化學反應的兩個基本問題：反應進行的方向、可能性和限度反應進行的速率和反應機制一、有關化學動力學概念化學熱力學化學動力學目前一頁\總數八十六頁\編于九點（一）基元反應和化學計量方程（二）化學反應的速率方程基元反應瞬時速率：基元反應速率方程：

目前二頁\總數八十六頁\編于九點（三）反應分子數和反應級數1.反應分子數：反應中真正相互作用的分子的數目。單分子反應：AP雙分子反應：A+BP+Q

反應級數：速率方程中反應物濃度的指數或指數和。目前三頁\總數八十六頁\編于九點單分子反應v=kc雙分子反應v=kc1c2c、c1、c2：反應物濃度（mol/l）

k：比例常數/反應速率常數目前四頁\總數八十六頁\編于九點2.反應級數能以v=kc表示，為一級反應；能以v=kc1c2表示，則為二級反應；v與反應物濃度無關，則為零級反應。雙分子反應、一級反應目前五頁\總數八十六頁\編于九點（四）各級反應的特征

1.一級反應：

反應速率與反應物濃度的一次方成正比。v=kc目前六頁\總數八十六頁\編于九點C0C0/20t?[P]Ct反應物的消耗產物的增加半衰期t1/2：有一半反應物轉化為產物所需的時間lnC0lnC0/20t?Ctk當t=t?時，c=1/2c0,則t?＝0.693／k,即半衰期與反應物的初濃度無關。目前七頁\總數八十六頁\編于九點2.二級反應：v=k（a-x）（b–x）a、b：反應物A、B的初濃度

x：t時已發生反應的物質濃度

（a-x）、（b–x）：t時后A、B的濃度目前八頁\總數八十六頁\編于九點3.零級反應：v=k一級反應：半衰期與反應物的初濃度無關二級反應：半衰期與反應物的初濃度成反比零級反應：半衰期與反應物的初濃度成正比目前九頁\總數八十六頁\編于九點E+SESP+Ek1k2k3二、中間絡合物學說

k4三個假設：（1）E與S形成ES復合物的反應是快速平衡反應，而ES分解為E及P的反應為慢反應，反應速度取決于慢反應即

V＝k3[ES]。（2）S的總濃度遠遠大于E的總濃度，因此在反應的初始階段，S的濃度可認為不變即[S]＝[St]。（3）P→0忽略這步反應目前十頁\總數八十六頁\編于九點三、底物濃度對酶反應速率的影響（一）底物濃度對酶反應速率的影響（文字描述）1、底物濃度低時，反應速率與底物成正比，為一級反應。2、底物濃度較高時，反應速率隨底物濃度升高而增加，但不成正比，為混合級反應。3、底物濃度達到某一恒定值時，反應速率達到最大，不在增加。為零級反應。目前十一頁\總數八十六頁\編于九點（二）反應速度與底物濃度關系的數學方程式——米氏方程（方程描述)ＶVmax[S]Km+[S]＝──[S]：底物濃度V：不同[S]時的反應速度Vmax：最大反應速度(maximumvelocity)

Ｋm：米氏常數(Michaelisconstant)

目前十二頁\總數八十六頁\編于九點關于米氏方程的推導與發展？（了解）E+SESP+Ek1k2k3Km=

k2+k3k1米氏常數目前十三頁\總數八十六頁\編于九點穩態時ES濃度不變反應速度：V0=k3[ES](Ⅲ)最大反應速度：Vm=k3[Et](Ⅳ)ES的生成速度=消耗速度k1[E][S]=k2[ES]+k3[ES](Ⅰ)E的質量平衡方程[E]=[Et]-[ES](Ⅱ)E+SESP+Ek1k2k3目前十四頁\總數八十六頁\編于九點目前十五頁\總數八十六頁\編于九點E+SESP+Ek1k2k3V=V0[S]Km+[S]Km=

k2+k3k1米氏常數目前十六頁\總數八十六頁\編于九點

a.當[S]很小時V=V[S]/Km一級反應米氏曲線b.當[S]很大時V=V[S]/[S]=V0級反應混合級（三）米氏曲線（圖形描述）目前十七頁\總數八十六頁\編于九點（四）動力學參數的意義1、米氏常數Km的意義Km＝[S]（1）定義：Km值等于酶促反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度，單位是mol/L。2＝Km+[S]VmaxVmax[S]VmaxV[S]KmVmax/2目前十八頁\總數八十六頁\編于九點（四）動力學參數的意義1、米氏常數Km的意義（2）意義：對于簡單的二步反應，Km的意義是真實解離常數；對于多步反應，Km的意義是表觀解離常數。目前十九頁\總數八十六頁\編于九點

