从图 7-2 可以看出，随着底物浓度的增加，酶反应速度并不是直线增加，而是在高浓度 时达到一个极限速度。这时所有的酶分子已被底物所饱和，即酶分子与底物结合的部位已被 占据，速度不再增加。这可以用 Machaelis 与 Menten 于 1913 年提出的学说来解释。 Machaelis-Menten 学说假设有酶-底物中间产物的形成，并假设反应中底物转变成产物 的速度取决于酶-底物复合物转变成反应产物和酶的速度，其关系式如下： 酶 底物 酶-底物复合物 酶 产物 式中 K1、K-1 和 K2 为三个假设反应的速度常 数。若生成 ES 的速度为 υf，则： υf＝Ｋ1（[Ｅt]-[ES]）[S] 式中 [Ｅt] 为酶的初始总浓度，[Ｅt]-[ES]为未 结合的酶的浓度。ES 生成的速度与未结合的 酶浓度及底物浓度成正比。 若 ES 消失的速度为 υd，则： υd= K-1[ES]+ K2[ES] 初 始 浓 度 底物浓度 图 7-2 反应速度-底物浓度关系曲线 此时产物的生成速度 υ 为 K2[ES]。 当酶促反应达到平衡时，ES 的生成速度与消失速度相等。此时 υf＝υd，则 K1（[Ｅt]-[ES]）[S]=K-1[ES]+ K2[ES] 经数学推导得： 1 1 2 2 K K K S K Et S + + = − 设 1 1 2 K K K Km + = − ， max = K2 Et 则： [ ] max K S S m + = 这就是 Michaelis-Menten 方程，Km 为米氏常数（Michaelis constant），它是酶的一个重 要参数。 当 υ=υmax/2 时，则上式可写为： [ ] [ ] 2 max max K S S m + = 将上式重推可得到：[S]+Km =2[S]，即 Km =[S]。 所以米氏常数 Km为反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度（mol/L）。 测定米氏常数值有许多方法，最常用的是 Lineweaver-Burk 的双倒数作图法。取
从图 7-2 可以看出，随着底物浓度的增加，酶反应速度并不是直线增加，而是在高浓度 时达到一个极限速度。这时所有的酶分子已被底物所饱和，即酶分子与底物结合的部位已被 占据，速度不再增加。这可以用 Machaelis 与 Menten 于 1913 年提出的学说来解释。 Machaelis-Menten 学说假设有酶-底物中间产物的形成，并假设反应中底物转变成产物 的速度取决于酶-底物复合物转变成反应产物和酶的速度，其关系式如下： 酶 底物 酶-底物复合物 酶 产物 式中 K1、K-1 和 K2 为三个假设反应的速度常 数。若生成 ES 的速度为 υf，则： υf＝Ｋ1（[Ｅt]-[ES]）[S] 式中 [Ｅt] 为酶的初始总浓度，[Ｅt]-[ES]为未 结合的酶的浓度。ES 生成的速度与未结合的 酶浓度及底物浓度成正比。 若 ES 消失的速度为 υd，则： υd= K-1[ES]+ K2[ES] 初 始 浓 度 底物浓度 图 7-2 反应速度-底物浓度关系曲线 此时产物的生成速度 υ 为 K2[ES]。 当酶促反应达到平衡时，ES 的生成速度与消失速度相等。此时 υf＝υd，则 K1（[Ｅt]-[ES]）[S]=K-1[ES]+ K2[ES] 经数学推导得： 1 1 2 2 K K K S K Et S + + = − 设 1 1 2 K K K Km + = − ， max = K2 Et 则： [ ] max K S S m + = 这就是 Michaelis-Menten 方程，Km 为米氏常数（Michaelis constant），它是酶的一个重 要参数。 当 υ=υmax/2 时，则上式可写为： [ ] [ ] 2 max max K S S m + = 将上式重推可得到：[S]+Km =2[S]，即 Km =[S]。 所以米氏常数 Km为反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度（mol/L）。 