(二)诱导契合理论如下图所示 Actve Transition state conformation (b)Induced fit model (三)结构性质互补假说 该学说认为酶同底物结合的专一性,与底物结构和酶的活性中心的空间结构相关,二 者的结构是互补的。如果底物是解离的,则酶的活性中心的空间结构必然带相反的电荷才能 很好结合。而且底物同酶活性中心的极性也必然相同。 第四节酶促反应动力学 酶促反应动力学( kinetics of enzyme- catalyzed reactions)是研究酶促反应速度及其影响 因素的科学。这些因素主要包括酶的浓度、底物的浓度、pH、温度、抑制剂和激活剂等 一、底物浓度对反应速度的影响 底物浓度对酶反应速度的影响是在酶的浓度一定的条件下测定的,底物浓度对反应速 度影响呈现矩形双曲线( rectangular hyperbola) Km 底物浓度(S 底物浓度对反应初速度的影响
（二）诱导契合理论 如下图所示 （三）结构性质互补假说 该学说认为酶同底物结合的专一性，与底物结构和酶的活性中心的空间结构相关，二 者的结构是互补的。如果底物是解离的，则酶的活性中心的空间结构必然带相反的电荷才能 很好结合。而且底物同酶活性中心的极性也必然相同。 第四节 酶促反应动力学 酶促反应动力学(kinetics of enzyme-catalyzed reactions)是研究酶促反应速度及其影响 因素的科学。这些因素主要包括酶的浓度、底物的浓度、pH、温度、抑制剂和激活剂等。 一、 底物浓度对反应速度的影响 底物浓度对酶反应速度的影响是在酶的浓度一定的条件下测定的，底物浓度对反应速 度影响呈现矩形双曲线(rectangular hyperbola)。 底物浓度对反应初速度的影响
E. S ES E P 酶底物中间产物酶产物 在底物浓度很低时,反应速度随底物浓度的增加而急骤加快,两者呈正比关系,表现为 级反应。随着底物浓度的升高,反应速度不再呈正比例加快,反应速度增加的幅度不断下 降。如果继续加大底物浓度,反应速度不再增加,表现为零级反应。此时,无论底物浓度增 加多大,反应速度也不再增加,说明酶已被底物所饱和。所有的酶都有饱和现象,只是达到 饱和时所需底物浓度各不相同而已。 (-)米氏方程 MaxiS Km+ s Vmax指该酶促反应的最大速度,[S]为底物浓度,Km是米氏常数,V是在某一底物浓 度时相应的反应速度。当底物浓度很低时,[S]《Km,则V≌Vmax[S]/Km,反应速度与底物浓 度呈正比。当底物浓度很高时,[S]》Km,此时V≌Vmax,反应速度达最大速度,底物浓度 再增高也不影响反应速度。 (二)米氏常数的意义 1.物理意义:Km值等于酶反应速度为最大速度一半时的底物浓度。 2.Km值愈大,酶与底物的亲和力愈小;Km值愈小,酶与底物亲和力愈大。酶 与底物亲和力大,表示不需要很高的底物浓度,便可容易地达到最大反应速度。 3.Km值是酶的特征性常数,只与酶的性质,酶所催化的底物和酶促反应条件 如温度、pH、有无抑制剂等)有关,与酶的浓度无关。酶的种类不同,Km值 不同,同一种酶与不同底物作用时,Km值也不同。各种酶的Km值范围很广 大致在10~10M之间。 (三)Km在实际应用中的重要意义 1.鉴定酶:通过测定可以鉴别不同来源或相同来源但在不同发育阶段、不同 生理状态下催化相同反应的酶是否属于同一种酶 2.判断酶的最佳底物:如果一种酶可作用于多个底物,就有几个Km值,其 中K最小对应的底物就是酶的天然底物。如蔗糖酶既可催化蔗糖水解 (Km=28mol/L),也可催化棉子糖水解(Km=350mo1/L),两者相比,蔗糖为该 酶的天然底物
在底物浓度很低时，反应速度随底物浓度的增加而急骤加快，两者呈正比关系，表现为 一级反应。随着底物浓度的升高，反应速度不再呈正比例加快，反应速度增加的幅度不断下 降。如果继续加大底物浓度，反应速度不再增加，表现为零级反应。此时，无论底物浓度增 加多大，反应速度也不再增加，说明酶已被底物所饱和。所有的酶都有饱和现象，只是达到 饱和时所需底物浓度各不相同而已。 (一)米氏方程 Vmax 指该酶促反应的最大速度，[S]为底物浓度，Km 是米氏常数，VO 是在某一底物浓 度时相应的反应速度。当底物浓度很低时，[S]《Km,则 V≌Vmax[S]/Km，反应速度与底物浓 度呈正比。当底物浓度很高时，[S]》Km，此时 V≌Vmax，反应速度达最大速度，底物浓度 再增高也不影响反应速度。 (二)米氏常数的意义 1.