酶的km

2021年1月26日发(作者：上官璨)
米氏常数的意义

★★★



当酶促反应处于
ν
＝
1/2 V
max
时，
可从米 一曼氏方程式得到
K
m
＝
［
S
］
。
由此可 知，
K
m
值是酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度
。
它的单位 与底物浓度一样，
是
摩尔／升（
mol/L
）
。



米氏常数是酶学研究中一个极重要的数据，其意义如下：



1.
反映酶的种类




K
m
值对某一特定酶来说是个常数。
【见一些酶的
K
m
值】
可以利用酶 的
K
m
值比
较来源于同一器官不同组织，或同一组织不同发育期的具有同样作 用的酶，来判断
这些酶是完全相同的酶，或是催化同一反应的一类酶。



2.
反映酶与底物的亲和力

从酶被底物饱和的现象出发，按照中间产物假说的设想，酶促反应如下
：





K
m
值等于


当
K
-1
≥K
+2
，即
ES
解离成
E
和< br>S
的速度超过分解成
E
和
P
的速
度时，
K< br>+2
可以忽略下计，此时
K
m
值近似于
ES
的解离常 数
K
s
（底物常数），在这种情况下，
K
m
值可用来表示酶 与底物的亲和力。






K
m< br>值越大，酶与底物亲和力越小；
K
m
值越小，酶与底物亲和力越大。



K
m
值越大，酶与底物亲和力越小；
K
m值越小，酶与底物亲和力越大。一个酶
如有几种底物就有几个
K
m
值。< br>其中
K
m
值最小
, V
max
/K
m
值最大者是对酶亲和力最大
的底物，一般称为天然底物或最适底物。
K
m
值 随不同底物而异的现象，可以帮助判
断酶的专一性，有助于研究酶的活性部位。




【推导过程】



3.
计算底物浓度和相对速度




可由所要求的反应速度（ 应到达
V
max
的百分比）
，求出应当加入底物的合理浓
度；反之， 也可以根据已知底物浓度，求出该条件下的反应速度。


【举例说明】



4.
反应激活剂或抑制剂的存在


酶不仅与底物结合，也可与其他配体结合（如激活剂、抑制剂）而影响
K
m
值。< br>因此，如果发现某种酶在体外测定的
K
m
值与体内差别较大，可以预料体内可能 存
在着天然激活剂降低了
K
m
值或抑制剂提高了
K
m
值。同时也可用不同物质对
K
m
值
的影响，识别生理上有重要意义的调节物 。












米氏常数的求法



从底物浓度与酶促反应 速度关系图可知，即使用高浓度底物也只能得到趋近于
V
max
的反应速度，而达不到 真正的
V
max
。因此，很难准确地测得
K
m
值。为了准确
测得
K
m
值，
将米一曼氏方程式略加改变，
使它成为相当于
y
＝
ax
＋
b
的直线方程式，
然后用图解法求K
m
值。常用的是双倒数作图法。



将米一曼氏方程式等号两边取倒数，
以
1/
ぃ

对
1/[S]
作图
,
求
K
m
值和
V
值
（即
Vmax
值，
以下同）
的方法。
此双倒 数方程式称为
林
-
贝氏方程式。




1/ V
对
1/[S]
作图得一直线，其斜率是
K
m
/V
，在纵轴上的截距为
1/V
，横轴上的
截距为
-1/K
m
。
【双倒数作图法】











双倒数作图法


1
．酶浓度的影响

在最适条件和底物（
S
）浓度足够大时，酶促反应速度与酶浓度成正比。

2
．底物浓度的影响

在酶浓度及其他条件不变的情况下，底物浓度与反应速 度的相互关系，可用矩形双曲线表示。在底物浓度
很低时，反应速度随着底物浓度的增加而增加，两者是 正比关系。随着底物浓度的继续升高，反应速度的
增加趋势渐缓，再加大底物浓度，反应速度不再增加， 逐渐趋于恒定。

3
．温度的影响

在一定范围内（
0～
40
℃），酶促反应速度随温度升高而加快。但由于酶是蛋白质，当温度升高到一定范< br>围后，酶可发生变性，而降低催化活性。酶促反应速度达最大时的温度称为酶的最适温度。人体内酶的最< br>适温度接近体温，多数酶最适温度为
37
～
40
℃。低温可使酶活性降 低。

4
．酸碱度的影响

每一种酶在不同
pH
条 件下活性不同，酶促反应速度达最大时的溶液
pH
，称为酶的最适
pH
。
pH
影响酶的催化活性，是通过影响酶或底物的电离状态，特别是影响酶活性中心及一些 必需基团的电离状
态达到的。高于或低于最适
pH
，酶的活性都下降，甚至变性失活。 生物体内多数酶的
pH
接近中性，但也
有例外。

