E P 酶底物酶一底物复合物 酶产物 在上式中,K1、K-1和K2为三个假设过程的速度常数 设K2+K-1 Km, Imar=KiEl E1为酶的总浓度 则=maS [ST+ Km 这就是 Michaelis-Menten方程,Km为米氏常数,它是酶的一个重要参数。 =max时,则Km=[S] 所以米氏常数Km为反应速度达到最大速度一半时的底物浓度(图5-1) 测定Km值有许多种方法,最常用的是 Lineweaver-Burk的双倒数作图法。取 Michaelis- Menten方程 倒数,可得下式: 此方程相当于一直线的数学表达:y=bx+a,Km可以从直线的截距上计算出来 Km的重要意义是 (1)Km不是酶底物复合物ES的单独离解常数,而是ES在参加酶促反应中整个复杂化学平衡的离解 常数,因为在一种酶促反应中,不是只有一系列的ES生成。Km代表整个反应中底物浓度和反应速度的 关系。Km只与酶的性质有关,而与酶浓度无关 级反应 混合级反应 一级反应 [S] 图5-1酶反应速度与底物浓度的关系 [S]一底物浓度:V一反应速度;Im-最大反应速度;Km米氏常数 (2)在严格条件下,不同酶有不同的Km值,因而它是酶的重要物理常数,可通过测定Km值鉴定 不同的酶类,但如果一个酶有几种底物,则对每一种底物各有一个特定的Km值。Km还受pH及温度的 影响。 (3)当速率常数K2比K-1大很多时,米氏常数Km表示酶对底物的亲和力。Km值高表示酶和底物 的亲和力弱,Km值低时亲和力强。同一种酶有几种底物就有几个Km值,其中Km值最小的底物一般称为 该酶的最适底物或天然底物。 (二)多种底物的反应 实际上大多数酶反应是比较复杂的,一般包含有一种以上的底物,至少也是两种底物,即双底物反 应 目前认为大部分双底物反应可能有三种反应机理 (1)依次反应机理 E+A=EA仝EAB=EQ茎BQ=E+Q 用图式说明: 117
E + S E S K-1 K1 K2 E + P 酶 底物 酶－底物复合物 酶 产物 在上式中，K1、K -1 和K2为三个假设过程的速度常数。 设 Km K K K ＝ 1 2 + − 1 ，Vmax＝K2[E1] E1为酶的总浓度 则 V＝ S Km V S [ ]+ max[ ] 这就是Michaelis-Menten方程，K m 为米氏常数，它是酶的一个重要参数。 当 V＝ max 2 1 V 时，则Km＝[S] 所以米氏常数 K m 为反应速度达到最大速度一半时的底物浓度（图 5-1）。 测定K m 值有许多种方法，最常用的是Lineweaver-Burk的双倒数作图法。取Michaelis-Menten方程的 倒数，可得下式： max max 1 [ ] 1 1 V S V K V m ＝ × + 此方程相当于一直线的数学表达：y =bx + a，K m 可以从直线的截距上计算出来。 K m 的重要意义是： （1）K m 不是酶-底物复合物ES的单独离解常数，而是ES在参加酶促反应中整个复杂化学平衡的离解 常数，因为在一种酶促反应中，不是只有一系列的ES生成。K m 代表整个反应中底物浓度和反应速度的 关系。K m 只与酶的性质有关，而与酶浓度无关。 图 5-1 酶反应速度与底物浓度的关系 [S]－底物浓度；V－反应速度；Vmax－最大反应速度；Km米氏常数。 （2）在严格条件下，不同酶有不同的K m 值，因而它是酶的重要物理常数，可通过测定K m 值鉴定 不同的酶类，但如果一个酶有几种底物，则对每一种底物各有一个特定的K m 值。K m 还受pH及温度的 影响。 （3）当速率常数K 2比K -1 大很多时，米氏常数K m 表示酶对底物的亲和力。K m 值高表示酶和底物 的亲和力弱，K m 值低时亲和力强。同一种酶有几种底物就有几个K m 值，其中K m 值最小的底物一般称为 该酶的最适底物或天然底物。 (二)多种底物的反应 实际上大多数酶反应是比较复杂的，一般包含有一种以上的底物，至少也是两种底物，即双底物反 应： A ＋ B E P ＋ Q 目前认为大部分双底物反应可能有三种反应机理： （1）依次反应机理 E ＋ A EA B EAB EPQ P EQ E ＋ Q 用图式说明： 117
