米氏方程概述
v=Vmax×[S]/(Km+[S]),
这个方程称为Michaelis-Menten 方程,是在假定存在一个稳态反应条件下推导出来的,其中 Km 值称为米氏常数,Vmax 是酶被底物饱和时的反应速度,[S]为底物浓度。由此可见Km 值的物理意义为反应速度(v )达到1/2Vmax时的底物浓度(即Km=[S]),单位一般为mol/L,只由酶的性质决定,而与酶的浓度无关。可用Km 的值鉴别不同的酶。
当底物浓度非常大时,反应速度接近于一个恒定值。在曲线的这个区域,酶几乎被底物饱和,反应相对于底物S 是个零级反应。就是说再增加底物对反应速度没有什么影响。反应速度逐渐趋近的恒定值称为最大反应速度Vmax 。对于给定酶量的Vmax 可以定义为处于饱和底物浓度的起始反应速度n 。对于反应曲线的这个假一级反应区的速度方程可写成一种等价形式:
n (饱和时)=Vmax=k[E][S]0=k[E]total=k cat[ES]
速度常数k 等于催化常数k cat,k cat是ES 转化为游离的E 和产物的速度常数。饱和时,所有的E 都是以ES 存在。方程(3.2)中还有另一个简单的关系式:Vmax=k cat [E]total。从中得出:k cat=Vmax / [E]total。k cat的单位是s -1。催化常数可以衡量一个酶促反应的快慢。
米氏常数Km 是酶促反应速度n 为最大酶促反应速度值一半时的底物浓度。这可通过用[S]取代米氏方程中的Km 证明,通过计算可得n=Vmax /2。
(1)Km 和Vmax 的意义
① 当ν=Vmax/2时,Km=[S]。因此,Km 等于酶促反应速度达最大值一半时的底物浓度。
② 当k-1>>k+2时,Km=k-1/k+1=Ks。因此,Km 可以反映酶与底物亲和力的大小,即Km 值越小,则酶与底物的亲和力越大;反之,则越小。 ③ Km 可用于判断反应级数:
当[S]
当[S]>100Km时,ν=Vmax,反应为零级反应,即反应速度与底物浓度无关;
当0.01Km
④ Km 是酶的特征性常数:在一定条件下,某种酶的Km 值是恒定的,因而可以通过测定不同酶(特别是一组同工酶)的Km 值,来判断是否为不同的酶。
⑤ Km 可用来判断酶的最适底物:当酶有几种不同的底物存在时,Km 值最小者,为该酶的最适底物。
⑥ Km 可用来确定酶活性测定时所需的底物浓度:
当[S]=10Km时,ν=91%Vmax,为最合适的测定酶活性所需的底物浓度。 ⑦ Vmax 可用于酶的转换数的计算:当酶的总浓度和最大速度已知时,可计算出酶的转换数,即单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。
Km 和Vmax 的测定:主要采用Lineweaver-Burk Hanes 作图法。
(2) 双倒数作图
酶促反应中的Km 和Vmax 值有几种测量方法。
固定反应中的酶浓度,然后分析几种不同底物浓度下的起始速度,就可获得Km 和Vmax 值。但直接从起始速度对底物浓度的图中确定Km 或Vmax 值是很困难的,因为曲线接近Vmax 时是个渐进过程。
所以通常都是利用米氏方程的转换形式求出Km 和Vmax 值。
常用的米氏方程转换形式是Lineweaver-Burk 方程,也称为双倒数方程。 使1/ v 对1/[S]作图,可以获得一条直线。从直线与x 轴的截距可以得到1/Km的绝对值;而1/Vmax是直线与y 轴的截距。双倒数作图直观、容易理解,为酶抑制研究提供了易于识别的图形。
(3) 抑制作用的影响 竞争性抑制
Km 值增大,Vmax 值不变 非竞争性抑制
Km 值不变,Vmax 值变小 反竞争性抑制
Km 值变小,Vmax 值变小,但Vmax/Km值不变