5
．激活剂的影响

凡能使酶活性升高或使酶从无活性变为有活性的物质统称 为酶的激活剂。激活剂大多为金属离子，如
Mg2+
、
K+
、
Mn2 +
等。
１
.
激活剂

凡能增强酶的活性、加快酶促反应速 度的物质，称为
激活剂
。通常以
无机离子
为多见。如
Mg
2 +
、
Mn
2+
、
Co
2+
、
Cl
-
等。



２
.
激活剂与辅因子的作用机制对比

与辅因子不同，激活剂仅提高活力，辅因
子 则使因缺乏特异性辅因子的酶，由活力完全丧失状态转变为活力完全恢复状态。
在作用机制上，激活剂可 能与酶的活性部位以外的部位结合，通过酶蛋白构型的某
种变化，使得酶的活性部位更适宜与底物结合， 并催化底物起反应；而辅因子却涉
及到它与活性部位的功能基团和底物反应基团的结合，从而起到不可缺 少的桥梁作
用或催化作用。



中草药提高酶促反应速度的机制比较复杂。
【举例说明】

6
．抑制剂的影响

凡能降低酶活性的物质称为酶的抑制剂（没有专一抑制作 用的因素或物质除外，如强酸、强碱等）。抑制
作用可分为不可逆性抑制与可逆性抑制。
（
1
）不可逆性抑制。①概念：抑制剂与酶以共价键结合使酶失去活性，不能用透析法除去 抑制剂使酶活性
恢复，这种抑制称为不可逆性抑制。②抑制作用特点：不可逆性抑制，抑制剂浓度越高， 抑制作用时间越
长，抑制作用越强。③有机磷农药中毒：农药
1059
、敌百虫等有机 磷农药中毒，主要是它们能特异地与胆
碱酯酶活性中心的丝氨酸楚基结合，使酶失活。乙酰胆碱不能被胆 碱酯酶水解，以致积蓄而引起迷走神经
高度持续兴奋的中毒状态。

（
2）可逆性抑制。抑制剂以非共价键与酶结合，使其活性降低或失活，可用透析法除去抑制剂，这种抑制
作用称为可逆性抑制作用。①竞争性抑制作用：抑制剂与底物结构相似，因而能竞争性地与酶活性中心的
底物结合基团结合，使底物与酶结合的几率减少，酶促反应速度降低，这种抑制作用称为竞争性抑制作用。抑制作用特点：竞争性抑制作用的强弱，取决于抑制剂和底物的相对浓度。磺胺类药及许多治疗肿瘤的抗代谢药物，都是通过竞争性抑制作用发挥药效的。②非竞争性抑制作用：抑制剂与底物结构不相似，不能与底物竞争酶的活性中心，而是与活性中心外部位结合，这种抑制作用称为非竞争性抑制作用。抑制作用特点：抑制作用程度取决于抑制剂的浓度。



1
．酶（enzyme
）
:
生物催化剂，除少数
RNA
外几乎都是蛋白质 。酶不改变反应的平衡，只是通过降低活
化能加快反应的速度。

2
．全酶（
holoenzyme
）：
具有催化活性的酶，包括所有的必需的亚基、辅基和其它的 辅助因子。

3.
酶蛋白（
apoenzyme
）：
全酶中 除去辅助因子或辅基后的蛋白质部分，单独不具催化活性

4.
活化能（
activation energy
）：
将一摩尔反应底物中的所有分子由基态转化为活化态所需要的能量。

5.
活性部位（
active site
）
:
酶中含有底物 结合部位和参与催化底物转化为产物的氨基酸残基的部分。活性
部位通常都位于蛋白质的结构域或亚基之 间的裂隙或是蛋白质表面的凹陷部位，通常都是由在三维空间上
靠得很近的一些氨基酸残基组成的。

6.
初速度
(initial velocity)
：酶促反应最初阶段底物转化为产物的速度，这一阶段产物的浓度非常低，其逆
反应可以忽略不计。< br>
7.
辅基
(prosthetic group)
：
是与酶 蛋白共价结合的金属离子或一类有机化合物，用透析法不能除去。辅基
在整个酶促反应过程中始终与酶的 特定部位结合。

8.
米氏方程（
Michaelis-Menten eq uation
）
:
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
＝
Vmax[S]/
（
Km+[S]
）。

9.
米氏常数（
Michaelis constant,
）（
Km
）：
对于一个给定反应，导致酶促反应速度的起 始速度（
v
0
）达
到最大反应速度（
Vmax
）一半时的底 物浓度。


10.
双倒数作图
（
double- reciprocal plot
）
:
也称之
Lineweaver-Bur k
作图。
一个酶促反应速度的倒数
（
1/v
）
对底物浓度的 倒数
（
1/[s]
）
的作图。
X
和
y
轴上 的截距分别代表负米氏常数
（
Km
）
和最大反应速度
（
Vm ax
）
的倒数。

11.
竞争性抑制作用（
competitive inhibition
） ：
通过增加底物浓度可以逆转的一种酶抑制类型。一个竞
争性抑制剂通常与正常的底物或配体竞 争同一个蛋白质的结合部位。这种抑制使得
Km
增大，而
Vmax
不
变。

