米氏方程 - 概述
底物浓度对酶促反应速度的影响
实验发现,许多酶催化反应,若其他条件保持恒定,反应速率(v)取决于酶浓度([E])和底物浓度([S])。如果[E]保持不变,当改变[S]时,v呈现复杂的变化过程。
表
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示一个酶促反应的起始速度(v)与底物浓度(【S】)关系的速度方程,v=Vmax【S】/(Km+【S】)。
如在一定[E]下,将[S]与v作图,呈现双曲线。
从图所见,在[S]较低时,v与[S]之间呈正比关系,表现为一级反应。随着[S]的增加,v不再按正比关系增加,而表现为混合级反应。当[S]达到一定值后,若再增加[S],v将趋于恒定,不再受[S]的影响,曲线表现为零级反应。
根据酶反应的中间产物学说,底物浓度对反应速率的影响可设想为:当底物浓度较低时,酶的活性中心没有全部与底物结合,反应速率随着底物浓度的增加而增加。当底物浓度加大到可占据全部酶的活性中心时,反应速率达到最大值,即酶活性中心被底物所饱和。此时如继续增加底物浓度,不会使反应速率再增加。
针对[S]-v的这种特征性关系,并归纳出能合理解释底物浓度与反应速率间的定量关系的数学式,后人称之为米氏方程:
v=Vmax【S】/(Km+【S】)。
式中:v为反应速率,Vmax为最大反应速率,[S]为底物浓度,Km称米氏常数。
米氏方程 - Km与Vmax的意义
1.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。,单位为摩尔/升(mol/L) 。Km是酶极为重要的动力学参数,其物理含义是指ES复合物消失速度(k-1 + K+2)与形成速度(k+1)之比,其数值为酶促反应达到最大反应速度一半时的底物浓度,即当 时,[S] =Km。当pH、温度、离子强度不变时,Km是恒定的。对于大多数酶来说,Km值在10-1~10-11mol·L-1范围内。
2.Km值可用来表示酶对底物的亲和力。鉴别酶的最适底物:同一种酶有几个底物,就有几个Km,Km值的大小,可以近似地表示酶和底物亲和力,从Km的物理含义可以看出,Km值大,意味着酶和底物亲和力小,反之则大。因此,对于一个专一性较低的酶,作用于多种底物时,各底物与该酶的Km值则有差异,具有最小的Km就是该酶的最适底物或称天然底物。
3.Km值是酶的特征性常数之一,只与酶的结构、酶所催化的底物和反映环境有关,与酶的浓度无关。
4.Vmax是酶完全被底物饱和时的反应速度,与酶浓度呈正比。Vmax虽不是酶的特征常数,但当酶浓度一定,而且当[S]>[E0]的假定条件下,对酶的特定底物而言,Vmax是一定的。
药用酶筛选的应用:为了鉴定不同菌株来源的天冬酰胺酶对治疗白血病的疗效,可以测定不同菌株的天冬酰胺酶对天冬酰胺的Km值,从中选用Km值较小的酶,因此这不仅是评价药用酶的理论基础之一,也是选用药用酶来源的依据。[1]