米氏方程概述
v=Vmax×[S]/(Km+[S]),
这个方程称为Michaelis-Menten 方程,是在假定存在一个稳态反应条件下推导出来的,其中 Km 值称为米氏常数,Vmax 是酶被底物饱和时的反应速度,[S]为底物浓度。由此可见Km 值的物理意义为反应速度(v )达到1/2Vmax时的底物浓度(即Km=[S]),单位一般为mol/L,只由酶的性质决定,而与酶的浓度无关。可用Km 的值鉴别不同的酶。
当底物浓度非常大时,反应速度接近于一个恒定值。在曲线的这个区域,酶几乎被底物饱和,反应相对于底物S 是个零级反应。就是说再增加底物对反应速度没有什么影响。反应速度逐渐趋近的恒定值称为最大反应速度Vmax 。对于给定酶量的Vmax 可以定义为处于饱和底物浓度的起始反应速度n 。对于反应曲线的这个假一级反应区的速度方程可写成一种等价形式:
n (饱和时)=Vmax=k[E][S]0=k[E]total=k cat[ES]
速度常数k 等于催化常数k cat,k cat是ES 转化为游离的E 和产物的速度常数。饱和时,所有的E 都是以ES 存在。方程(3.2)中还有另一个简单的关系式:Vmax=k cat [E]total。从中得出:k cat=Vmax / [E]total。k cat的单位是s -1。催化常数可以衡量一个酶促反应的快慢。
米氏常数Km 是酶促反应速度n 为最大酶促反应速度值一半时的底物浓度。这可通过用[S]取代米氏方程中的Km 证明,通过计算可得n=Vmax /2。
(1)Km 和Vmax 的意义
① 当ν=Vmax/2时,Km=[S]。因此,Km 等于酶促反应速度达最大值一半时的底物浓度。
② 当k-1>>k+2时,Km=k-1/k+1=Ks。因此,Km 可以反映酶与底物亲和力的大小,即Km 值越小,则酶与底物的亲和力越大;反之,则越小。 ③ Km 可用于判断反应级数:
当[S]
当[S]>100Km时,ν=Vmax,反应为零级反应,即反应速度与底物浓度无关;
当0.01Km
④ Km 是酶的特征性常数:在一定条件下,某种酶的Km 值是恒定的,因而可以通过测定不同酶(特别是一组同工酶)的Km 值,来判断是否为不同的酶。
⑤ Km 可用来判断酶的最适底物:当酶有几种不同的底物存在时,Km 值最小者,为该酶的最适底物。
⑥ Km 可用来确定酶活性测定时所需的底物浓度:
当[S]=10Km时,ν=91%Vmax,为最合适的测定酶活性所需的底物浓度。 ⑦ Vmax 可用于酶的转换数的计算:当酶的总浓度和最大速度已知时,可计算出酶的转换数,即单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。
Km 和Vmax 的测定:主要采用Lineweaver-Burk Hanes 作图法。
(2) 双倒数作图
酶促反应中的Km 和Vmax 值有几种测量方法。
固定反应中的酶浓度,然后分析几种不同底物浓度下的起始速度,就可获得Km 和Vmax 值。但直接从起始速度对底物浓度的图中确定Km 或Vmax 值是很困难的,因为曲线接近Vmax 时是个渐进过程。
所以通常都是利用米氏方程的转换形式求出Km 和Vmax 值。
常用的米氏方程转换形式是Lineweaver-Burk 方程,也称为双倒数方程。 使1/ v 对1/[S]作图,可以获得一条直线。从直线与x 轴的截距可以得到1/Km的绝对值;而1/Vmax是直线与y 轴的截距。双倒数作图直观、容易理解,为酶抑制研究提供了易于识别的图形。
(3) 抑制作用的影响 竞争性抑制
Km 值增大,Vmax 值不变 非竞争性抑制
Km 值不变,Vmax 值变小 反竞争性抑制
Km 值变小,Vmax 值变小,但Vmax/Km值不变