12.
非竞争性抑制作用（
noncompetitive inhi bition
）：
抑制剂不仅与游离酶结合，也可以与酶
-
底物复合
物结合的一种酶促反应抑制作用。这种抑制使得
Vmax
变小，但
Km
不变。


13.
酶原（
zymogen
）：
通过有限蛋 白水解能够由无活性变成具有催化活性的酶前体。

14.
别构酶（
allosteric enzyme
）：
一种其活性受到结合在活性部位以外部位的其它分子调节的酶。
< br>15.
同功酶
(isoenzyme
或
isozyme)
：< br>催化同一化学反应而化学组成不同的一组酶。
它们彼此在氨基酸序列、
底物的亲和性等方 面都存在着差异。


16.
维生素
(vitamin)
：
是一类动物本身不能合成但对动物生长和健康又是必需的有机化合物，
所以必须从饮
食 中获得。许多辅酶都是由维生素衍生的。

17.
水溶性维生素（
water-soluble vitamins
）：
一类能溶于水的有机营养分子。其中包括在酶的催化中起
着重要作用的
B
族维 生素以及抗坏血酸（维生素
C
）等。

18.
脂溶性维生素（
lipid vitamins
）：
由长的碳 氢链或稠环组成的聚戊二烯化合物。脂溶性维生素包括维
生素
A
、
D
、
E
和
K
，这类维生素能被动物贮存。

19.
辅 酶（
coenzyme
）：
某些酶在发挥催化作用时所需要的一类辅助因子，其成分中 往往含有维生素。

称取
25mg
蛋白酶配成
25ml
溶液 ，取
2ml
溶液测得含蛋白氮
0.2mg
，另取
0.1ml
溶液测酶活力，结果每小时可以水解酪蛋白产生
1500ug
酪氨酸，假定
1
个酶
活力单位


定义为每分钟产生
1ug
酪氨酸的酶量，请计算：

(1)
酶溶液的蛋白浓度及比活力。
(
蛋白浓度
=0.2
×
6.25mg/ 2ml=0.625mg/ml

比活力
=(1 500/60
×
1ml/0.1ml)
÷
0.625mg/ml=400U/ mg)
(2)
每克酶制剂的总蛋白含量及总活力。
(
总蛋白
= 0.625mg/ml
×
1000ml
=625mg;

总活力
=62 5mg
×
400U/mg=2.5
×
10
5
U)

1
．结合蛋白酶类必需由
______
酶蛋白
____
和< br>______
辅酶（辅基）
_____
相结合后才具有活性，前者的作
用是
____
决定酶的促反应的专一性（特异性）
_____
，后者的作用是
_____
传递电子、原子或基团即具体
参加反应
_____
。
2
．酶促反应速度（
v
）达到最大速度（
Vm
）的< br>80%
时，底物浓度
[S]
是
Km
的
_____4< br>倍
______
倍；而
v
达到
Vm90%
时，
[S]
则是
Km
的
_____9
倍
_____
倍。

3
．不同酶的
Km____
不同
____< br>，同一种酶有不同底物时，
Km
值
____
也不同
____< br>，其中
Km
值最小的底
物是
_____
酶的最适底物
_____
。


4
．
_____
竞争性
_____
抑制剂不改变酶反应的
Vmax
。

5
．
_____
非竞争性
_____
抑制剂不改变酶反应的
Km
值。< br>
6
．乳酸脱氢酶（
LDH
）是
___
四

__
聚体，它由
_ H __
和
___M _
亚基组成，有
____ 5
种
____
种同工酶，
其中< br>LDL1
含量最丰富的是
____
心肌
_____
组织。
7
．
L-
精氨酸只能催化
L-
精氨酸的水解反应，< br>对
D-
精氨酸则无作用，
这是因为该酶具有
____
立体异构
_____
专一性。

8
．酶所催化的反应称
____酶促反应
____
，酶所具有的催化能力称
____
酶的活性
_ ____
。

9.
参与琥珀酸脱氢生成延胡索酸反应的辅酶是

琥珀酸脱氢酶

。

10.
催化下面反应的酶是

谷丙转氨酶

。

11.
下面曲线图表示


非竞争性

抑制作用。

12.
催化下面反应的酶是（
1
）谷丙转氨酶

、（2
）丙酮酸羧化酶、（
3
）磷酸甘油脱氢酶、（
4
）磷酸甘油< br>酸变位酶（
5
）延胡索酸酶、（
6
）
G
激酶

（

对

）
1.
米氏常数（
Km
）是与反应系统的酶浓度无关的一个常数。

（

错

）
2.
同工酶就是一种酶同时具有几种功能。

（

对

）
3.
辅酶与酶蛋白的结合不紧密，可以用透析的方法除去。

（

对

）
4.
一个酶作用于多种底物时，其最适 底物的
Km
值应该是最小。

（

错

）
5.
一般来说酶是具有催化作用的蛋白质，相应地蛋白质都是酶。