPrinciplesofBiochemistry(3e)p.258（一）温度的影响温度对酶促反应速度的影响具有双重效应。其一是当温度升高时，随温度的升高反应速度加快（温度系数Q10为1-2；每增加10℃，反应速度为原反应速度的1-2倍）；其二是当温度升高到一定限度时

2、，随温度的升高，酶发生变性而使速度降低。[说明：温度系数（tempperaturecoefficient）是指反应温度升高10度，其反应速度与原来的反应速度之比。]每种酶都有其最适温度，在温血动物提取的酶，其最适温度一般为35-40℃；植物的为40-50℃；某些细菌的酶可高达70℃。最适温度不是酶的特征性常数，随环境因素而变化。酶干燥状态下和低温下保存较好。最适温度T℃(二）PH的影响在一定的pH下,酶具有最大的催化活性,通常称此pH为最适pH(optimumpH)。a.过酸或过碱影响酶蛋白的构象，使酶变性失活。b.影响酶分子中某些基团的解离

3、状态（活性中心的基团或维持构象的一些基团）c.影响底物分子的解离状态缓冲液体系木瓜蛋白酶胆碱脂酶胃蛋白酶PH影响酶活力的原因可能有以下几个方面：1、过酸过碱会影响酶蛋白的构象，甚至使酶变性失活。2、PH影响底物分子和酶分子的解离状态。最适PH与酶活性中心结合底物的基团及参与催化的基团PK值有关，往往只有一种解离状态最有利于与底物结合，在此PH下酶活力最高；也可能影响到中间产物ES的解离状态。总之，都影响到ES的形成，从而降低酶活性。3、PH可影响酶分子中另一些基团的解离，这些基团的离子化状态与酶的专一性及酶分子中活力中心的构象有关。最适PH可

4、因底物浓度、种类及缓冲液浓度不同而不同，而且常与酶的等电点不一致，所以该值也不是常数。动物：6.5-8.0；植物及微生物：4.5-6.5，但有例外。如胃蛋白酶为1.5；精氨酸酶为9.7应当指出的是酶在试管反应的最适PH与它所在正常生理的PH并不一定完全相同。这是因为一个细胞内可能会有几百种酶。不同的酶对此细胞内的生理PH的敏感性不同；也就是说PH对一些酶是最适PH，而对另一些酶则不是，不同的酶表现出不同的活性。这种不同对于控制细胞内复杂的代谢途径可能具有很重要的意义。三）酶浓度的影响在酶促反应中，如果底物浓度足够大，足以使酶饱和，则反应速度与

5、酶浓度成正比。如右图。这种正比关系可由下式表示：V=K∙[E]该式也可以由米氏方程推导出来。式中的K表示K3[S]/（Km+[S]）。注意：使用的酶必须是纯酶制剂或不含抑制物的粗酶制剂。（四）底物浓度的影响1、底物浓度对反应速度的影响底物浓度（substrateconcentration）对反应速度的影响比较复杂。在一定的酶浓度下，如将初速度对底物浓度的关系作图，可以发现：当底物浓度较低时，反应速度与底物浓度成正比，表现为一级反应（firstorderreaction）。随着底物浓度的升高，反应速度不再按正比升高，表现为混合级反应（mixed

6、orderreaction）。若再增加底物浓度，曲线表现为零级反应（zeroorderreaction），这时尽管底物浓度还可以不断增加，但反应速度却不再增加，说明酶已被底物所饱和，反应速度达到了最大反应速度。如下图。底物浓度对反应速度的影响提高底物浓度增强酶活性表現21345678002468底物浓度mmole生成物浓度806040200S+E↓P(在固定時間內反應)2、米氏方程式人们曾提出各种假说来解释上述现象，其中比较合理的解释是“中间产物学说”。按此学说，1913年前后MichaelisandMenten在前人工作的基础上，作了大量的

7、定量研究，积累了足够的实验证据，从而提出酶促动力学的基本原理，并归纳出一个数学表达式，即：v=Vmax[S]/（Km+[S]）此式即为米氏方程式，它的前提是酶与底物的“快速平衡说”——开始反应速度快，迅速地建立平衡。米氏方程式圆满地表示了底物浓度与酶反应速度间的定量关系。这就使“中间产物学说”得到了人们的普遍承认，现在一般称为“米氏学说”。米氏方程最初是有Michaelis和Menten提出，然后有Briggs和Haldane又加以补充与发展。其公式的推导：按照酶被底物的饱和现象出发，依据“稳态平衡”假说理论，推导如下：米氏方程的推导:在Mi

8、chaelis和Menten的酶促反应动力学基础上，1925年，Briggs和Haldane提出酶反应分两步进行，即“稳态平衡”理论：第一步：第二步：（1）（2）E