A E E EAB R 需要NAD或NADP的脱氢酶的反应就属于这种类型。 NAD CH3 CH,OH CH3CHo NADH +H+ E E-NAD+ E NAD+. CH3 CH2OH E-NADH E E·NADH·CH2cHoO+H (2)随机机 加入底物A及B后,产物P及Q以随机的方式释放出来 E E EAB-EPQE P 磷酸化酶 例如:糖原+Pi G-1-P*+糖原 Pi糖原 糖原G-1-P E(糖原)(Pi) E(G-1一P)(糖原) G糖原 (3)乒乓反应机理 E+A EA=FPF芒FB÷EQ÷E+Q 转氨酶是这种乒乓催化反应的典型,转氨酶首先与氨基酸(底物A)作用,产生中间物EA,然后释 放出α-酮酸(产物P);其间有一个辅酶结构转变的阶段:辅酶中的磷酸吡哆醛变为磷酸吡哆胺,酶E 转变成F,然后F再与底物B(另一个酮酸)作用,释放出产物(相应的氨基酸): 谷氨酸 丙酮酸 丙氨酸 E·谷氨酸一F·a-酮戊二酸 F·丙酮酸 E·丙氨酸 乙酰辅酶A羧化酶与乙酰辅酶A、ATP、HCO3三个底物作用,也属此类 乙酰一CoA+ATP+HCO3 丙酰CoA+ADP+Pi ATP HCO: ADP Pi 乙酰一CoA 丙酰-CoA 生物素 酶·生物素 酶·生物素一COO 它们的动力学公式都已推导出来,比较复杂,可见于某些专门著作中。 酶浓度的影响 在一定条件下酶反应的速度与酶的浓度成正比。因为酶进行反应时,首先要与底物形成一中间物, 酶底物复合物。当底物浓度大大超过酶浓度时,反应达到最大速度,如果此时增加酶的浓度,可增加 反应速度,酶反应速度与酶浓度成正比关系 三、温度的影响 118
需要NAD+ 或NADP+ 的脱氢酶的反应就属于这种类型。如： （2）随机机理 加入底物 A 及 B 后，产物 P 及 Q 以随机的方式释放出来。 E E E EAB EPQ A B Q P B A E A B E P E P P Q 例如：糖原 ＋ Pi 磷酸化酶 G－1－P﹡ ＋ 糖原 E E Pi 糖原 糖原 Pi 糖原 糖原 G－1－P P－1－G E(糖原)(Pi) E(G－1－P)(糖原) （3）乒乓反应机理 E ＋ A EA FP P F B FB EQ E ＋ Q 转氨酶是这种乒乓催化反应的典型，转氨酶首先与氨基酸（底物 A）作用，产生中间物 EA，然后释 放出 α-酮酸（产物 P）；其间有一个辅酶结构转变的阶段：辅酶中的磷酸吡哆醛变为磷酸吡哆胺，酶 E 转变成 F，然后 F 再与底物 B（另一个酮酸）作用，释放出产物(相应的氨基酸)： E E 谷氨酸 α-酮戊二酸 丙酮酸 丙氨酸 E·谷氨酸 F·α-酮戊二酸 F·丙酮酸 E·丙氨酸 乙酰辅酶A羧化酶与乙酰辅酶A、ATP、HCO3 — 三个底物作用，也属此类： 乙酰－CoA ＋ ATP ＋ HCO3 － 丙酰-CoA ＋ ADP ＋ Pi 酶· 生物素 ATP ADP 乙酰－CoA 丙酰－CoA 酶· 生物素 HCO3 Pi 酶· 生物素－COO- (F) 它们的动力学公式都已推导出来，比较复杂，可见于某些专门著作中。 二、酶浓度的影响 在一定条件下酶反应的速度与酶的浓度成正比。因为酶进行反应时，首先要与底物形成一中间物， 即酶底物复合物。当底物浓度大大超过酶浓度时，反应达到最大速度，如果此时增加酶的浓度，可增加 反应速度，酶反应速度与酶浓度成正比关系。 三、温度的影响 118