其它：①Km是酶的特性常數：

與pH、溫度、離子強度、酶及底物種類有關，與酶濃度無關，可以鑒定酶。酶底物Km(mmol/L)脲酶尿素25溶菌酶6-N-乙酰葡萄糖胺0.006葡萄糖-6-磷酸脫氫酶6-磷酸-葡萄糖0.058胰凝乳蛋白酶苯甲酰酪氨酰胺2.5甲酰酪氨酰胺12.0乙酰酪氨酰胺32.0目前二十頁\總數八十六頁\編于九點②可以判斷酶的專一性和天然底物Km值最小的底物——最適底物/天然底物1/Km近似表示酶對底物的親和力：1/Km越大、親和力越大目前二十一頁\總數八十六頁\編于九點Km=

k2+k3k1Km≈k2（分離能力）/k1（親合能力）E+SESP+Ek1k2k3Km越小，親和力越強。[S]很小時，反應速度就能達到很大。性能優，代謝中這類酶更為重要k2>>k3時E+SESP+Ek1k2k3目前二十二頁\總數八十六頁\編于九點④Km可幫助判斷某代謝反應的方向和途徑催化可逆反應的酶對正/逆兩向底物Km不同——Km較小者為主要底物③根據Km：判斷某[s]時v與Vmax的關系判斷抑制劑的類型目前二十三頁\總數八十六頁\編于九點（2）Vmax和k3（kcat)的意義一定酶濃度下，酶對特定底物的Vmax也是一個常數。[S]很大時，Vmax＝k3[E]。k3表示當酶被底物飽和時，每秒鐘每個酶分子轉換底物的分子數，——又稱為轉換數、催化常數kcatkcat越大，酶的催化效率越高目前二十四頁\總數八十六頁\編于九點（3）kcat/km的意義：V=Vmax[S]Km+[S]∵Vmax=kcat[Et]∴V=kcat[Et][S]Km+[S]當[S]<<Km時，[E]＝[Et]目前二十五頁\總數八十六頁\編于九點是E和S反應形成產物的表觀二級速率常數。其大小可用于比較酶的催化效率。kcat/km＝

kcat/km的上限為k1,即生成ES的速率，即酶的催化效率不超過E和S形成ES的結合速率kcat/km的大小可以比較不同酶或同一種酶催化不同底物的催化效率（催化效率指數、專一性常數）。目前二十六頁\總數八十六頁\編于九點（1）Lineweaver-Burk雙倒數作圖法（五）Km與Vm的求取林-貝氏方程目前二十七頁\總數八十六頁\編于九點目前二十八頁\總數八十六頁\編于九點（2）Eadie-Hofstee作圖法目前二十九頁\總數八十六頁\編于九點vV[S]Vmax斜率－Km目前三十頁\總數八十六頁\編于九點四、多底物的酶促反應動力學分為單底物、雙底物和三底物反應1.酶促反應按底物分子數分類：目前三十一頁\總數八十六頁\編于九點①有序反應（orderedreactions）先導底物釋放釋放A和Q競爭地與自由酶結合（1）序列反應或單置換反應2.多底物反應按動力學機制分類：目前三十二頁\總數八十六頁\編于九點②隨機反應（randomreactions）如肌酸激酶使肌酸磷酸化的反應目前三十三頁\總數八十六頁\編于九點AAEPE`PEE`QEQEBB

A和Q競爭自由酶E形式B和P競爭修飾酶形式E’A和Q不同E’結合B和P也不與E結合。(2)乒乓反應或雙－置換反應目前三十四頁\總數八十六頁\編于九點3.雙底物反應的動力學方程（1）序列機制的底物動力學方程及動力學圖——在B的濃度達到飽和時A的米氏常數——在A的濃度達到飽和時B的米氏常數——底物A與酶結合的解離常數——底物A、B都達到飽和時最大反應速率目前三十五頁\總數八十六頁\編于九點目前三十六頁\總數八十六頁\編于九點（2）乒乓機制的底物動力學方程及動力學圖——在B的濃度達到飽和時A的米氏常數——在A的濃度達到飽和時B的米氏常數——底物A、B都達到飽和時最大反應速率目前三十七頁\總數八十六頁\編于九點目前三十八頁\總數八十六頁\編于九點五、影響酶促反應速率的其它因素目前三十九頁\總數八十六頁\編于九點

