酶促反應動力學的研究有助於闡明酶的結構與功能的關係，也可為酶作用機理的研究提供數據

；有助於尋找最有利的反應條件，以最大限度地發揮酶催化反應的高效率
；有助於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，當底物濃度大大超過酶的濃度時，酶的濃度與反應速度呈正比關係。

　　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矩形雙曲線（rectangular hyperbola）。

　　zaidiwunongduhendishi，fanyingsudusuidiwunongdudezengjiaerjizhoujiakuai，liangzhechengzhengbiguanxi，biaoxianweiyijifanying。suizhediwunongdudeshenggao
，fanyingsudubuzaichengzhengbilijiakuai，fanyingsuduzengjiadefudubuduanxiajiang。ruguojixujiadadiwunongdu，fanyingsudubuzaizengjia，biaoxianwei0級ji反fan應ying。此ci時shi，無wu論lun底di物wu濃nong度du增zeng加jia多duo大da，反fan應ying速su度du也ye不bu再zai增zeng加jia，說shuo明ming酶mei已yi被bei底di物wu所suo飽bao和he。所suo有you的de酶mei都dou有you飽bao和he現xian象xiang，隻zhi是shi達da到dao飽bao和he時shi所suo需xu底di物wu濃nong度du各ge不bu相xiang同tong而er已yi。

　　（一）米曼氏方程式

　　解釋酶促反應中底物濃度和反應速度關係的最合理學說是中間產物學說。酶首先與底物結合生成酶椀孜鋦春銜？中間產物）
，此複合物再分解為產物和遊離的酶。

　　Michaelis和Menten在前人工作的基礎上，經過大量的實驗，1913年前後提出了反應速度和底物濃度關係的數學方程式

，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
，V是在某一底物濃度時相應的反應速度。當底物濃度很低時
，[S]《Km，則V≌Vmax/Km[S]，反應速度與底物濃度呈正比。當底物濃度很高時，[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。

　　（二）米－曼氏方程式的推導

　　米－曼氏方程式提出後又經riggs和Haldane的充實和發展，經補充和發展的米－曼氏方程工推導如下：

　　（三）米氏常數的意義

　　當反應速度為最大速度一半時，米氏方程可以變換如下：

　　???Vmax=Vmax[S]／Km+[S]

　　??進一步整理可得到：

　　??Km=[S]??

　　可知，Km值等於酶反應速度為最大速度一半時的底物濃度。

　　因為Km=K2+K3／K1，當K2》K3，即ES解離成E和S的速度大大超過分離成E和P的速度時，K3可以忽略不計
，此時Km值近似於ES解離常數KS，此時Km值可用來表示酶對底物的親和力。

　　Km=K2/K1=[E][S]/［ES］=KS??

　　Km值愈大，酶與底物的親和力愈小；Km值愈小，酶與底物親和力愈大。酶與底物親和力大
，表示不需要很高的底物濃度
，便可容易地達到最大反應速度。但是KS值並非在所有酶促反應中都遠小於K2，所以Ks值（又稱酶促反應的底物常數）和Km值的涵義不同，不能互相代替使用。

　　Km值是酶的特征性常數，隻與酶的性質，酶所催化的底物和酶促反應條件（如溫度
、pH
、有無抑製劑等）有關，與酶的濃度無關。酶的種類不同
，Km值不同，同一種酶與不同底物作用時，Km值也不同。各種酶的Km值範圍很廣，大致在10-1～10-6M之間。

　　當K3不遠遠小於K2和K1時，Km表示整個反應的化學平衡的常數。

　　如果Km值已知，任何底物濃度時酶的飽和度（形成中間產物的酶占總酶的比例，saturation fraction fEs）fEs便可計算出來。

　　fES=［ES］／［Et］=K3［ES］／K3［Et］＝V／Vmax=[S]／Km+[S]

