王镜岩生物化学第三版考研笔记 - 合版 - 图文

转换数的倒数即为催化周期：一个酶分子每催化一个底物分子所需的时间。 如：乳糖脱氢酶转换数为1000/秒，则它的催化周期为10-3秒。 二、 底物浓度对酶促反应速度的影响

单底物酶促反应，包括异构酶、水解酶及大部分裂合催化的反应。 1913 Michaelis 和Menten 提出米—曼方程。

（一） 底物浓度对酶促反应速度的影响——米式学说的提出 1903 Henri 研究蔗糖水解反应。

sucrose +H2O acid glucose +fructose sucrase 酸水解

V

[sucrose]

酶水解 V

V

V

[enzyme]( substrate不变) [sucrose] 底物浓度与酶促反应速度的关系：

当底物浓度不断增大时，反应速度不再上升，趋向一个极限，酶被底物饱和（底物饱和现象）。 中间产物假说：酶与底物先络合成一个中间产物，然后中间产物进一步分解成产物和游离的酶。 证据：（1）竞争性抑制实验（2）底物保护酶不变性（3）结晶ES复合物的获得。 米式学说：

1913年，Michaelis和Menten继承和发展了中间产物学说，在前人工作基础上提出酶促动力学的基本原理，并以数学公式表明了底物浓度与酶促反应速度的定量关系，称米式学说：

（二） 米式方程的导出：

1、 基于快速平衡假说——早年的米式方程

最初，Michaelis和Menten是根据“快速平衡假说”推出米式方程。 快速平衡假说：

① 在反应的初始阶段，底物浓度远远大于酶浓度，因此，底物浓度{S}可以认为不变。

② 游离的酶与底物形成ES的速度极快，E + S ES，而ES形成产物的速度极慢，ES分解成产物P对于[ES]浓度的动态平衡没有影响，不予考虑。 K1、K2》K3

③ 因为研究的是初速度，P的量很小，由P ES可以忽略不记。

ES的生成速度：K1（[E] - [ES]）[S] ES的分解速度：K2[ES]

K1（[E] - [ES]）[S] = K2[ES]

反应速度：

KS现在称为底物常数

2、 Briggs和Haldane的“稳态平衡假说”及其对米式方程的发展： 稳态平衡假说：

[ES]的的生成与分解处于动态平衡（稳态），有时必须考虑[ES]分解成产物P对于[ES]动态平衡的影响（[ES]分解速度）。或者说，[ES]的动态平衡（分解速度）不仅与ES E+S有关，还与ES P + E有关。 稳态平衡假说的贡献在于第②点。 用稳态假说推导米式方程： ES生成速度：

k1（[E] - [ES]）[S] ES分解速度： k2[ES]+k3[ES]

以上两个速度相等。

k1（[E] - [ES]）[S] = k2[ES]+k3[ES]

反应速度：

Vmax=k3 [E]

Km称米氏常数，当Km及Vmax已知时，即可确定酶反应速度与底物浓度的关系。 （三） 米式方程讨论

1、 快速平衡假说与稳态平衡假说的实质区别

当K1、K2＞＞K3时，即ES P是整个反应平衡中极慢的一步，那么

这就是早年提出的米式方程

因此说，稳态平衡 = 快速平衡 + 慢速平衡，

当ES P（即K3/K1）极慢时，稳态平衡基本等于快速平衡 2、 Km的物理意义

当反应速度v=1/2 Vmax时， Km = [S]，

Km的物理意义是：当反应速度达到最大反应速度的一半时底物的浓度。 单位：与底物浓度的单位一致，mol?L-1或mmol?L-1

Km是酶的特征常数之一。一般只与酶的性质有关，与酶的浓度无关。不同的酶Km值不同。

P248 表4-5 一些酶的Km值。 3、 Km与天然底物

如果一个酶有几种底物，则每一种底物各有一个特定的Km，其中Km最小的底物称该酶的最适底物或天然底物。因为Km愈小（达到Vmax一半所需的底物浓度愈小）表示V变化越灵敏底物。

4、 Km、Ks与底物亲和力

Km称米式常数，Km=（K2+K3）／K1 ，从某种意义上讲，Km是ES分解速度（K2+K3）与形成速度（K1）的比值，它包含ES解离趋势（K2／K1）和产物形成趋势（K3／K1）。

