第二节酶促反应动力学酶反应动力学主要研究酶催化的反应速度以及影响反应速度的各种因素。在探讨各种因素对酶促反应速度的影响时，通常测定其初始速度来代表酶促反应速度，即底物转化量<5%时的反应速度。反应速率：单位时间内反应物或生成物浓度的变化。一、底物浓度对反应速度的影响（一）底物对酶促反应的饱和现象：反应级数：（1）当[S]很低时，υ与[S]成正比，表现一级反应。（2）随[S]的增加，υ也随[S]的增加而增加，但不成正比。（3）当[S]很大时，υ达到最大值Vm，[S]增加υ不再增加，表现零级反应（二）米氏方程式的推导：Michaelis&Menten于1913年推导出了上述矩形双曲线的数学表达式，即著名的米氏方程。Vmax •［Ｓ］ ｖ＝ Ｋｍ＋［Ｓ］“中间产物”假说(--米氏学说)--酶与底物先络合成一个络合物（过渡态物质），络合物再分解，成为产物+游离态酶米氏方程：底物浓度与酶促反应速度的关系E+SESE+Pk1k2k3v=Vmax[S]Km+[S]米氏方程式的推导假设：酶与产物（E+P）的逆向反应形成ES复合物的速率不明显。K1,K2,K3为反应的速率常数E+SESE+Pk1k2k3ES的生成速率：v1=K1([E0]-[ES])[S]ES的分解速率：v2=K2[ES]+K3[ES]当反应达到平衡时：v1=v2即K1([E0]-[ES])[S]=（K2+K3）[ES]=([E0]-[ES])[S][ES]K2+K3K1令K2+K3K1Km=则([E0]-[ES])[S][ES]Km=①化简①式得：由于酶的反应速度v=K3[ES]③将②式代入③式得②[ES]=[E0][S]Km+[S]当底物浓度很高时，[E0]=[ES]，酶促反应达到最大速度 即Vmax=K3[ES]=K3[E0] ⑤v=K3[E0][S]Km+[S]④⑤式代入④式得：v=Vmax[S]Km+[S]（三）Km的意义：1.当ν=Vmax/2时，Km=[S]。因此，Km等于酶促反应速度达最大值一半时的底物浓度。2.Km可以反映酶与底物亲和力的大小。Km越小，酶与底物的亲和力越大。3.Km是酶的特征性常数：在一定条件下，某种酶的Km值是恒定的，因而可以通过测定不同酶的Km值，来判断是否为不同的酶。4.Km可用来判断酶的最适底物：当酶有几种不同的底物存在时，通过测定酶在不同底物存在时的Km值，Km值最小者，即为该酶的最适底物（或天然底物）。（四）Km和Vmax的测定：1.Lineweaver-Burk双倒数作图法：2.Hanes作图法：二、酶浓度对反应速度的影响当反应系统中底物的浓度足够大时，酶促反应速度与酶浓度成正比，即ν=k[E]。三、温度对反应速度的影响一般来说，酶促反应速度随温度的增高而加快。但当温度增加达到某一点后，由于酶蛋白的热变性作用，反应速度迅速下降，直到完全失活。酶促反应速度随温度升高而达到一最大值时的温度就称为酶的最适温度。Tv最适温度1.温度升高，反应速度加快2.温度升高，热变性速度加快。3.当温度升高到某一值时，反应速度达到最大值，这一温度称为最适温度：Tm。温度对反应速度的影响温度对酶促反应速度的影响酶的最适温度与实验条件有关，因而它不是酶的特征性常数。低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，但温度升高后，酶活性又可恢复。四、pH对反应速度的影响观察pH对酶促反应速度的影响，通常为一“钟形”曲线，即pH过高或过低均可导致酶催化活性的下降。酶催化活性最高时溶液的pH值就称为酶的最适pH。pHv最适pH（optimumpH）1.最适pH2.pH稳定性在一定的pH范围内酶是稳定的pH对酶作用的影响机制：1.环境过酸、过碱使酶变性失活；2.影响酶活性基团的解离；3.影响底物的解离。pH对酶促反应速度的影响人体内大多数酶的最适pH在6.5～8.0之间。酶的最适pH不是酶的特征性常数。pH对酶促反应速度的影响，其原因主要是由于pH的改变导致了酶的催化基团以及底物分子的解离状态改变或者导致了酶蛋白的变性。五、抑制剂对反应速度的影响凡是能降低酶促反应速度，但不引起酶分子变性失活的物质统称为酶的抑制剂(inhibitor)。按照抑制剂的抑制作用，可将其分为不可逆抑制作用(irreversibleinhibition)和可逆抑制作用(reversibleinhibition)两大类。抑制剂与酶分子的必需基团共价结合引起酶活性的抑制，且不能采用透析等简单方法使酶活性恢复的抑制作用就是不可逆抑制作用。酶的不可逆抑制作用包括专一性抑制和非专一性抑制（如有机磷农药对胆碱酯酶的抑制、有机汞对巯基酶的抑制等）两种。（一）不可逆抑制作用：（二）可逆抑制作用：抑制剂以非共价键与酶分子可逆性结合造成酶活性的抑制，且可采用透析等简单方法去除抑制剂而使酶活性完全恢复的抑制作用就是可逆抑制作用。可逆抑制作用包括竞争性、反竞争性、和非竞争性抑制几种类型。[E]v1231.反应体系中不加I。2.反应体系中加入一定量的不可逆抑制剂。3.反应体系中加入一定量的可逆抑制剂。[E]v123[E]v123[I][I]可逆抑制不可逆抑制1.竞争性抑制（competitiveinhibi-tion)：抑制剂与底物竞争与酶的同一活性中心结合，从而干扰了酶与底物的结合，使酶的催化活性降低，称为竞争性抑制作用。竞争性抑制的速度方程与图形特征[S]v′V/2km无Ikm有I⑴竞争性抑制剂往往是酶的底物类似物或反应产物；⑵抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的结合部位相同；⑶抑制剂浓度越大，则抑制作用越大；但增加底物浓度可使抑制程度减小；⑷动力学参数：Km值增大，Vm值不变。竞争性抑制的特点：磺胺类药物对二氢叶酸合成酶的竞争性抑制对氨基苯甲酸对氨基苯磺酰胺丙二酸对琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制2．反竞争性抑制：抑制剂不能与游离酶结合，但可与ES复合物结合并阻止产物生成，使酶的催化活性降低，称酶的反竞争性抑制。反竞争性抑制的速度方程与图形特征⑴反竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；⑵抑制剂与底物可同时与酶的不同部位结合；⑶必须有底物存在，抑制剂才能对酶产生抑制作用；抑制程度随底物浓度的增加而增加；⑷动力学参数：Km减小，Vm降低。反竞争性抑制的特点：3．非竞争性抑制：抑制剂既可以与游离酶结合，也可以与ES复合物结合，使酶的催化活性降低，称为非竞争性抑制。非竞争性抑制的速度方程与图形特征无I[S]vV/2km有I(′)⑴非竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；⑵底物和抑制剂分别独立地与酶的不同部位相结合；⑶抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响；⑷动力学参数：Km值不变，Vm值降低。非竞争性抑制的特点：KmVm竞争性的抑制剂km(1+[I]/ki)↑不变非竞争性抑制剂不变Vm1+[I]/ki↓反竞争性抑制剂Km1+[I]/ki↓Vm1+[I]/ki↓六、激活剂对反应速度的影响能够促使酶促反应速度加快的物质称为酶的激活剂。酶的激活剂大多数是无机离子，如K+、Mg2+、Mn2+、Cl-等。
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