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


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 :


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

Documents