测定米氏常数值有许多方法，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 = + S Km 以 1/υ 为纵坐标，1/[S]为横坐标作图，则得一直线，其斜率为 Km/υmax，将直线延长， 在 1/[S]及 1/[υ]的截距为 -1/Km及 1/υmax，这样，Km就可以从直线的截距上计算出来（图 7-3） 图 7-3 计算 Km 值的双倒数作图法 酶的 Km值范围很广，大多数酶的 Km值在 10-6~10-1mol/L 之间，对大多数酶来说，Km 可表示酶与底物的亲和力，Km值大表示亲和力小，Km值小表示亲和力大。 表 7-2 一些酶的 Km 值 酶 底 物 Km 溶菌酶 6-N-乙酰葡糖胺 6×10-6 β-半乳糖苷酶 半乳糖 5×10-3 碳酸酐酶 CO2 8×10-3 丙酮酸胶羧酶 丙酮酸 4×10-4 7.3.1.2 酶浓度的影响 对大多数的酶促催化反应来说，在适宜的温度、pH 值和底物浓度一定的条件下，反应 速度至少在初始阶段与酶的浓度成正比，这个关系是测定未知试样中酶浓度的基础。图 7-4 表明乳脂中脂肪酸的形成速度是乳脂酶浓度的函数。如果令反应继续下去，则速度将下降。 图 7-5 所示用霉菌脂酶水解橄揽油时，在 40 h 的反应过程中底物的转变率与时间的关系。 随着反应的进行，反应速度下降的原因可能很多，其中最重要的是底物浓度下降和终产物对 酶的抑制。 7.3.1.3 温度的影响 温度对酶反应的影响是双重的：①随着温度的上升，反应速度也增加，直至最大速度为 止。②在酶促反应达到最大速度时再升温，反应速度随温度的增高而减小，高温时酶反应速 度减小，这是酶本身变性所致
Michaelis-Menten 方程的倒数，可得下式， max max 1 [ ] 1 1 = + S Km 以 1/υ 为纵坐标，1/[S]为横坐标作图，则得一直线，其斜率为 Km/υmax，将直线延长， 在 1/[S]及 1/[υ]的截距为 -1/Km及 1/υmax，这样，Km就可以从直线的截距上计算出来（图 7-3） 图 7-3 计算 Km 值的双倒数作图法 酶的 Km值范围很广，大多数酶的 Km值在 10-6~10-1mol/L 之间，对大多数酶来说，Km 可表示酶与底物的亲和力，Km值大表示亲和力小，Km值小表示亲和力大。 表 7-2 一些酶的 Km 值 酶 底 物 Km 溶菌酶 6-N-乙酰葡糖胺 6×10-6 β-半乳糖苷酶 半乳糖 5×10-3 碳酸酐酶 CO2 8×10-3 丙酮酸胶羧酶 丙酮酸 4×10-4 7.3.1.2 酶浓度的影响 对大多数的酶促催化反应来说，在适宜的温度、pH 值和底物浓度一定的条件下，反应 速度至少在初始阶段与酶的浓度成正比，这个关系是测定未知试样中酶浓度的基础。图 7-4 表明乳脂中脂肪酸的形成速度是乳脂酶浓度的函数。如果令反应继续下去，则速度将下降。 图 7-5 所示用霉菌脂酶水解橄揽油时，在 40 h 的反应过程中底物的转变率与时间的关系。 随着反应的进行，反应速度下降的原因可能很多，其中最重要的是底物浓度下降和终产物对 酶的抑制。 7.3.1.3 温度的影响 温度对酶反应的影响是双重的：①随着温度的上升，反应速度也增加，直至最大速度为 止。②在酶促反应达到最大速度时再升温，反应速度随温度的增高而减小，高温时酶反应速 度减小，这是酶本身变性所致
脂肪酸的生成速 度（109 μmol/min） 酶液量/μL 水 解 /% 反应时间/h 图 7-4 乳脂水解速度与酶浓度的函数关系 7-5 橄榄油被霉菌脂酶水解的量与时间的函数关 系 在一定条件下每一种酶在某一温度下才表现出最大的活力，这个温度称为该酶的最适温 度（optimum temperature）。一般来说，动物细胞的酶的最适温度通常在 37~50℃，而植物细 胞的酶的最适温度较高，在 50~60℃以上。 7.3.1.4 pH 的影响 pH 值的变化对酶的反应速度则影响较大，即酶的活性随着介质的 pH 值变化而变化。 每一种酶只能在一定 pH 值范围内表现出它的活性。使酶的活性达到最高 pH 值称为最适 pH 值（optimum pH）。在最适 pH 值的两侧酶活性都骤然下降，所以一般酶促反应速度的 pH 值 曲线呈钟形（图 7-6）。 