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第五节 酶促反应动力学 式中Vmax为最大反应速度（maximum velocity），[S]为底物浓度，Km为米氏常数（Michaelis constant），ν是在不同[S]时的反应速度。 当底物浓度很低（[S]Km）（[S]Km）ν≈Vmax，反应速度达到最大速度，再增加底物浓度也不再影响反应速度。 （三）Km与Vmax的意义 （1）当酶促反应速度为最大速度的一半，即v = Vmax/2时，米氏方程式可以变换为： 进一步整理得Km=[S]。由此可见，Km值等于酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度。它的单位是mol/L。当pH、温度和离子强度等因素不变时，Km是恒定的。 （2）Km是酶的特征性常数之一，在酶学及代谢研究中是重要的特征数据。 ① Km值的大小，可以近似地表示酶和底物的亲和力,Km值大,意味着酶和底物的亲和力小，反之则大。因此，对于一个专一性较低的酶，作用于多个底物时，不同的底物有不同的Km值，具有最小的Km或最高的Vmax/Km比值的底物就是该酶的最适底物或称天然底物。 ② 催化可逆反应的酶，当正反应和逆反应Km值不同时，可以大致推测该酶正逆两向反应的效率，Km值小的底物所示的反应方向应是该酶催化的优势方向。 ③ 有多个酶催化的连锁反应中，如能确定各种酶Km值及相应的底物浓度，有助于寻找代谢过程的限速步骤。在各底物浓度相当时，Km值大的酶则为限速酶。 ④ 判断在细胞内酶的活性是否受底物抑制。 ⑤ 测定不同抑制剂对某一酶Km及Vmax的影响，可以用于判定该抑制剂是竞争性抑制剂还是非竞争性抑制剂。 必须指出，米氏方程只适用于较为简单的酶促反应过程，而对于比较复杂的酶促反应过程，如多酶体系、多底物、多产物、多中间物等，还不能全面地以此加以概括和说明，必须借助于复杂的计算过程。 二、酶浓度对反应速度的影响 在一定的温度和pH条件下，当底物浓度大大超过酶的浓度时，酶的浓度与反应速度呈正比关系，见图3-2。 图 32 酶浓度对反应速度的影响 三、pH对反应速度的影响 （1）酶分子的结构发生变化 酶反应介质的pH可影响酶分子的结构，特别是活性中心内必需基团的解离程度和催化基团中质子供体或质子受体所需的离子化状态。 （2）影响底物和辅酶的解离程度 从而影响酶与底物的结合。 只有在特定的pH条件下，酶、底物和辅酶的解离状态，最适宜于它们相互结合，并发生催化作用，使酶促反应速度达到最大值，这时的pH称为酶的最适pH(optimum pH)。 举例：动物体内多数酶的最适pH接近中性，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH约为1.8，胰蛋白酶约为8左右（图3-3），而肝精氨酸酶则约为9.8。 图 33 pH对酶活性的影响 四、温度对反应速度的影响 （1）在一定的温度范围内，随温度增高，反应速度加快。但酶是蛋白质，温度过高会使酶变性失活。在温度较低时，前一影响较大，反应速度随温度升高而加快。 （2）酶的最适温度 一般地说，温度每升高10℃，反应速度大约增加一倍。但温度超过一定数值后，酶受热变性的因素占优势，反应速度反而随温度上升而减缓，形成倒U形曲线。在此曲线顶点，酶促反应速度最大，此时的温度，称为酶的最适温度(optimum temperature)。 从动物组织提取的酶，其最适温度多在35~40℃之间，温度升高到60℃以上时，大多数酶开始变性，80℃以上，多数酶的变性不可逆。酶的活性虽然随温度的下降而降低，但低温一般不破坏酶，温度回升后，酶又恢复活性。 应用：生物制品、细菌菌种以及精液的低温保存, 即是基于这样的原理。 五、抑制剂对反应速度的影响 1.抑制剂(inhibitor) 凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂。 抑制剂通常对酶有一定的选择性。一种抑制剂只能引起某一类或某几类酶的抑制。抑制剂虽然可使酶失活，但它并不明显改变酶的结构。也就是说，酶并未变性，去除抑制剂后，酶活性又可恢复。 凡是使酶变性失活(称为酶的钝化)的因素如强酸、强碱等，其作用对酶没有选择性，不属于抑制剂。 2. 根据抑制剂与酶分子之间作用特点的不同，通常将抑制作用分为可逆性抑制和不可逆性抑制两类。 （1）不可逆抑制作用 不可逆抑制作用(irreversible inhibition)的抑制剂，通常以共价键方式与酶的必需基团进行结合，一经结合就很难自发解离，不能用透析或超滤等物理方法解除抑制。其实际效应是降低反应体系中有效酶浓度。抑制强度取决于抑制剂浓度及酶与抑制剂之间的接触时间。 按其作用特点，不可逆抑制又有专一性及非专一性之分。 ①专一性不可逆抑制 此类抑制剂专一地与酶的活性中心或其必需基团共价结合，从而抑制酶的活性。 例如：有机磷杀虫剂能专一地作用于胆碱酯酶活性中心的丝氨酸残基，使其磷酰化而破坏酶的活性中心