Ks称为底物常数，Ks=K2／K1，它是ES的解离常数，只反映ES解离趋势，因此，1/Ks可以表示酶与底物的亲和力大小（ES形成趋势），不难看出，底物亲和力大不一定反应速度大（产物形成趋势，K3／K1） 只有当K2、K1＞＞K3时，Km≈Ks，因此，1/Km只能近似地表示底物亲和力的大小。 问题：

（1） Km越小，底物亲和力越大（X） （2） Ks越小，底物亲和力越大（√）

（3） 天然底物就是亲和力最大的底物（X） （4） 天然底物就是Km值最小的底物（√） 5、 Km与米式方程的实际用途 已知V求[S] 已知[S]求V

相对速度（酶活性中心被占据分数Y）：

当v=Vmax时，表明酶的活性部位已全部被底物占据，v与[S]无关，只和[Et]成正比。当v=1/2 Vmax时，表示活性部位有一半被占据。

设定达到最大反应速度的0.9倍时，所需底物浓度为[S]0.9 [S]0.9=9Km

同理有：[S]0.8=4Km

[S]0.7=2.33Km [S]0.6=1.5Km [S]0.5=1Km [S]0.1=1/9Km [S]0.9 /[S]0.1=81 [S]0.7/[S]0.1=21

（四） Km和Vmax的求解方法 1、 双倒数作图法

要从实验数据所得到的v-[S]曲线来直接决定Vmax是很困难的，也不易求出Km值。 由米式方程两边取倒数：

将实验所得的初速度数据v和[S]取倒数，得各种1/v和1/[S]值，将1/v对1/[S]作图，得 P250 图4-6

上图[S]范围在0.330—2.0Km，最适。

若[S]范围在3.3—20 Km ，直线斜率太小。

若[S]范围在0.033––0.2 Km ，直线斜率太大。

如当Km=1×10-5mol/L时，实验所取底物浓度范围应在0.33×10-5－2.0×10-5mol/L。 一般选底物浓度应考虑能否得到1/[S]的常数增量。

如当选[S]为1.01、1.11、1.25、1.42、1.66、2.0、2.5、3.33、5.0、10时 1/[S]为0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1.0是常数增量。 反之，若选[S]为常数增量1.0、2.0、3.0、4.0、5.0、10时，

1/[S]为0.1、0.111、0.125、0.5、1.0，是非常数增量，点多集中在1/v轴附近。 2、 V—V/[S]作图法 P250 图4-7

三、 多底物的酶促反应

前面讨论的米氏方程（推导米氏方程时用的是单底物），适用于单底物酶促反应，如异构、水解及大部分裂合反应，不适用于多底物反应。

A、B、C表示底物，按照底物与酶的结合顺序，产物则按它们从酶产复合物中释放次序分别用P、Q、R表示。 双底物酶促反应已知有三种机理 1、 有序顺序反应机理

底物A、B与酶结合的顺序是一定的，产物P、Q的释放顺序也是一定的。 P251

举例：P251 乙醇脱氢酶 2、 随机顺序反应机理

底物A、B与酶结合的顺序是随机的，产物P、Q的释放顺序也是随机的。

P252

如糖原磷酸化酶 3、 乒乓反应机理

先结合第一个底物A，释放第一个产物P，酶的构象发生变化，结合第二个底物B，释放第二个产物Q。 P252

举例： 谷丙转氨酶

四、 pH对酶促反应速度的影响 1. pH影响酶活力的因素

①影响酶蛋白构象，过酸或过碱会使酶变性。

②影响酶和底物分子解离状态，尤其是酶活性中心的解离状态，最终影响ES形成。

③影响酶和底物分子中另一些基团解离，这些基团的离子化状态影响酶的专一性及活性中心构象。 2．酶的最适pH和稳定性pH

最适pH：使酶促反应速度达到最大时的介质pH。

酶在试管反应中的最适pH与它所在细胞中的生理pH不一定完全相同，为什么？ 几种酶的最适pH，见P253表4—6。

稳定性pH：在一定pH范围内，酶不会变性失活，此范围称酶的稳定性pH。 图

A．最适pH曲线：最适pH=6.8 B．稳定性pH曲线：pH5~8

曲线B：将酶在不同pH下保温，再调回pH6.8，测定反应速度。

曲线B说明，在pH6.8~8及5~6.8范围内反应速度的降低，不是由于酶蛋白变性失活造成的，而是由于酶或底物形成了不