1913年, Michaelis和 Menten继承和发展了中间产物学说,在前人工作基础上提出酶促动力学 的基本原理,并以数学公式表明了底物浓度与酶促反应速度的定量关系,称米式学说: V mx"S Kmt (二)米式方程的导出 1、基于快速平衡假说——早年的米式方程 最初, Michaelis和 Menten是根据“快速平衡假说”推出米式方程。 快速平衡假说: E+s KL,es K3,P+E ①在反应的初始阶段,底物浓度远远大于酶浓度,因此,底物浓度{S}可以认为不变。 ②游离的酶与底物形成ES的速度极快,E+S FS,而ES形成产物的速度极慢,ES分 解成产物P对于[S]浓度的动态平衡没有影响,不予考虑。 Kl、K2》K3 ③因为研究的是初速度,P的量很小,由P→ES可以忽略不记 ES的生成速度:K1(E]-ES])S] ES的分解速度:K2[ES K1([E]-[ES])[S] EST KIEISI K2+KILS 反应速度 K, EST K:EIST 2+[S] K Ks+SI Ks现在称为底物常数 2、 Briggs和 Haldane的“稳态平衡假说”及其对米式方程的发展
１１ 1913 年，Michaelis 和 Menten 继承和发展了中间产物学说，在前人工作基础上提出酶促动力学 的基本原理，并以数学公式表明了底物浓度与酶促反应速度的定量关系，称米式学说： （二） 米式方程的导出： 1、 基于快速平衡假说——早年的米式方程 最初，Michaelis 和 Menten 是根据“快速平衡假说”推出米式方程。 快速平衡假说： ① 在反应的初始阶段，底物浓度远远大于酶浓度，因此，底物浓度{S}可以认为不变。 ② 游离的酶与底物形成 ES 的速度极快，E + S ES，而 ES 形成产物的速度极慢，ES 分 解成产物 P 对于[ES]浓度的动态平衡没有影响，不予考虑。 K1、K2》K3 ③ 因为研究的是初速度，P 的量很小，由 P ES 可以忽略不记。 ES 的生成速度：K1（[E] - [ES]）[S] ES 的分解速度：K2[ES] K1（[E] - [ES]）[S] = K2[ES] 反应速度： KS 现在称为底物常数 2、 Briggs 和 Haldane 的“稳态平衡假说”及其对米式方程的发展： [ ] max *[ ] K S V S V m + = [ ] [ ][ ] [ ] 2 1 1 K K S K E S ES + = [ ] [ ] [ ] [ ][ ] [ ] max 1 2 3 3 K S V S S K K K E S V K ES S + = + = = + ⎯⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯⎯→ + 3 4 1 3 K K P E K ES K E S
稳态平衡假说 Es-3>P+E S的生成与分解处于动态平衡(稳态),有时必须考虑S分解成产物P对于S动态平衡 响([S分解速度)。或者说,[ES]的动态平衡(分解速度)不仅与ES E+S有关,还 与ES一P+E有关 稳态平衡假说的贡献在于第②点。 用稳态假说推导米式方程: ES生成速度 ([E]-[ES])[S] ES分解速度 k2[ESJ+k3ES 以上两个速度相等 kI([E]-ES] [S]=k2[ES]+k3ES [ES]= EISI EIS Ki+[s] Km+[ST K2+K3 反应速度: V=K3EST K3 ES V max [ s] Km+s Km+s Km K2+K3 Vmax=k3E Km称米氏常数,当Km及Vm已知时,即可确定酶反应速度与底物浓度的关系。 (三)米式方程讨论 快速平衡假说与稳态平衡假说的实质区别 E+SA、ES→8、P+E 当K1、K2>>K3时,即ES—P是整个反应平衡中极慢的一步,那么 K2+K3K2 K
