《生化反应器原理》第一讲 均相的酶促反应动力学

第一讲均相的酶促反应动力学 口酶——具有催化活性的大分子生物物质,其物 质组成是蛋白质 口在多数酶促反应的生产过程中,酶以游离状态 参与催化反应。—均相的酶促反应,且多数是 在液相中进行反应。 本章中要讨论问题 酶促反应的动力学规律; >各种抑制酶促反应的作用及其动力学规律; >影响酶促反应的因素

第一讲 均相的酶促反应动力学 ❑ 酶——具有催化活性的大分子生物物质，其物 质组成是蛋白质。 ❑ 在多数酶促反应的生产过程中，酶以游离状态 参与催化反应。——均相的酶促反应，且多数是 在液相中进行反应。 ❑ 本章中要讨论问题 ➢ 酶促反应的动力学规律； ➢ 各种抑制酶促反应的作用及其动力学规律； ➢ 影响酶促反应的因素

1.1酶促反应的 Michaelis- Menten方程 1.1.1酶促反应的 Michaelis- Menten方程 Michaelis、 Menten(1913)提出了单一底 物的酶反应模型,基本内容是:酶E的底物S首 先形成酶—底物复合物ES,在酶—底物复合物 ES的基础上反应生成产物P和酶E。反应式如下: +1 E+S ES E+P

1.1 酶促反应的Michaelis-Menten方程 1.1.1 酶促反应的Michaelis-Menten方程 Michaelis、Menten（1913）提出了单一底 物的酶反应模型，基本内容是：酶E的底物S首 先形成酶—底物复合物ES，在酶—底物复合物 ES的基础上反应生成产物P和酶E。反应式如下： E+S ES E+P k+1 k+2 k−1

其中:k1,k1,k2反应速度常数 E,S,ES,P酶,底物,酶底物复合物, 产物 根据 Michaelis、 Menten的单一底物的酶反应模 型,其假设条件为: (1)在反应过程中,限制反应速度的反应是ES到 E+P这一步反应; (2)E+S到ES的反应在整个过程中始终处于动态 平衡; (3)酶以酶游离状态E和酶-底物复合物ES的形式 存在,酶在反应过程中总浓度不变 (4)底物浓度比酶底物络合物浓度要大得多

其中：k+1，k−1，k+2——反应速度常数 E，S，ES，P——酶，底物，酶-底物复合物， 产物 根据Michaelis、Menten的单一底物的酶反应模 型，其假设条件为： （1）在反应过程中，限制反应速度的反应是ES到 E+P这一步反应； （2）E+S到ES的反应在整个过程中始终处于动态 平衡； （3）酶以酶游离状态E和酶-底物复合物ES的形式 存在，酶在反应过程中总浓度不变； （4）底物浓度比酶-底物络合物浓度要大得多

根据反应的假设条件,可以看出 Michaelis、 Menten所建立的酶促反应模型式建立在平衡的基 础之上的,因而称之为“平衡态理论

根据反应的假设条件，可以看出Michaelis、 Menten所建立的酶促反应模型式建立在平衡的基 础之上的，因而称之为“平衡态理论

根据假设(1),有单一底物的酶催化反应 的反应速度: dcp dCs +2ES 式中:CP,C产物,底物的浓度 时间 根据假设(2)有 k,, C ES -IES (1-2)

根据假设（1），有单一底物的酶催化反应 的反应速度： （1-1） 式中：CP，CS——产物，底物的浓度 t——时间 根据假设（2）有 （1-2） ES P S k C dt dC dt dC V = = − = +2 E S CES k C C k +1 = −1

Cr=ES=K!ES (1-3) 式中:Km酶—底物复合物的解离常数 K

即 ： （1-3） 式中： ——酶—底物复合物的解离常数 S ES m S ES E C C K k C k C C = =  + − 1 1 K m  1 1 + −  = k k Km

根据假设(3),有:总酶量: (1-4) EO E ES 联立(1-1)、(1-2)、(1-3)、有 k +2E0 S max (1-5) K!+ C、K"+C S 式中:Vma最大的酶促反应速度。 max +2E0 1-6)

根据假设（3），有：总酶量： （1-4） 联立（1-1）、（1-2）、（1-3）、有 （1-5） 式中： Vmax——最大的酶促反应速度。 （1-6） CE0 = CE +CES m S S m S E S K C V C K C k C C V  + =  + = +2 0 max max 2 CE0 V k = +

1.12 Briggs-Haldane对MM方程的修正 1925年Brgs和 Haldane认为在酶促反应过程 中,反应的中间体ES(酶-底物复合物)的浓度 不随反应时间不变化,即在酶促反应过程中,反 应的中间体ES的浓度处于稳定的状态,基于这 假设所得到的酶促反应的模型称之为“稳定态理 论”。即 ES=kCC、-k1C-k+2C ES =0 (1-7)

1.1.2 Briggs-Haldane对M-M方程的修正 1925年 Briggs和Haldane认为在酶促反应过程 中，反应的中间体ES（酶-底物复合物）的浓度 不随反应时间不变化，即在酶促反应过程中，反 应的中间体ES的浓度处于稳定的状态，基于这一 假设所得到的酶促反应的模型称之为“稳定态理 论”。即 （1-7） = +1 E S − −1 ES − +2 ES = 0 ES k C C k C k C dt dC

则 k,tk c ES ES E K C S S (1-8) 其中 k,tk k (1-9) 称作MM常数

则 （1-8） 其中 （1-9） 称作M-M常数 S ES m S ES E C C K C C k k k C = + = + − + 1 1 2 1 1 2 + − + + = k k k Km

代入总酶量 CEO=CE+CES (1-4) 得 E0 S eS K+0 S (1-10) 将(1-10)式代入(1-1)式,有 k+2 Ceo max (1-11) K+ccK+o

代入总酶量 （1-4） 得 （1-10） 将（1-10）式代入（1-1）式，有 （1-11） CE0 = CE +CES m S E S ES K C C C C + = 0 m S S m S E S K C V C K C k C C V + = + = +2 0 max