　　（四）Km和Vmax的求法

　　從圖中很難精確地測出Km和Vmax.為此人們將米氏方程進行種種變換
，將曲線作圖轉變成直線作圖。

　　1.雙倒數作圖（double?reciprocal plot or Lineweaver?Burk plot）

　　將米氏方程兩邊取倒數，可轉化為下列形式：

　　1／V=Km／Vmax.1／[S]+1／Vmax

　　可知
，1/V對1/[S]的作圖得一直線，其斜率是Km/V，在縱軸上的截距為1/Vmax，橫軸上的截距為-1/Km.此作圖除用來求Km和Vmax值外
，在研究酶的抑製作用方麵還有重要價值。

　　2.V對V〖〗[S][SX）]法（Eadie?Hofstee plot）

　　將米氏方程經移項整理後可寫成

　　VKm+V[S]=Vm[S]

　　V[S]=Vm[S]-VKm

　　故V=Vm-KmV／[S]

　　以V為縱坐標對V／[S]橫坐標作圖，所得直線
，其縱軸的截距為Vmax
，斜率為Km（圖2-11）。

　　必須指出米氏方程隻適用於較為簡單的酶作用過程，對於比較複雜的酶促反應過程，如多酶體係、多底物、多產物
、多中間物等，還不能全麵地籍此概括和說明，必須借助於複雜的計算過程。

　　三、pH對反應速度的影響

　　酶反應介質的pHkeyingxiangmeifenzi，tebieshihuoxingzhongxinshangbixujituandejielichengduhecuihuajituanzhongzhizigongtihuozhizishoutisuoxudelizihuazhuangtai，yekeyingxiangdiwuhefumeidejielichengdu，congeryingxiangmeiyudiwudejiehe。zhiyouzaitedingdepH條件下，酶、底物和輔酶的解離情況，最適宜於它們互相結合，並發生催化作用
，使酶促反應速度達最大值

，這種pH值稱為酶的最適pH（optimum pH）。它和酶的最穩定pH不一定相同，和體內環境的pH也未必相同。

　　動物體內多數酶的最適pH值接近中性
，但也有例外
，如胃蛋白酶的最適pH約1.8
，肝精氨酸酶最適pH約為9.8（見表2-2）。

表2-2 一些酶的最適pH
 

　　最適pH不是酶的特征性常數，它受底物濃度、緩衝液的種類和濃度以及酶的純度等因素的影響。

　　溶液的pH值高於和低於最適pH時都會使酶的活性降低，遠離最適pH值時甚至導致酶的變性失活。測定酶的活性時，應選用適宜的緩衝液，以保持酶活性的相對恒定。

　　四
、溫度對反應速度的影響

　　huaxuefanyingdesudusuiwenduzenggaoerjiakuai。danmeishidanbaizhi，kesuiwendudeshenggaoerbianxing。zaiwendujiaodishi
，qianyiyingxiangjiaoda，fanyingsudusuiwendushenggaoerjiakuai，yibandishuo
，wendumeishenggao10℃，反應速度大約增加一倍。但溫度超過一定數值後
，酶受熱變性的因素占優勢，反應速度反而隨溫度上升而減緩，形成倒V形或倒U形曲線。在此曲線頂點所代表的溫度，反應速度最大，稱為酶的最適溫度（optimum temperature）。

　　從動物組織提取的酶，其最適溫度多在35℃～40℃之間，溫度升高到60℃以上時，大多數酶開始變性，80℃以(yi)上(shang)，多(duo)數(shu)酶(mei)的(de)變(bian)性(xing)不(bu)可(ke)逆(ni)。酶(mei)的(de)活(huo)性(xing)雖(sui)然(ran)隨(sui)溫(wen)度(du)的(de)下(xia)降(jiang)而(er)降(jiang)低(di)，但(dan)低(di)溫(wen)一(yi)般(ban)不(bu)破(po)壞(huai)酶(mei)。溫(wen)度(du)回(hui)升(sheng)後(hou)，酶(mei)又(you)恢(hui)複(fu)活(huo)性(xing)。臨(lin)床(chuang)上(shang)低(di)溫(wen)麻(ma)醉(zui)就(jiu)是(shi)利(li)用(yong)酶(mei)的(de)這(zhe)一(yi)性(xing)質(zhi)以(yi)減(jian)慢(man)組(zu)織(zhi)細(xi)胞(bao)代(dai)謝(xie)速(su)度(du)，提(ti)高(gao)機(ji)體(ti)對(dui)氧(yang)和(he)營(ying)養(yang)物(wu)質(zhi)缺(que)乏(fa)的(de)耐(nai)受(shou)體(ti)，有(you)利(li)於(yu)進(jin)行(xing)手(shou)術(shu)治(zhi)療(liao)。