（一）pH對酶反應的影響最適pH時的酶活力最大最適pH因酶而異，多數酶在7.0左右是酶的特性之一，但不是特征常數pH最適pHv影響目前四十頁\總數八十六頁\編于九點原因：過酸過鹼導致酶蛋白變性影響酶分子解離狀態、影響酶的活性中心構象影響底物分子解離狀態目前四十一頁\總數八十六頁\編于九點（二）溫度對酶反應的影響影響：1、在達到最適溫度以前，反應速度隨溫度升高而加快。2、在達到最適溫度以后，反應速度隨溫度升高而下降。目前四十二頁\總數八十六頁\編于九點原因：溫度升高，活化分子越多，反應速度快；當溫度過高，酶變性，反應速度下降。目前四十三頁\總數八十六頁\編于九點幾個概念：

溫度系數：最適溫度：

酶的最適溫度不是一個固定不變的常數。最適溫度動物酶35~40℃植物酶40~50℃微生物大部分40~50℃個別高溫菌90℃以上目前四十四頁\總數八十六頁\編于九點（三）激活劑對酶反應的影響定義：凡是能提高酶活性的物質，稱為酶的激活劑（activator）類別

金屬離子：K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+、Co2+、Fe2+陰離子：

Cl-、Br-

有機分子還原劑：抗壞血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽金屬螯合劑：EDTA目前四十五頁\總數八十六頁\編于九點六、酶的抑制作用抑制劑：使酶促反應速率減慢或完全停止的物質。抑制作用：抑制劑與酶的必需基因結合，而降低酶活力甚至使酶完全喪失活性的效應。（有選擇性）失活作用：使酶Pr變性而引起酶活力喪失。無選擇性。（一）抑制作用的概念1、概念目前四十六頁\總數八十六頁\編于九點2、抑制程度的表示方法V0：Vi：不加入抑制劑時的反應速率加入抑制劑后的反應速率以反應速率的變化表示目前四十七頁\總數八十六頁\編于九點1.相對活力（殘余活力分數）ViV02.抑制分數指被抑制而失去活力的分數V0Vi目前四十八頁\總數八十六頁\編于九點研究意義：研究酶的作用機理確定代謝途徑研制殺蟲劑、藥物

目前四十九頁\總數八十六頁\編于九點不可逆抑制與可逆抑制（二）抑制作用的類型目前五十頁\總數八十六頁\編于九點抑制作用可通過透析等方法除去。原因：非共價鍵結合根據抑制劑與底物的關系競爭性抑制(competitiveinhibition)非競爭性抑制(non-competitiveI.）反競爭性抑制(uncompetitiveI.)

1、可逆抑制：目前五十一頁\總數八十六頁\編于九點

競爭性抑制作用目前五十二頁\總數八十六頁\編于九點目前五十三頁\總數八十六頁\編于九點【舉例】

丙二酸與琥珀酸競爭琥珀酸脫氫酶琥珀酸琥珀酸脫氫酶FADFADH2延胡索酸琥珀酸目前五十四頁\總數八十六頁\編于九點磺胺類藥物的抑菌機制：與對氨基苯甲酸競爭二氫葉酸合成酶二氫蝶呤啶＋對氨基苯甲酸＋谷氨酸二氫葉酸合成酶二氫葉酸目前五十五頁\總數八十六頁\編于九點利用競爭性抑制是藥物設計主要思路磺胺類藥抗菌機理：（與對氨基苯甲酸是結構類似物）競爭性抑制細菌葉酸形成，抑制細菌繁殖人通過食物直接補充葉酸，對人無毒害。目前五十六頁\總數八十六頁\編于九點反競爭性抑制作用目前五十七頁\總數八十六頁\編于九點目前五十八頁\總數八十六頁\編于九點目前五十九頁\總數八十六頁\編于九點非競爭性抑制作用目前六十頁\總數八十六頁\編于九點目前六十一頁\總數八十六頁\編于九點2、不可逆抑制作用：

抑制劑與酶必需基團以牢固的共價鍵相連很多為劇毒物質重金屬、有機磷、有機汞、有機砷、氰化物、青霉素、毒鼠強等。目前六十二頁\總數八十六頁\編于九點應用舉例有機磷化合物（敵百蟲、沙林）目前六十三頁\總數八十六頁\編于九點乙酰膽堿酯酶OHPOC2H5OC2H5S有機磷農藥部分目前六十四頁\總數八十六頁\編于九點膽堿酯酶膽堿乙酰膽堿積累導致神經中毒癥狀目前六十五頁\總數八十六頁\編于九點ROOROOROXROO—EP+E—OHP+HX有機磷化合物羥基酶磷酰化酶(失活)酸ROOROO—EP+-CHNOH磷酰化酶(失活)N+CH3-CH