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1、第二章酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第一節(jié)??酶催化反應(yīng)的基本特征酶是生物提高其生化反應(yīng)效率而產(chǎn)生的生物催化劑，其化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)。在生物體內(nèi)，所有的反應(yīng)均在酶的催化作用下完成，幾乎所有生物的生理現(xiàn)象都與酶的作用緊密聯(lián)系。生物酶分為六大類：氧化還原酶、轉(zhuǎn)移酶、水解酶、裂合酶、異構(gòu)酶、合成酶。酶催化反應(yīng)和化學(xué)催化反應(yīng)的轉(zhuǎn)換數(shù)大小的比較催化劑反應(yīng)轉(zhuǎn)換數(shù)mol/（中心點(diǎn)·S）溫度℃酶催化劑菠蘿蛋白酶木瓜蛋白酶胰蛋白酶碳酸肝酶肽的水解肽的水解肽的水解羰基化合物的可逆反應(yīng)4×10-3~5×10-18×10-2~1×103×1
2、0-3~1×1028×10-1~6×1050~370~370~370~37化學(xué)催化劑硅膠－氧化鋁硅膠－氧化鋁二氧化釩二氧化釩異丙基苯裂解異丙基苯裂解環(huán)己烷脫氫環(huán)己烷脫氫3×10-82×1047×10-111×1022542025350酶活力表示方法酶的分子活力：在最適宜條件下，每1mol酶在單位時(shí)間內(nèi)所能催化底物的最大量（mol）酶的催化中心活力：在單位時(shí)間內(nèi)，每一個(gè)酶的催化中心所催化底物的量（mol）酶活力：在特定條件下，每1min能催化1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物時(shí)所需要的酶量，稱為一個(gè)酶單位，或稱為
3、國(guó)際單位，用U表示。酶活力還可用比活力表示。比活力系指每1mg酶所具有的酶單位數(shù)，用U/mg表示。絕對(duì)專一性：一種酶只能催化一種化合物進(jìn)行一種反應(yīng)相對(duì)專一性：一種酶能夠催化一類具有相同化學(xué)鍵或基團(tuán)的物質(zhì)進(jìn)行某種類型的反應(yīng)反應(yīng)專一性：一種酶只能催化某化合物在熱力學(xué)上可能進(jìn)行的許多反應(yīng)中的一種反應(yīng)底物專一性：一種酶只能催化一種底物立體專一性：一種酶只能作用于所有立體異構(gòu)體中的一種第二節(jié)均相的酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)1.1.酶促反應(yīng)的Michaelis-Menten方程1.1.1.酶促反應(yīng)的Michaelis-Me
4、nten方程Michaelis、Menten（1913）提出了單一底物的酶反應(yīng)模型，基本內(nèi)容是：酶E的底物S首先形成酶—底物復(fù)合物ES，在酶—底物復(fù)合物ES的基礎(chǔ)上反應(yīng)生成產(chǎn)物P和酶E。反應(yīng)式如下：E+SESE+Pk+1k+2k?1其中：k+1，k?1，k+2——反應(yīng)速度常數(shù)E，S，ES，P——酶，底物，酶-底物復(fù)合物，產(chǎn)物根據(jù)Michaelis、Menten的單一底物的酶反應(yīng)模型，其假設(shè)條件為：（1）在反應(yīng)過(guò)程中，限制反應(yīng)速度的反應(yīng)是ES到E+P這一步反應(yīng)；（2）E+S到ES的反應(yīng)在整個(gè)過(guò)程中始終
5、處于動(dòng)態(tài)平衡；（3）酶以酶游離狀態(tài)E和酶-底物復(fù)合物ES的形式存在，酶在反應(yīng)過(guò)程中總濃度不變；（4）底物濃度比酶-底物絡(luò)合物濃度要大得多。根據(jù)反應(yīng)的假設(shè)條件，可以看出Michaelis、Menten所建立的酶促反應(yīng)模型式建立在平衡的基礎(chǔ)之上的，因而稱之為“平衡態(tài)理論”。根據(jù)假設(shè)（1），有單一底物的酶催化反應(yīng)的反應(yīng)速度：（1-1）式中：CP，CS——產(chǎn)物，底物的濃度t——時(shí)間根據(jù)假設(shè)（2）有（1-2）即：（1-3）式中：——酶—底物復(fù)合物的解離常數(shù)根據(jù)假設(shè)（3），有：總酶量：（1-4）聯(lián)立（1-1）、
6、（1-2）、（1-3）、有（1-5）式中：Vmax——最大的酶促反應(yīng)速度。（1-6）1.1.2Briggs-Haldane對(duì)M-M方程的修正1925年Briggs和Haldane認(rèn)為在酶促反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)的中間體ES（酶-底物復(fù)合物）的濃度不隨反應(yīng)時(shí)間而變化，即在酶促反應(yīng)過(guò)程中，反應(yīng)的中間體ES的濃度處于穩(wěn)定的狀態(tài)，基于這一假設(shè)所得到的酶促反應(yīng)的模型稱之為“穩(wěn)定態(tài)理論”。即（1-7）則（1-8）其中（1-9）稱作M-M常數(shù)代入總酶量（1-4）得（1-10）將（1-10）式代入（1-1）式，有（1-1
7、1）1.1.3Michaelis-Menten方程的參數(shù)估計(jì)對(duì)特定的酶促反應(yīng)，其動(dòng)力學(xué)的M-M方程中的Vmax和Km是該酶促反應(yīng)的特征參數(shù)。對(duì)Vmax和Km的確定的方法有Lineweaver-Burk法；Hanes-Woolf法；Eadie-Hofstee法；積分法等（1）Lineweaver-Burk法（簡(jiǎn)稱L-B法）對(duì)M-M方程（1-11）式取倒數(shù)，得到（1-12）（2）Hanes-Woolf法（簡(jiǎn)稱H-W法）對(duì)L-B法的（1-12）式的等式兩端同乘CS，此種方法減少了CS值過(guò)大或過(guò)小所帶來(lái)的測(cè)
8、量誤差。（1-13）（3）Eadie-Hofstee法（簡(jiǎn)稱E-H法）將M-M方程重排得到：（1-14）（4）積分法用不同的酶促反應(yīng)的時(shí)間t與其反應(yīng)過(guò)程相對(duì)應(yīng)的底物濃度之間的函數(shù)關(guān)系通過(guò)作圖或回歸的方法確定酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)參數(shù)。（1-15）例：在pH5.1、15℃下所測(cè)定的用葡萄糖淀粉酶水解麥芽糖的反應(yīng)初速度V0如表所示。求這一酶促反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)參數(shù)Vmax和Km。表1-1葡萄糖淀粉酶水解麥芽糖的反應(yīng)初速度與底物濃度CS（mmol/L）V0（mmol/L·min）5.55