物理意义：Km 值等于酶反应速度为最大速度一半时的底物浓度。 2. Km 值愈大，酶与底物的亲和力愈小；Km 值愈小，酶与底物亲和力愈大。酶 与底物亲和力大，表示不需要很高的底物浓度，便可容易地达到最大反应速度。 3.Km 值是酶的特征性常数，只与酶的性质，酶所催化的底物和酶促反应条件 (如温度、pH、有无抑制剂等)有关，与酶的浓度无关。酶的种类不同，Km 值 不同，同一种酶与不同底物作用时，Km 值也不同。各种酶的 Km 值范围很广， 大致在 10-1～10-6 M 之间。 (三)Km 在实际应用中的重要意义 1.鉴定酶：通过测定可以鉴别不同来源或相同来源但在不同发育阶段、不同 生理状态下催化相同反应的酶是否属于同一种酶。 2.判断酶的最佳底物：如果一种酶可作用于多个底物，就有几个 Km 值，其 中 Km 最小对应的底物就是酶的天然底物。如蔗糖酶既可催化蔗糖水解 （Km=28mol/L），也可催化棉子糖水解（Km=350mol/L）,两者相比，蔗糖为该 酶的天然底物
3.计算一定速度下的底物浓度:如某一反应要求的反应速度达到最大反 应速度的99%,则[S]=99Km 4了解酶的底物在体内具有的浓度水平:一般地,体内酶的天然底物的 [S]≈Km,如果[S]内《Km,那么V《Vmax,细胞中的酶处于“浪费“状态, 反之,[S]体内》Km,那么V≈Vmax,底物浓度失去生理意义,也不符合实际状 态 5判断反应方向或趋势:催化正逆反应的酶,其正逆两向的反应的Km不 同,如果正逆反应的底物浓度相当,则反应趋向于Km小对应底物的反应方向。 (四)Km求法: 双倒数作图( double reciprocal plot or Lineweaver Burk plot) 将米氏方程两边取倒数,可转化为下列形式: 1/Vo=Km/ Vmax.1/[S]+1/Vmax 从下图可知,1/V对1/[S]的作图得一直线,其斜率是Km/Vmax,在纵轴上的截 距为1/Vmax,横轴上的截距为-1/Km。此作图除用来求Km和Vmax值外,在研究酶的抑 制作用方面还有重要价值 me VImax 斜率 Km vma 双倒数作图法 、酶浓度的影响 在一定温度和pH下,酶促反应在底物浓度大大超过酶浓度时,速度与酶的浓度呈正比 酶浓度对速度的影响机理:酶浓度增加,[ES]也增加,而V=k[ES],故反应速度增加
3.计算一定速度下的底物浓度：如某一反应要求的反应速度达到最大反 应速度的 99%，则[S]=99 Km 4.了解酶的底物在体内具有的浓度水平：一般地，体内酶的天然底物的 [S]体内≈Km，如果[S]体内《Km，那么 VO《Vmax,细胞中的酶处于“浪费“状态， 反之，[S]体内》Km，那么 VO≈Vmax，底物浓度失去生理意义，也不符合实际状 态。 5.判断反应方向或趋势：催化正逆反应的酶，其正逆两向的反应的 Km 不 同，如果正逆反应的底物浓度相当，则反应趋向于 Km 小对应底物的反应方向。 (四)Km 求法： 双倒数作图(double reciprocal plot or Lineweaver Burk plot) 将米氏方程两边取倒数，可转化为下列形式： 1／VO=Km／Vmax·1／[S]+1／Vmax 从下图可知，1/V0 对 1/[S]的作图得一直线，其斜率是 Km/ Vmax,，在纵轴上的截 距为 1/Vmax,横轴上的截距为-1/Km。此作图除用来求 Km 和 Vmax 值外，在研究酶的抑 制作用方面还有重要价值。 双倒数作图法 二、酶浓度的影响 在一定温度和 pH 下，酶促反应在底物浓度大大超过酶浓度时，速度与酶的浓度呈正比。 酶浓度对速度的影响机理：酶浓度增加，[ES]也增加，而 V0=k3[ES]，故反应速度增加
初速度 024 810 酪浓度〔单位) 三、温度对酶促反应速度的影响 酶促反应与其它化学反应一样,随温度的增加,反应速度加快。化学反应中温度每增加 10℃反应速度增加的倍数称为温度系数Q10。一般的化学反应的Q10为2-3,而酶促反应的 Q10为1-2 在一定范围内,反应速度达到最大时对应的温度称为该酶促反应的最适温度( optimum emperature Tm),一般动物组织中的酶其最适温度为35-40℃,植物与微生物中的酶其最适 温度为30-60℃,少数酶可达60℃以上,如细菌淀粉水解酶的最适温度90℃以上。 物发芽的毫克数 10 102030405060℃ 温度 温度对酶促反应速度的影响机理: 1温度影响反应体系中的活化分子数:温度增加,活化分子数增加,反 应速度增加 2温度影响酶的活性:过高的温度使酶变性失活,反应速度下降 最适温度不是酶的特征常数,因为一种酶的最适温度不是一成不变的,它 要受到酶的纯度、底物、激活剂、抑制剂、酶反应时间等因素的影响。因此
