1、1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式,即米曼氏方程式,简称米氏方程式(Michaelis equation)。,S: 底物浓度 V: 不同S时的反应速度 Vmax: 最大反应速度 m: 米氏常数,2.2 酶促反应的动力学方程式,1925年Briggs和Haldame对米氏方程作了一次重要的修正,提出了恒态的概念。,所谓恒态是指反应进行一定时间后,ES的生成速度和ES的分解速度相等,亦即ES的净生成速度为零,此时ES的浓度不再改变,达到恒态,也称稳态。,中间产物,2.2.1 米氏方程的推导,米曼氏方程式推导基于2个假设: 1、因为研究的是初速度,P的量
2、很小,由P+E ES可以忽略不记。 2、在反应的初始阶段,S远远大于E,S ESS,基本前提:中间复合物学说,米氏方程 1913年,德国化学家Michaelis和Menten根据中间产物学说对酶促反映的动力学进行研究,推导出了表示整个反应中底物浓度和反应速度关系的著名公式,称为米氏方程。,Km 米氏常数 Vmax 最大反应速度,根据中间产物学说,酶促反应分两步进行:,米氏方程的推导:,当反应速度为最大反应速度一半时,KmS,Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度,单位是mmol/L。,2.2.2 动力学参数的意义, Km是酶的一个特征性常数,只与酶的性质有关,与酶的浓度无关 。,
3、0.15,(1)米氏常数的意义, 如酶能催化几种不同的底物,对每种底物都有一个特定的Km值,其中Km值最小的称该酶的最适底物。, 当k2k3时, Km近似=k2/k1, 1/Km可表示酶与底物之间的亲和力: 1/Km值大表示亲和程度大; 1/Km值小表示亲和程度小。,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(K2K1)和产物形成趋势(K3K1)。 Ks是底物常数,只反映ES解离趋势(底物亲和力),1/Ks可以准确表示酶与底物的亲和力大小。 只有当K1 、 K2K3时,KmKs,因此,1/Km只能近似地表示底物亲和力的大小。 底物亲和力大不一定反应速度大(反应
4、速度更多地与产物形成趋势K3K1有关), 若已知某个酶的Km值,可以计算在某一个底物浓度时,反应速度相当于最大反应速度的百分率。,(2)Vmax和k3(kcat)的意义,在一定的酶浓度下,Vmax是一个常数,它只与底物的种类及反应条件有关。,当S很大时,Vmax=K3 E,K3代表酶被底物饱和时每秒钟每个酶分子转换底物的分子数,称为转换数(或催化常数,Kcat),表明酶的最大催化效率。,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。 乳糖脱氢酶转换数为1000/秒,则它的催化周期为10-3秒,(3) Kcat/Km 的意义,在生理条件下, S/Km=0.011.0,SKm 时:,Kcat/Km的上限是K1,即生成ES复合物的速度(酶促反应的速度不会超过ES的形成速度K1,在水相中不会超过108109),只有Kcat/Km可以客观地比较不同的酶或同一种酶催化不同底物的催化效率,Km除了与底物类别有关,还与pH、温度有关, 所以Km是一个物理常数,是对一定的底物、一定的pH、一定的温度而言的。不同条件下具有不同的Km值。,