图 7-6 pH 值对酶促反应速度的影响 所以在酶的研究和使用时，必须先了解 其最适 pH 值范围，酶促反应混合液必须用 缓冲液来控制 pH 值的稳定。不同酶的最适 pH 值有较大差异，有些酶的最大活性是在 极端的 pH 值处，如胃蛋白酶的最适 pH 值 为 1.5~3，精氨酸酶的最适 pH 值为 10.6。 由于食品中成分多且复杂，在食品的加工与 贮藏过程中，对 pH 值的控制很重要。如果 某种酶的作用是必需的，则可将 pH 值调节 至某酶的最适pH值处，使其活性达到最高； 反之，如果要避免某种酶的作 用，也可以改变 pH 值而抑制此酶的活性。例如，酚酶能产生酶褐变，其最适 pH 值为 6.5， 若将 pH 值降低到 3.0 时就可防止褐变产生。如，在水果加工时常添加酸化剂（acidlants）， 如柠檬酸、苹果酸和磷酸等防止褐变，就是基于上述原理。 7.3.1.5 水分活度的影响 酶在含水量相当低的条件下仍具有活性。例如，脱水蔬菜要在干燥前进行热烫，否则将
脂肪酸的生成速 度（109 μmol/min） 酶液量/μL 水 解 /% 反应时间/h 图 7-4 乳脂水解速度与酶浓度的函数关系 7-5 橄榄油被霉菌脂酶水解的量与时间的函数关 系 在一定条件下每一种酶在某一温度下才表现出最大的活力，这个温度称为该酶的最适温 度（optimum temperature）。一般来说，动物细胞的酶的最适温度通常在 37~50℃，而植物细 胞的酶的最适温度较高，在 50~60℃以上。 7.3.1.4 pH 的影响 pH 值的变化对酶的反应速度则影响较大，即酶的活性随着介质的 pH 值变化而变化。 每一种酶只能在一定 pH 值范围内表现出它的活性。使酶的活性达到最高 pH 值称为最适 pH 值（optimum pH）。在最适 pH 值的两侧酶活性都骤然下降，所以一般酶促反应速度的 pH 值 曲线呈钟形（图 7-6）。 图 7-6 pH 值对酶促反应速度的影响 所以在酶的研究和使用时，必须先了解 其最适 pH 值范围，酶促反应混合液必须用 缓冲液来控制 pH 值的稳定。不同酶的最适 pH 值有较大差异，有些酶的最大活性是在 极端的 pH 值处，如胃蛋白酶的最适 pH 值 为 1.5~3，精氨酸酶的最适 pH 值为 10.6。 由于食品中成分多且复杂，在食品的加工与 贮藏过程中，对 pH 值的控制很重要。如果 某种酶的作用是必需的，则可将 pH 值调节 至某酶的最适pH值处，使其活性达到最高； 反之，如果要避免某种酶的作 用，也可以改变 pH 值而抑制此酶的活性。例如，酚酶能产生酶褐变，其最适 pH 值为 6.5， 若将 pH 值降低到 3.0 时就可防止褐变产生。如，在水果加工时常添加酸化剂（acidlants）， 如柠檬酸、苹果酸和磷酸等防止褐变，就是基于上述原理。 7.3.1.5 水分活度的影响 酶在含水量相当低的条件下仍具有活性。例如，脱水蔬菜要在干燥前进行热烫，否则将
会很快产生干草味而不宜贮藏。干燥的燕麦食品，如果不用加热法使酶失活，则经过贮藏后 会产生苦味。面粉在低水分（14％以下）时，脂酶能很快使脂肪分解成脂肪酸和醇类。水分 活度对酶促反应的影响是不一致的，不同的反应，其影响也不相同（参考第 1 章）。 7.3.2 酶的抑制作用和抑制剂 许多化合物能与一定的酶进行可逆或不可逆的结合，而使酶的催化作用受到抑制，这种 化合物称为抑制剂（inhibitor），如药物、抗生素、毒物、抗代谢物等都是酶的抑制剂。酶的 抑制作用可以分为两大类，即可逆抑制与不可逆抑制。可逆抑制又包括竞争性抑制和非竞争 性抑制。 7.3.2.1 不可逆抑制 不可逆抑制剂是靠共价键与酶的活性部位相结合而抑制酶的作用。过去将不可逆抑制作 用归入非竞争性抑制作用，现在认为它是抑制作用的不同类型。有机磷化合物是活性中心含 有丝氨酸残基的酶的不可逆抑制剂，例如，二异丙基氟磷酸（diisopropyl flurophosphate， DIFP），它能抑制乙酰胆碱酯酶。 酶的不可逆抑制反应，常常造成对生物体的损害，譬如，有机磷化合物对乙酰胆碱酯酶 的抑制作用。乙酰胆碱是动物神经系统传导冲动刺激的一种化学物质，正常机体当神经兴奋 时，神经末梢放出乙酰胆碱，进行刺激传导，然后被体内的乙酰胆碱酯酶分解而失去作用。 