三、温度对酶促反应速度的影响 酶促反应与其它化学反应一样，随温度的增加，反应速度加快。化学反应中温度每增加 10℃反应速度增加的倍数称为温度系数 Q10。一般的化学反应的 Q10 为 2-3，而酶促反应的 Q10 为 1-2。 在一定范围内，反应速度达到最大时对应的温度称为该酶促反应的最适温度（optimum temperature Tm）,.一般动物组织中的酶其最适温度为 35-40℃，植物与微生物中的酶其最适 温度为 30-60℃，少数酶可达 60℃以上，如细菌淀粉水解酶的最适温度 90℃以上。 温度对酶促反应速度的影响机理： 1.温度影响反应体系中的活化分子数：温度增加，活化分子数增加，反 应速度增加。 2.温度影响酶的活性：过高的温度使酶变性失活，反应速度下降。 最适温度不是酶的特征常数，因为一种酶的最适温度不是一成不变的，它 要受到酶的纯度、底物、激活剂、抑制剂、酶反应时间等因素的影响。因此
酶的最适温度与其它反应条件有关。 四、pH对酶促反应速度的影响 大多数酶的活性受pH影响显著,在某一pH下表现最大活力,高于或低于此p,酶活 力显著下降。酶表现最大活力的pH称为酶的最适pH( optimum pHm)。典型的酶速度一pH 曲线是较窄的钟罩型曲线,但有的酶的速度-pH曲线并非一定呈钟罩型。如胃蛋白酶和木 瓜蛋白酶的速度一pH曲线。胃蛋白酶的速度-温度曲线如下图 相对度 最 相对度 背蛋白¨ 葡萄糖一6-酸 月蛋白酵和萄糖6磷酸酶的p活性曲线 pH对酶促反应速度的影响机理: 1.pH影响酶和底物的解离:酶的活性基团的解离受pH影响,底物有的也能解离, 其解离状态也受pH的影响,在某一反应p下,二者的解离状态最有利于它们的结合,酶促 反应表现出最大活力,此p称为酶的最适pH;当反应p偏离最适pH时,酶促反应速度显 著下降 2pH影响酶分子的构象:过高或过低p都会影响酶分子活性中心的构象,或引起 酶的变性失活。 动物体内多数酶的最适pH值接近中性,但也有例外,如胃蛋白酶的最适p约1.8,肝 精氨酸酶最适pH约为9.8(见下表) 一些藤的最适p 酶 最适pH 酶 最适pH 最适pH 胃蛋白酶 18过氧化氢酶 7.6 延胡索酸酶 78 胰蛋白酶 精氨酸酶 9.8核糖核酸酶 最适pH不是酶的特征性常数,它受底物浓度、缓冲液的种类和浓度以及酶的纯度等因 素的影响 五激活剂对酶反应速度的影响 能使酶活性提高的物质,都称为激活剂( activator),其中大部分是离子或简单的有机 化合物。如Mg是多种激酶和合成酶的激活剂,动物唾液中的a-淀粉酶则受CI的激活
酶的最适温度与其它反应条件有关。 四、pH 对酶促反应速度的影响 大多数酶的活性受 pH 影响显著，在某一 pH 下表现最大活力，高于或低于此 pH，酶活 力显著下降。酶表现最大活力的 pH 称为酶的最适 pH(optimumpH pHm)。典型的酶速度—pH 曲线是较窄的钟罩型曲线，但有的酶的速度—pH 曲线并非一定呈钟罩型。如胃蛋白酶和木 瓜蛋白酶的速度—pH 曲线。胃蛋白酶的速度-温度曲线如下图。 胃蛋白酶和葡萄糖-6-磷酸酶的 pH 活性曲线 pH 对酶促反应速度的影响机理： 1.pH 影响酶和底物的解离:酶的活性基团的解离受 pH 影响，底物有的也能解离， 其解离状态也受 pH 的影响，在某一反应 pH 下，二者的解离状态最有利于它们的结合，酶促 反应表现出最大活力，此 pH 称为酶的最适 pH；当反应 pH 偏离最适 pH 时，酶促反应速度显 著下降。 2.pH 影响酶分子的构象：过高或过低 pH 都会影响酶分子活性中心的构象，或引起 酶的变性失活。 动物体内多数酶的最适 pH 值接近中性，但也有例外，如胃蛋白酶的最适 pH 约 1.8，肝 精氨酸酶最适 pH 约为 9.8(见下表)。 一些酶的最适 pH 酶 最适 pH 酶 最适 pH 酶 最适 pH 胃蛋白酶 1.8 过氧化氢酶 7.6 延胡索酸酶 7.8 胰蛋白酶 7.7 精氨酸酶 9.8 核糖核酸酶 7.8 最适 pH 不是酶的特征性常数，它受底物浓度、缓冲液的种类和浓度以及酶的纯度等因 素的影响。 五.激活剂对酶反应速度的影响 能使酶活性提高的物质，都称为激活剂(activator)，其中大部分是离子或简单的有机 化合物。如 Mg++是多种激酶和合成酶的激活剂，动物唾液中的 α-淀粉酶则受 Cl-的激活