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底物浓度对酶反应速度的影响---介绍酶反应动力学中底物浓度对酶反应速度影响米氏方程推导、参数含义及测定中间络合物学说1903年Henri等以反应速度对底物浓度作图得双曲线a.当底物浓度较低时，v与[S]成正比一级反应b.随底物浓度增加，v不按正比升高混合级反应c.再加大底物浓度，零级反应，酶已被饱和供需关系[S]：底物浓度；v：反应速度；Vmax：最大反应速度酶与底物反应时，通过特异识别作用，先形成酶底物复合物，然后在形成产物和酶分子，酶分子重新结合底物。该学说已得到大量实验证实，酶反应动力学特征；抗体酶产生等ES中间络合物一个有活性的酶一定含有相应的活性位点同反应的中间过渡状态相匹配EScomplexE-transition2016/11/5statecomplex海洋生命学院5米氏公式的推导(单底物)1913年Michaelis和Menten根据中间产物学说推导出一个数学表达式E+SES迅速建立平衡，底物浓度远大于酶浓度；ESE+P分解忽略不计——快速平衡法。表示了底物浓度与酶反应速度的定量关系通常称为米氏方程如下KkE+SSESE+P最大反应速率底物浓度VmaxS反应速率vKsS底物常数:ES解离常数1925年Briggs和Haldane提出稳态理论，根据：“稳态平衡”理论反应分二步进行反应系统中ES的生成速率和ES的分解速率相等时，复合物ES浓度保持不变的这种状态称稳态kkE+S1ES3E+Pk2k4中间复合物形成产物形成米氏公式的推导kkE+S1ES3E+Pk2k4dESkEESSES①dt1dESkESkES②dt23在反应初期，ES形成时一般[S]＞＞[E]，[ES]非常小，(1)（[S]-[ES]）≈[S]；K4非常小，忽略不计(2)达到稳态平衡时，[ES]浓度不变，生成和分解量相等，此时酶的③催化速度：v=k3[ES]④最大反应速度：vmax=k3[E]k1EESSk2ESk3ES代入③vk3ESEESSk2k3kESv3ESk1KmSk2k3Km将④Vmaxk3Ek1代入得EESSKmVSESvmaxKsESmESKmS米氏方程，Km米氏常数⑴当[S]＜＜Km时，米氏公式为属一级反应动力学，酶未能被底物完全饱和，不适于测定酶活力⑵当[S]＞＞Km时，米氏公式为零级反应，适于测定酶活力⑶当[S]=Km时，米氏公式为Km为最大反应速度一半时的底物浓度，单位mol/L小结中间复合物学说是酶促反应动力学的理论基础米氏方程是基于中间复合物学说推导出的，能较好地解释酶促反应动力学曲线k1k3Km的意义E+SESE+Pk2k4Km值是酶的特征常数，只与酶本身性质有关，而与酶浓度无关，每种底物有一个特征的Km值，且对一定pH、温度和离子强度而言。Km=k2/k1+k3/k1，当k3＜＜k2时，Km=k2/k1=Ks，Km值最小的底物为酶的最适底物或天然底物；否则，Km=Ks+k3/k1，k3/k1为转化比率。Km值实际用途：若已知某个酶的Km，就可以算出在某一底物浓度时，其反应速度相当于Vmax的百分率；计算出任何底物浓度下酶活性部位被底物饱和数fES=v/vmax=[S]/(Km+[S])[S]v1000Km0.999Vmax100Km0.99Vmax10Km0.91Vmax1Km0.50Vmax0.33Km0.25Vmax0.10Km0.091Vmax0.01Km0.01VmaxKm值可以帮助确定某一代谢反应的方向和途径当一系列不同的酶催化连锁反应时，确定各种酶的Km及相关底物浓度，可有助于寻找限速步骤。ABCD10-210-310-4丙酮酸当A、B、C浓度接近10-4时，限速步骤？丙酮酸脱氢酶乳酸乙酰辅酶A乙醛酶工程与代谢工程中改造酶的Km调控代谢途径（强化则降低Km，弱化则提1.7×10-5mol/L1.3×10-3mol/L1.0×10-3mol/L升Km）丙酮酸浓度低时，反应方向？Vmax和k3(kcat)的意义：Vmax对特定的底物也是一个特征常数，pH、温度和离子强度等也影响或Vmaxv=k3[ES]，[S]很大时，酶完全饱和，Vmax=k3[E0]，k3表示当酶被底物饱和时每秒种每个酶分子转换底物的分子数，叫作转换数，通称催化常数kcat。当[S]＜＜Km，酶被部分饱和，kcat/Km表示酶对不同底物的催化效率或称酶的专一性常数。体内条件下真实反应速度小结米氏常数的意义：v=1/2Vmax时所需底物浓度Vmax的意义：最大反应速度k3(kcat)的意义：叫