谁能讲解一下米氏方程
米氏方程(Michaelis-Menten equation)表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=VmaxS/(Km+S)。酶促反应动力学简称酶动力学,主要研究酶促反应的速度以及其它因素,例如抑制剂等对反应速度的影响。在酶促反应中,在低浓度底物情况下,反应相对于底物是一级反应(first order reaction);而当底物浓度处于中间范围时,反应(相对于底物)是混合级反应(mixed order reaction)。当底物浓度增加时,反应由一级反应向零级反应(zero order reaction)过渡。米氏方程
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。
③Km可用于判断反应级数:当[S]<0.01Km时,ν=(Vmax/Km)[S],反应为一级反应,即反应速度与底物浓度成正比;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<[S]<100Km时,反应处于零级反应和一级反应之间,为混合级反应。
④Km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。
⑤Km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。
⑥Km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。
⑦Vmax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。
⑷Km和Vmax的测定:主要采用Lineweaver-Burk双倒数作图法和Hanes作图法。