《生物化学》课程PPT教学课件：第9章 酶促反应动力学

第9章酶促反应动力学 (kinetics of enzyme-catalyzed reaction) 化学动力学基础 底物浓度对酶反应速率的影响 、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

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 (kinetics of enzyme-catalyzed reaction)

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;为了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

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；为了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

、底物浓度对酶反应 速率的影响

二、底物浓度对酶反应 速率的影响

每反应速率对底物浓度作图 nax 一零级反应 混合级反应 一级反应

酶反应速率对底物浓度作图

中间复合物学说 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

中间复合物学说 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 + E ES → P + E

酶每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 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,观察到底物浓度在半透膜两侧浓度 不相同

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，观察到底物浓度在半透膜两侧浓度 不相同

酶每促反应的动力学方程 (米氏方程式的推导) 1913年, Michaelis和 Menten在前人工作的 基础上,根据酶反应的中间复合物学说 S+E ks.es-,+E 并假定S+E≌ES迅速建立平衡,k值很 小,即ES→P+E进行缓慢,是整个反应的限 速步骤,在底物浓度远大于酶浓度时且在反应 初期,逆反应可以忽略不计。在此“快速平衡 法”的前提下,推导出了一个方程,说明反应 速率与底物浓度之间的关系,此方程称为米氏 方程

酶促反应的动力学方程 (米氏方程式的推导) 1913年，Michaelis和Menten在前人工作的 基础上，根据酶反应的中间复合物学说： S + E ES P + E 并假定S + E ES迅速建立平衡，k值很 小，即ES → P + E进行缓慢，是整个反应的限 速步骤，在底物浓度远大于酶浓度时且在反应 初期，逆反应可以忽略不计。在此“快速平衡 法”的前提下，推导出了一个方程，说明反应 速率与底物浓度之间的关系，此方程称为米氏 方程

米氏方程 VmIs Ks+ST 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

米氏方程 [ ] [ ] K S V S v s m + = 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

稳态理论 1925年, briggs和 Haldane提出了稳态 ( steady state)理论,对米氏方程做了一项很 重要的修正: 在正+k△EkE+P反应式中, k2 k4 k3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 的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

稳态理论 1925 年 ， Briggs 和 Haldane 提出了稳态 （steady state）理论，对米氏方程做了一项很 重要的修正： 在 反应式中， k3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 的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

米氏方程的推导工 产生ES的速率 des =k1(E]-[ES])[S] 消耗[ES的速率 des k2ES]+k3EST 稳态时42S=0 所以k(E]-[ES)S]=k2[ES]+k[ES

米氏方程的推导Ⅰ 产生[ES]的速率 消耗[ES]的速率 稳态时 所以 [ ] [ ] [ ] k2 ES k3 ES dt d ES = + 0 [ ] = dt d ES ([ ] [ ]) [ ] [ ] k1 E ES S dt d ES = −  k1 ([E]−[ES])[S] = k2 [ES]+ k3 [ES]