酶促反應動力學(kinetics of enzyme-catalyzed reactions)是研究酶促反應速度及其影響因素的科學。這些因素主要包括酶的濃度、底物的濃度、pH、溫度、抑制劑和激活劑等。在研究某一因素對酶促反應速度的影響時,應該維持反應中其它因素不變,而只改變要研究的因素。但必須注意,酶促反應動力學中所指明的速度是反應的初速度,因為此時反應速度與酶的濃度呈正比關系,這樣避免了反應產(chǎn)物以及其他因素的影響。
酶促反應動力學的研究有助于闡明酶的結構與功能的關系,也可為酶作用機理的研究提供數(shù)據(jù);有助于尋找最有利的反應條件,以最大限度地發(fā)揮酶催化反應的高效率;有助于了解酶在代謝中的作用或某些藥物作用的機理等,因此對它的研究具有重要的理論意義和實踐意義。
一、酶濃度對反應速度的影響
在一定的溫度和pH條件下,當?shù)孜餄舛却蟠蟪^酶的濃度時,酶的濃度與反應速度呈正比關系(圖2-7)。
二、底物濃度對反應速度的影響
在酶的濃度不變的情況下,底物濃度對反應速度影響的作用呈現(xiàn)矩形雙曲線(rectangular hyperbola)(圖2-8)。
圖2-7 酶濃度對反應初速度的影響
圖2-8 底物濃度對反應初速度的影響
在底物濃度很低時,反應速度隨底物濃度的增加而急驟加快,兩者呈正比關系,表現(xiàn)為一級反應。隨著底物濃度的升高,反應速度不再呈正比例加快,反應速度增加的幅度不斷下降。如果繼續(xù)加大底物濃度,反應速度不再增加,表現(xiàn)為0級反應。此時,無論底物濃度增加多大,反應速度也不再增加,說明酶已被底物所飽和。所有的酶都有飽和現(xiàn)象,只是達到飽和時所需底物濃度各不相同而已。醫(yī)學.全在線m.zxtf.net.cn
(一)米曼氏方程式
解釋酶促反應中底物濃度和反應速度關系的最合理學說是中間產(chǎn)物學說。酶首先與底物結合生成酶椀孜鋦春銜?中間產(chǎn)物),此復合物再分解為產(chǎn)物和游離的酶。
Michaelis和Menten在前人工作的基礎上,經(jīng)過大量的實驗,1913年前后提出了反應速度和底物濃度關系的數(shù)學方程式,即著名的米椔戲匠淌?michaelis menten equation).
V=Vmax[S]/Km+[S]
Vmax指該酶促反應的最大速度,[S]為底物濃度,Km是米氏常數(shù),V是在某一底物濃度時相應的反應速度。當?shù)孜餄舛群艿蜁r,[S]《Km,則V≌Vmax/Km[S],反應速度與底物濃度呈正比。當?shù)孜餄舛群芨邥r,[S]》Km,此時V≌Vmax,反應速度達最大速度,底物濃度再增高也不影響反應速度(圖2-9)。
圖2-9 酶與不同濃度的底物相互作用模式