米氏動力學(Michaelis-Menten,Km與Vmax)
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想像在一場熱鬧的活動上只有一個售票窗口。當只來了幾個人時,窗口能以他們到達的速度立刻服務——人越多,服務越快。但一旦排起長隊,窗口已經在全力運轉;再往隊裡加人也無法加快,因為瓶頸就在那一個售票員身上。酵素的行為也是如此,而米氏動力學正是描述這一現象的簡單數學。
當你提高受質濃度時,反應速率起初陡然上升,隨後趨於一個上限,叫做Vmax——最大速度,在幾乎每一個酵素活性部位都被佔用、並以最快速度工作(飽和)時達到。Km,即米氏常數,是反應速率恰好等於Vmax一半時的受質濃度。Km大致衡量酵素握住受質有多緊:低Km意味著即使受質水平很低,酵素也能達到半速(握得牢、很'急切'),而高Km意味著需要大量受質才能運轉起來(握得鬆)。Vmax告訴你酵素的最高速度;Km告訴你它達到這個速度有多容易。
這兩個數字讓生物學家得以比較各種酵素、理解某條途徑為何加速或減速,並預測阻斷酵素的藥物會如何表現。這個模型是一種有意的簡化——它假設只有一種受質、處於穩態、且沒有產物堆積——所以擁有多種受質和調控的真實細胞要複雜得多。儘管如此,Km和Vmax仍是你能了解一種酵素的最有用的單項事實之一。一個常見的困惑是:低Km意味著高親和力,這聽起來似乎反了,但只要記住它是達到半速所需的受質水平——需要得越少,握得就越緊。
處理酒精的酵素有兩種版本,可以有非常不同的Km值。低Km的版本即使在低濃度下也開始把酒精從血液中清除,而高Km的版本只在酒精水平很高時才強烈啟動——這是人們處理酒精速度不同的部分原因。
Vmax是最高速度;Km是達到該速度一半所需的受質水平。
低Km意味著高親和力(握得緊),而不是低親和力——它是達到半最大速度所需的那一點點受質量。