【正文】 5. Henri Michaelis Menten積分方程式 有時在酶反應過程中，基質(zhì)或產(chǎn)物的濃度可以測得，但反應初速度則難以測定。 如果某種抑制可用諸如透析等物理方法把抑制劑去掉而恢復酶的活性 ， 則此類抑制稱為可逆抑制 ， 此時酶與抑制劑的結(jié)合存在著解離平衡的關系 。在琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸為延胡索酸時，丙二酸是其競爭性抑制劑。 SIr1][1SmaxrKmImax1rmIK1? 又 以 KmI對 [I]作圖，據(jù)此圖可求出 Km和 KI值 競爭性抑制的 KI與 I關系圖 ? ? ? ?IKKKKIKKImmImmI ?????????? ?? 1抑制劑的解離常數(shù) 由此可看出 ， KI愈小 ， 表明抑制劑與酶的結(jié)合力愈強 ，對酶催化反應能力的抑制作用就越強 。 如核苷對霉菌酸性磷酸酯酶的抑制屬于非競爭性抑制 。 當 [I]增加到某一程度 ， rSI減小直至趨于 0， 則為 SEI不能分解為產(chǎn)物；如果隨著 [I]的增加 ， rSI趨于一定值 ， 則 SEI能分解為產(chǎn)物 。 從橫坐標截距得 mol 從縱坐標截距得 把 和 /min代入 ， 得 mmol。 maxrKm ? ????????? ? IKIr 11max? ?mIKKI???????? ??139。 SIIS KK ? ??SIK??ISKSIIS KK ?例 44：某酶的 Km值為 105 mol/L ， 如果 rmax值為 105mol/L 一、可逆酶反應動力學 以最簡單的單底物可逆酶反應 為例 ，其反應機理可表示為 若將生成 P反應看作正反應 ， 其速率為 若將生成反應視為逆反應 ， 其速率為 PS ?k +1E+S ESk +2P + Ek1 k 2? ?ESkrp 2??? ?ESkrS 1??反應的凈速率則為 根據(jù)穩(wěn)態(tài)假設和物料平衡關系 ， 并令 KmP和 KmS分別為正 、 逆反應的米氏常數(shù) 。 ??????????????????? RQPCBA 對雙底物酶催化反應的機理 ， 一般認為要讓兩個底物同時與酶的活性部位相結(jié)合形成復合物似乎不太可能 ， 而是雙底物酶反應系統(tǒng)中復合物的形成有三種最簡單的情況 ， 即隨機機制 、 順序機制和乒乓機制 。當生成第二個產(chǎn)物 P2以后，酶又從 E*恢復到 E構(gòu)型，以有利于與 S1相結(jié)合，其速率方程式為 ? ? ? ?21m a x211SKSKrrmSmSS???第五節(jié) 酶的失活動力學 酶是一種不穩(wěn)定的物質(zhì)，常因溫度、 pH等因素的影響而產(chǎn)生不可逆的活性下降。該曲線可以表示的酶失活特性，稱為酶的熱穩(wěn)定性。 以 E和 D分別表示活性酶與失活酶 ， 則失活反應方程式可表示為 Kd和 Kr分別表示正 、 逆反應的速率常數(shù) 。 酶在反應中的穩(wěn)定性稱為操作穩(wěn)定性 。 E + S k+1k1ESk +2P + EDk dD + S k d 根據(jù)上述機理可看出 ， 無論是游離酶還是酶的復合物均有可能失活 ， 其失活速率方程可表示為 式中 其中 為底物對酶穩(wěn)定性的影響系數(shù) , [Ef]為游離酶濃度 。又從圖中曲線可看出，對某一反應時間，就有一轉(zhuǎn)化率最高的溫度，該溫度稱為最佳溫度。 kd的倒數(shù)稱為時間常數(shù) td。酶的熱變性失活很復雜。 其中酶的熱失活 ， 或稱作熱變性是最重要的一種酶失活形式 。 按同樣的方法推導出下列方程式 式中的 Km： S1為單底物時的米氏常數(shù)； KmS1： S2濃度飽和時 ， S1的米氏常數(shù)； KmS2： S1濃度飽和時 ， S2的米氏常數(shù) 。 與無抑制相比較，最大反應速率值 rmax不變，米氏常數(shù)增大了 倍，同競爭性抑制一樣，使反應速率下降。反應機理式為 k +1E+S ESk +2P + Ek1E S + S k +3k 3 SES SES為不具有催化反應活性 ， 不能分解為產(chǎn)物的三元復合物 。 