１２ 稳态平衡假说： [ES]的的生成与分解处于动态平衡（稳态），有时必须考虑[ES]分解成产物 P 对于[ES]动态平衡 的影响（[ES]分解速度）。或者说，[ES]的动态平衡（分解速度）不仅与 ES E+S 有关，还 与 ES P + E 有关。 稳态平衡假说的贡献在于第②点。 用稳态假说推导米式方程： ES 生成速度： k1（[E] - [ES]）[S] ES 分解速度： k2[ES]+k3[ES] 以上两个速度相等。 k1（[E] - [ES]）[S] = k2[ES]+k3[ES] 反应速度： Vmax=k3 [E] Km 称米氏常数，当 Km及 Vmax已知时，即可确定酶反应速度与底物浓度的关系。 （三） 米式方程讨论 1、 快速平衡假说与稳态平衡假说的实质区别 当 K1、K2＞＞K3时，即 ES P 是整个反应平衡中极慢的一步，那么 + ⎯⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→⎯ + 2 4 1 3 K K K K E S ES P E [ ] [ ][ ] [ ] [ ][ ] [ ] 1 2 3 Km S E S S K K K E S ES + = + + = [ ] [ ] [ ] [ ][ ] [ ] 3 max 3 K S V S Km S K E S V K ES m + = + = = 1 2 3 K K K Km + = + ⎯⎯⎯⎯→ ⎯⎯⎯→⎯ + 2 4 1 3 K K K K E S ES P E KS K K K K K Km + = 1 2 1 2 3
≈ Km+s Ks+s 这就是早年提出的米式方程 因此说,稳态平衡=快速平衡+慢速平衡, KI KI K 当ES—P(即K3/K1)极慢时,稳态平衡基本等于快速平衡 2、Km的物理意义 当反应速度v=l2Vma时,Km=S], Km的物理意义是:当反应速度达到最大反应速度的一半时底物的浓度 单位:与底物浓度的单位一致,mol·L或mmo·L1 Km是酶的特征常数之一。一般只与酶的性质有关,与酶的浓度无关。不同的酶Km值不同。 P248表4-5一些酶的Km值。 3、Km与天然底物 如果一个酶有几种底物,则每一种底物各有一个特定的Km,其中Km最小的底物称该酶的最适 底物或天然底物。因为Km愈小(达到Vm一半所需的底物浓度愈小)表示V变化越灵敏底物。 I/Vma 4、Km、K与底物亲和力 Km称米式常数,Km=(K2+K3)/K1,从某种意义上讲,Km是ES分解速度(K2+K3)与形成 速度(K1)的比值,它包含ES解离趋势(K2/K1)和产物形成趋势(K3/K1)
１３ 这就是早年提出的米式方程 因此说，稳态平衡 = 快速平衡 + 慢速平衡， 当 ES P（即 K3/K1）极慢时，稳态平衡基本等于快速平衡 2、 Km 的物理意义 当反应速度 v=1/2 Vmax 时， Km = [S]， Km 的物理意义是：当反应速度达到最大反应速度的一半时底物的浓度。 单位：与底物浓度的单位一致，mol·L -1或 mmol·L -1 Km 是酶的特征常数之一。一般只与酶的性质有关，与酶的浓度无关。不同的酶 Km值不同。 P248 表 4-5 一些酶的 Km 值。 3、 Km与天然底物 如果一个酶有几种底物，则每一种底物各有一个特定的 Km，其中 Km 最小的底物称该酶的最适 底物或天然底物。因为 Km 愈小（达到 Vmax一半所需的底物浓度愈小）表示 V 变化越灵敏底物。 4、 Km、Ks与底物亲和力 Km 称米式常数，Km=（K2+K3）／K1 ，从某种意义上讲，Km 是 ES 分解速度（K2+K3）与形成 速度（K1）的比值，它包含 ES 解离趋势（K2／K1）和产物形成趋势（K3／K1）。 [ ] [ ] [ ] max [ ] max K S V S K S V S V m + S + = 1 3 1 2 1 2 3 K K K K K K K = + + V [S] 1/2Vma x Km