　　meidezuishiwendubushimeidetezhengxingchangshu，zheshiyinweitayufanyingsuoxushijianyouguan
，bushiyigegudingdezhi。meikeyizaiduanshijianneinaishoujiaogaodewendu，xiangfan，yanchangfanyingshijian，zuishiwendubianjiangdi。

　　五、抑製劑對反應速度的影響

　　凡能使酶的活性下降而不引起酶蛋白變性的物質稱做酶的抑製劑（inhibitor）。使酶變性失活（稱為酶的鈍化）的因素如強酸
、強堿等

，不屬於抑製劑。通常抑製作用分為可逆性抑製和不可逆性抑製兩類。

　　（一）不可逆性抑製作用（irreversible inhibition）

　　不bu可ke逆ni性xing抑yi製zhi作zuo用yong的de抑yi製zhi劑ji，通tong常chang以yi共gong價jia鍵jian方fang式shi與yu酶mei的de必bi需xu基ji團tuan進jin行xing不bu可ke逆ni結jie合he而er使shi酶mei喪sang失shi活huo性xing，按an其qi作zuo用yong特te點dian，又you有you專zhuan一yi性xing及ji非fei專zhuan一yi性xing之zhi分fen。

　　1.非專一性不可逆抑製

　　yizhijiyumeifenzizhongyileihuojileijituanzuoyong

，bulunshibixujituanyufou
，jiekegongjiajiehe，youyuqizhongbixujituanyebeiyizhijijiehe，congerdaozhimeideshihuo。mouxiezhongjinshu（Pb++、Cu++、Hg++）及對氯汞苯甲酸等，能與酶分子的巰基進行不可逆適合
，許多以巰基作為必需基團的酶（通稱巰基酶），會因此而遭受抑製，屬於此種類型。用二巰基丙醇（british anti?lewisite，BAL）或二巰基丁二酸鈉等含巰基的化合物可使酶複活。

　　2.專一性不可逆抑製

　　cishuyizhijizhuanyidizuoyongyumeidehuoxingzhongxinhuoqibixujituan，jinxinggongjiajiehe，congeryizhimeidehuoxing。youjilinshachongjinengzhuanyizuoyongyudanjianzhimeihuoxingzhongxindesiansuancanji，shiqilinxianhuaerbukeniyizhimeidehuoxing。dangdanjianzhimeibeiyoujilinshachongjiyizhihou

，danjiannengshenjingmoshaofenmideyixiandanjianbunengjishifenjie
，guoduodeyixiandanjianhuidaozhidanjiannengshenjingguoduxingfendezhengzhuang。jielindingdengyaowukeyuyoujilinshachongjijiehe，shimeiheyoujilinshachongjifenlierfuhuo。

　　（二）可逆性抑製（reversible inhibition）

　　yizhijiyumeiyifeigongjiajianjiehe

，zaiyongtouxidengwulifangfachuquyizhijihou，meidehuoxingnenghuifu，jiyizhijiyumeidejieheshikenide。zheleiyizhijidazhikefenweiyixiaerlei。

　　1.競爭性抑製（competitive inhibition）

　　（1）含義和反應式

　　抑製劑I和底物S對遊離酶E的結合有競爭作用，互相排斥

，已結合底物的ES複合體，不能再結合I.同樣已結合抑製劑的EI複合體
，不能再結合S.?

