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第二章 酶促反应动力学
2.1 酶促反应动力学的特点2.1.1 酶的基本概念2.1.2 酶的稳定性及应用特点 酶是以活力、而不是以质量购销的。 酶有不同的质量等级：工业用酶、食品用酶、医药用酶。酶的实际应用中应注意，没有必要使用比工艺条件所需纯度更高的酶。
经典酶学研究中，酶活力的测定是在反应的初始短时间内进行的，并且酶浓度、底物浓度较低，且为水溶液，酶学研究的目的是探讨酶促反应的机制。
工业上，为保证酶促反应高效率完成，常需要使用高浓度的酶制剂和底物，且反应要持续较长时间，反应体系多为非均相体系，有时反应是在有机溶剂中进行。
2.2 均相酶促反应动力学2.2.1 酶促反应动力学基础 可采用化学反应动力学方法建立酶促反应动力学方程。对酶促反应 ，有：
式中， k ：酶促反应速率常数； r ：酶促反应速率； rA：以底物 A 的消耗速率表示的酶促反应速率； rP：以产物 P 的生成速率表示的酶促反应速率。
对连锁的酶促反应，
2.2.2 单底物酶促反应动力学2.2.2.1 米氏方程 根据酶－底物中间复合物假说，对单底物酶促反应 ，其反应机制可表示为：
快速平衡法推导动力学方程：几点假设：（ 1 ） CS>>CE，中间复合物 ES 的形成不会降低 CS。
（ 2 ）不考虑这个可逆反应。（ 3 ） 为快速平衡， 为整个反应的限速阶段，因此 ES 分解成产物不足以破坏这个平衡。
解之，得
令
则
根据假设建立动力学方程
稳态法推导动力学方程：几点假设：（ 1 ） CS>>CE，中间复合物 ES 的形成不会降低 CS 。
（ 2 ）不考虑这个可逆反应。（ 3 ） CS>>CE中间复合物 ES 一经分解，产生的游离酶立即与底物结合，使中间复合物 ES 浓度保持衡定，即 。
解之，得
令
则
根据以上假设，可建立如下方程组
米氏方程
rrmax
rmax/2
Km CS
图 2 － 1 酶浓度一定时底物浓度对反应速率的影响
对米氏方程的讨论：• 当 CS<<Km 时， ，属一级反应。• 当 CS>>Km 时， ，属零级反应。• 当 CS＝ Km 时， 。 Km 在数量上等于反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。
双倒数法 (Linewear Burk):
对米氏方程两侧取倒数，得 , 以 作图，得一直线，直线斜率为 ，截距为 , 根据直线斜率和截距可计算出 Km
和 rmax。
－ 1 ／Km
1 ／ rmax
1 ／r
斜率－ Km/rmax
1 ／CS
图 2 － 2 双倒数法求解 Km 和 rmax
2.2.2.2 抑制剂对酶促反应速率的影响 失活作用 抑制作用
竞争性抑制 非竞争性抑制
竞争性抑制 非竞争性抑制
E
IS
E
S
I
竞争性抑制反应机理：
快速平衡法推导动力学方程：
解之，得
，
式中 :
采用稳态法推导动力学方程：
解之，得
式中 :
非竞争性抑制反应机理
快速平衡法推导动力学方程
解之，得
式中 :
稳态法推导动力学方程：
解之，得
式中 :
竞争性抑制 非竞争性抑制
令
可变形为 : 可变形为 :
令
竞争性抑制 非竞争性抑制1 ／r
1 ／CS
1 ／rmax
-1 ／Km
-1 ／Km’
1 ／r
1 ／CS
1 ／ rmax
-1 ／Km
CI = 0
CI
1 ／rmax’
CI = 0
CI
产物抑制：酶促反应中，有时随产物浓度提高，产物与酶形成复合物，阻碍了底物与酶的结合，从而降低了酶促反应的速度。
反应机理：
快速平衡法推导动力学方程 :
解之 ,得
式中 :
稳态法推导动力学方程 :
解之 ,得
式中 :
可见 , 产物抵制属于竞争性抵制
底物抑制：对于某些酶促反应，当底物浓度较高时，反应速率呈下降趋势，称为底物抑制。
CS
CS
r
底物抑制反应机理：
快速平衡法推导动学方程：
解之 ,得
式中 :
作业：
P50
1
4
5
6