itslabtime.com

生命科学 · 代谢 · 植物生理学

酶促反应与竞争性抑制

当底物浓度增加,酶反应速率会加快,直到接近饱和。在竞争性抑制中,底物和抑制剂会竞争结合位点。

相关实验:酶与底物浓度 →
酶与底物浓度
酶与底物浓度实验场景 →

意义与机制

酶是一种生物催化剂,它降低了反应的活化能。当酶的量保持不变时,可以同时处理的底物量存在上限。

在低浓度底物条件下,增加底物浓度会导致反应速率显著增加。然而,进一步增加底物浓度,在酶结合位点大部分被占据的区域,则效果减小。

关系与条件

米氏模型为 v=Vmax[S]/(Km+[S])。竞争性抑制会增大表观 Km,而底物充足时趋近的 Vmax 保持不变。

这个方程适用于诸如初始速率测量以及稳态近似等条件。并非所有酶都遵循这条曲线,也不是所有抑制剂都以竞争性方式起作用。

观察实验中需要注意的事物

酶的量与 Vmax 成比例。竞争性抑制会增加其等效 Km 值,同时保持相同酶量的 Vmax。

这个迈尔斯-门捷夫的初始速率模型使用模拟的相对值,其中 Vmax = 10 × 相对酶量;实际酶参数尚未确定。 反应物消耗、逆反应、随时间推移速率降低、温度引起的变性以及非竞争性抑制均未包含。 4 秒的间隔用于可视化结合,并非用于测量产物积累速率。

关键关系与符号

v = Vmax[S] / (Km(1+[I]/Ki)+[S])

符号及公式中使用的单位
符号含义单位
[S]底物浓度浓度
Km底物浓度,为 Vmax/2浓度
Vmax给定酶的最高反应速率浓度/时间

工作实例

无抑制剂,且 [S] = Km,则初始反应速率是多少?

如果将 [S]=Km 放入 v=Vmax[S]/(Km+[S]),则 v=Vmax/2。 竞争性抑制,当 [I]=Ki 时, 假定 Km 翻倍,且 Vmax 不变。

常见误解

  • 即使在酶达到饱和后,持续添加底物,反应速率也不会无限增大。

通过实验探索这个概念

参考文献

OpenStax · 生物学 2版 (英文)