　　抑製劑I在化學結構上與底物S個相似
，能與底物S競爭酶E分子活性中心的結合基團，因此
，抑製作用大小取決於抑製劑與底物的濃度比
，加大底物濃度
，可使抑製作用減弱。

　　例如，丙二酸、蘋果酸及草酰乙酸皆和琥珀酸的結構相似，是琥珀酸脫氫酶的競爭性抑製劑。

　　（2）反應速度公式及作圖

　　按米氏公式推導方法，也可演算出競爭性抑製時
，抑製劑、底物和反應速度之間的動力學關係及其雙倒數方程式為：

　　有競爭性抑製劑存在的曲線與無抑製劑的曲線相交於縱坐標I/Vmax處，但橫坐標的截距，因競爭性抑製存在變小

，說明該抑製作用，並不影響酶促反應的最大速度，而使Km值變大。

　　很多藥物都是酶的競爭性抑製劑。例如磺胺藥與對氨基苯甲酸具有類似的結構，而對氨基苯甲酸、二(er)氫(qing)喋(die)呤(ling)及(ji)穀(gu)氨(an)酸(suan)是(shi)某(mou)些(xie)細(xi)菌(jun)合(he)成(cheng)二(er)氫(qing)葉(ye)酸(suan)的(de)原(yuan)料(liao)

，後(hou)者(zhe)能(neng)轉(zhuan)變(bian)為(wei)四(si)氫(qing)葉(ye)酸(suan)
，它(ta)是(shi)細(xi)菌(jun)合(he)成(cheng)核(he)酸(suan)不(bu)可(ke)缺(que)少(shao)的(de)輔(fu)酶(mei)。由(you)於(yu)磺(huang)胺(an)藥(yao)是(shi)二(er)氫(qing)葉(ye)酸(suan)合(he)成(cheng)酶(mei)的(de)競(jing)爭(zheng)性(xing)抑(yi)製(zhi)劑(ji)

，進(jin)而(er)減(jian)少(shao)菌(jun)體(ti)內(nei)四(si)氫(qing)葉(ye)酸(suan)的(de)合(he)成(cheng)，使(shi)核(he)酸(suan)合(he)成(cheng)障(zhang)礙(ai)，導(dao)致(zhi)細(xi)菌(jun)死(si)亡(wang)。抗(kang)菌(jun)增(zeng)效(xiao)劑(ji)-甲氧苄氨嘧啶（TMP）能特異地抑製細菌的二氫葉酸還原為四氫葉酸
，故能增強磺胺藥的作用。

　　2.非競爭性抑製（non-competitive inhibition）

　　（1）含義和反應式

　　抑製劑I和底物S與酶E的結合完全互不相關，既不排斥
，也不促進結合，抑製劑I可以和酶E結合生成EI，也可以和ES複合物結合生成ESI.底物S和酶E結合成ES後
，仍可與I結合生成ESI，但一旦形成ESI複合物，再不能釋放形成產物P.

　　I和S在結構上一般無相似之處，I常與酶分子上結合基團以外的化學基團結合，這種結合並不影響底物和酶的結合，增加底物濃度並不能減少I對酶的抑製程度。

　　（2）反應速度公式及作圖

　　按米氏公式推導方法可演算出非競爭性抑製時

，抑製劑
、底物濃度和反應速度之間動力學關係：

　　有非競爭性抑製劑存在的曲線與無抑製劑存在的曲線相交於橫坐標－1/Km處
，縱坐標截距
，因非競爭性抑製劑的存在而變大，說明該抑製作用，並不影響底物與酶的親和力
，而使酶促最大反應速度變小。

　　如賴氨酸是精氨酸酶的競爭性抑製劑，而中性氨基酸（如丙氨酸）則是非競爭性抑製劑。

　　總上所述，酶的競爭性和非競爭性抑製可通過雙倒數作圖加以區別。Vmax不因競爭性抑製劑的存在而改變，Km則不因非競爭性抑製劑的存在而改變。

　　六、激活劑對酶促反應速度的影響

　　能使酶活性提高的物質，都稱為激活劑（activator），其中大部分是離子或簡單的有機化合物。如Mg++是多種激酶和合成酶的激活劑
，動物唾液中的α-澱粉酶則受Cl-的激活。