11???kkKS33???kkKI? ?? ?SKSrrmIISI ??? m a x,? ???????????IIKIrr?1m a xm a x,? ?? ????????????????????IImmIKIKIKK?11? 1?? II KK ??以上介紹了競爭性抑制 、 非競爭性抑制 、 反競爭性抑制及混合型抑制的動力學方程 ， 雖然各具特點 ， 但可用一普遍化的機制和公式來表示 。mmIIKrKr m a x39。 試根據(jù)下列實驗結(jié)果確定抑制類型 Km和 KI及值 。 ? ????????? ?IKI1根據(jù) L— B作圖法 ， 上式可整理成 或 以 作圖 ， 可得一直線 ， 并求出 Km和 rI,max值 。 有抑制劑時 ， 抑制作用為競爭性抑制 MK m ???MK I ???264?mr051015202530 1 0 1 2 1/[S](M1)*1031/r0或1/rSI*103 ???mr ???mK)][1(1 ?????Im KIK? ?有抑制劑][ 1~1 SrSI? ?無抑制劑][ 1~10 Sr ???mK ???mIK二 、 非競爭性抑制動力學 若抑制劑可以在酶的活性部位以外與酶相結(jié)合 ， 并且這種結(jié)合與底物的結(jié)合沒有競爭關系 ， 這種抑制稱為非競爭性抑制 。 ? ?? ? ? ?? ?? ?SkSrSKIKSrrmImImSI ???????????????1m a x 競爭性抑制動力學的主要特點： 競爭性抑制劑的抑制程度取決于 [S]， [I]， Km和 KmI， 當 [I]增加，或 KI減小，都會使 KmI值增大，使酶與底物的結(jié)合能力下降，活性復合物減少，因而使底物反應速率下降。 根據(jù)產(chǎn)生抑制的機理不同，可逆抑制分為 : ? 競爭性抑制 ? 非競爭性抑制 ? 反競爭性抑制 ? 混合性抑制。 ? ?? ? ? ? ? ?? ?SSSSKtrM ????? 00m a x l o ? ?? ?? ? ? ?MM KrtSSKSStm a x00 1l o ??????? ????MKrmax maxrMK1?例 41：在 pH=， 15℃ 時測得葡萄糖淀粉酶水解麥芽糖的初速度為： 試從測定結(jié)果求這個酶反應的 和 值 。 反應速率測定稍有誤差 ， 其倒數(shù)值誤差必將擴大 ， 特別是在低濃度基質(zhì)測定時 ， 引起的誤差更大 ， 這樣將影響直線斜率 ， 影響 rmax及Km值 的測定 。 例 41：有一均相酶催化反應， km值為2 103mol/l， 當?shù)孜锏某跏紳舛?[S0]為1 105mol/l時，若反應進行 1 min， 則有2%的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。若要提高反應速率，只有通過提高 [S]值，進而提高 [ES]， 才能使反應速率加快。 那么只要稍微改變基質(zhì)濃度 ， 的變化就很大 ， 即反應速率對基質(zhì)濃度改變的敏感性很大 ， 如果 或 時 ，基質(zhì)濃度相差 1000倍 ， 但反應速率只增加一倍 ， 即在生理上保持 是沒有意義的 。 認為由于反應體系中底物濃度要比酶的濃度高得多，中間復合物分解時所得到的酶又立即與底物相結(jié)合，從而使反應體系中復合物的濃度維持不變，即中間復合物的濃度不再隨時間而變化。 若要忽略該反應的存在 ， 則必須是產(chǎn)物 P為零 ， 換言之 ， 該方程適用于反應的初始狀態(tài) 。 易變性與失活 ?酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，因而具有蛋白質(zhì)的所有性質(zhì)。 一、酶的催化共性 酶參與生物化學反應，它能降低反應的活化能（分子參與化學反應時所需要的最低能量），加快生化反應的速率，但它不改變反應的方向和平衡關系，即它不能改變反應的平衡常數(shù)，而只能加快反應達到平衡的速率；酶在反應過程中，其主體結(jié)構(gòu)和離子價態(tài)可以發(fā)生某種變化，但在反應結(jié)束時，一般酶本身不消耗，并恢復到原來狀態(tài)。 二、酶的催化特性 （ 1） 較高的催化效率 （ 2） 很強的專一性 （ 3） 具有溫和的反應條件 （ 4） 易變性與失活