但当有机磷物质进入动物体后，即与体内的乙酰胆碱酯酶结合生成磷酸化胆碱酯酶，从而抑 制酶的活性，使乙酰胆碱不能分解，在体内大量积累，使神经处于过度兴奋状态，引起功能 失调而中毒。 7.3.2.2 可逆抑制 （1）竞争性抑制 有些化合物特别是那些在结构上与底物相似的化合物可以与酶的活性中心可逆地结 合，所以在反应中抑制剂可与底物竞争同一部位。在酶反应中，酶与底物形成酶底物复合物 ES，再由 ES 分解生成产物与酶。 E + S ES → E + P 抑制剂则与酶结合成酶—抑制剂复合物： E + I EI 式中 I 为抑制剂，EI 为酶—抑制剂复合物。酶—抑制剂复合物不能与底物反应生成 EIS， 因为 EI 的形成是可逆的，并且底物和抑制剂不断竞争酶分子上的活性中心，这种情况称为 竞争性抑制作用（competitive inhibition）。竞争性抑制作用的典型例子为琥珀酸脱氢酶 （succinate dehydrogenase）的催化作用。当有适当的氢受体（A）时，此酶催化下列反应： 琥珀酸+受体 反丁烯二酸+还原性受体 许多结构与琥珀酸结构相似的化合物都能与琥珀酸脱氢酶结合，但不脱氢，这些化合 物阻塞了酶的活性中心，因而抑制正常反应的进行。抑制琥珀脱氢酶的化合物有乙二酸、丙 二酸、戊二酸等，其中最强的是丙二酸，当抑制剂和底物的浓度比为 1∶50 时，酶被抑制 50％。 正常条件下米氏方程为：
会很快产生干草味而不宜贮藏。干燥的燕麦食品，如果不用加热法使酶失活，则经过贮藏后 会产生苦味。面粉在低水分（14％以下）时，脂酶能很快使脂肪分解成脂肪酸和醇类。水分 活度对酶促反应的影响是不一致的，不同的反应，其影响也不相同（参考第 1 章）。 7.3.2 酶的抑制作用和抑制剂 许多化合物能与一定的酶进行可逆或不可逆的结合，而使酶的催化作用受到抑制，这种 化合物称为抑制剂（inhibitor），如药物、抗生素、毒物、抗代谢物等都是酶的抑制剂。酶的 抑制作用可以分为两大类，即可逆抑制与不可逆抑制。可逆抑制又包括竞争性抑制和非竞争 性抑制。 7.3.2.1 不可逆抑制 不可逆抑制剂是靠共价键与酶的活性部位相结合而抑制酶的作用。过去将不可逆抑制作 用归入非竞争性抑制作用，现在认为它是抑制作用的不同类型。有机磷化合物是活性中心含 有丝氨酸残基的酶的不可逆抑制剂，例如，二异丙基氟磷酸（diisopropyl flurophosphate， DIFP），它能抑制乙酰胆碱酯酶。 酶的不可逆抑制反应，常常造成对生物体的损害，譬如，有机磷化合物对乙酰胆碱酯酶 的抑制作用。乙酰胆碱是动物神经系统传导冲动刺激的一种化学物质，正常机体当神经兴奋 时，神经末梢放出乙酰胆碱，进行刺激传导，然后被体内的乙酰胆碱酯酶分解而失去作用。 但当有机磷物质进入动物体后，即与体内的乙酰胆碱酯酶结合生成磷酸化胆碱酯酶，从而抑 制酶的活性，使乙酰胆碱不能分解，在体内大量积累，使神经处于过度兴奋状态，引起功能 失调而中毒。 7.3.2.2 可逆抑制 （1）竞争性抑制 有些化合物特别是那些在结构上与底物相似的化合物可以与酶的活性中心可逆地结 合，所以在反应中抑制剂可与底物竞争同一部位。在酶反应中，酶与底物形成酶底物复合物 ES，再由 ES 分解生成产物与酶。 E + S ES → E + P 抑制剂则与酶结合成酶—抑制剂复合物： E + I EI 式中 I 为抑制剂，EI 为酶—抑制剂复合物。酶—抑制剂复合物不能与底物反应生成 EIS， 因为 EI 的形成是可逆的，并且底物和抑制剂不断竞争酶分子上的活性中心，这种情况称为 竞争性抑制作用（competitive inhibition）。竞争性抑制作用的典型例子为琥珀酸脱氢酶 （succinate dehydrogenase）的催化作用。当有适当的氢受体（A）时，此酶催化下列反应： 琥珀酸+受体 反丁烯二酸+还原性受体 许多结构与琥珀酸结构相似的化合物都能与琥珀酸脱氢酶结合，但不脱氢，这些化合 物阻塞了酶的活性中心，因而抑制正常反应的进行。抑制琥珀脱氢酶的化合物有乙二酸、丙 二酸、戊二酸等，其中最强的是丙二酸，当抑制剂和底物的浓度比为 1∶50 时，酶被抑制 50％。 正常条件下米氏方程为：