文档介绍：§ 酶促反应动力学(9章 P351)
底物浓度对酶反应速率的影响
用反应初速度v对底物浓度[S]作图得P355 图9-6。
曲线分以下几段:
OA段:反应底物浓度较低时v与[S]成正比,表现为一级反应, v = k[S]。
根据酶底物中间络合物学说,酶催化反应时,首先和底物结合生成中间复合物ES,然后再生成产物P,并释放出E。
E + S = ES → P + E
OA段上,底物浓度小,酶未被底物饱和,有剩余酶,反应速率取决于ES浓度,与[S]呈线性关系,v正比于[S]。
AB段:反应速度不再按正比升高,表现为混合级反应。此时酶渐渐为底物饱和,[ES]慢慢增加,v也慢慢增加,为分数级反应。
BC段:反应速度趋于Vmax,为零级反应,酶促反应表现出饱和现象。此时底物过量[S]>[E], [E]已全部转为[ES]而恒定,因此反应速率也恒定,为最大反应速率,Vmax为[E]所决定。
非催化反应无此饱和现象。
酶与底物形成中间复合物已得到实验证实。
酶促反应力学方程式
米氏方程推导
1913年Michaelis和Menten提出并推导出表示[S]与v之间定量关系的米氏方程
Vmax[S]
V =
Km + [S]
Km:米氏常数,物理意义为反应速率为最大速率Vmax一半时底物的浓度,单位与底物浓度同。
推导:酶促反应分两步进行。
k1 k3
E + S ES → P + E
k2
v = k3 [ES]
一般k3 为限速步骤 v = k3 [ES] …①
[ES] 生成速率:
d[ES]/dt = k1([E] - [ES]) [S]
[ES]分解速率:
-d[ES] / dt = k2 [ES] + k3 [ES] = (k2 + k3) [ES]
稳态下[ES]不变,ES生成速率和分解速率相等:
k1 ([E]- [ES]) [S] = (k2+k3) [ES]
引入Km: 令Km = k2+k3 / k1
代入Km = ([E]- [ES]) [S] / [ES] ,
Km [ES] = [E] [S]- [S] [ES], [ES] (Km + S) = [E] [S],
[ES] = [E] [S] / Km+[S],
代入①式:v = k3 [ES] = k3 [E] [S] / Km + [S] …②
引入Vmax:为所有酶都被底物饱和时的反应速率,即此时[E]= [ES]
Vmax = k3 [ES] = k3 [E]
代入②式:v = Vmax [S] / Km + [S]
米氏方程表示Km及Vmax已知时,v~[S]的定量关系。
米氏常数的意义
Km是酶的一个特性常数,Km大小只与酶性质有关,而与酶浓度无关。当底物确定,反应温度,pH及离子强度一定时,Km值为常数,可用来鉴别酶。P359 表9-1 列出一些酶的Km值。一般Km在1×10-6~10-1mol/L之间。
不同的酶Km值不同,测定Km要在相同测定条件(pH、温度、离子强度)下进行。
Km值可用于判断酶的专一性和天然产物,若一个酶有几种底物就有几个Km值,其中Km值最小的底物称为该酶的最适底物,又称天然底物。
1 / Km可近似表示酶与底物亲和力的大小。
真