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生命科學 · 代謝 · 植物生理學

酵素反應與競爭性抑制

當受質濃度增加,酵素反應速率會加快,直到接近飽和。在競爭性抑制中,受質和抑制劑會競爭結合位點。

相關實驗:酵素與受質濃度 →
酵素與受質濃度
酵素與受質濃度實驗場景 →

意義與機制

酵素是一種生物催化劑,它降低了反應的活化能。當酵素的量保持不變時,可以同時處理的受質量存在上限。

在低濃度受質條件下,增加受質濃度會導致反應速率顯著增加。然而,進一步增加受質濃度,在酵素結合位點大部分被佔據的區域,則效果減小。

關係與條件

米氏模型為 v=Vmax[S]/(Km+[S])。競爭性抑制會增大表觀 Km,而受質充足時趨近的 Vmax 保持不變。

這個方程適用於諸如初始速率測量以及穩態近似等條件。並非所有酵素都遵循這條曲線,也不是所有抑制劑都以競爭性方式起作用。

觀察實驗中需要注意的事物

酵素量與 Vmax 成正比。競爭性抑制會增加表觀 Km,同一酵素量下的 Vmax 維持不變。

這是採用虛擬相對值的米氏初速模型。Vmax=10×酵素相對量,尚未核實真實酵素的參數。不涵蓋受質耗盡、逆反應、速率隨時間下降、溫度、變性及非競爭性抑制。4 s 是呈現結合狀態的觀察時段,並非測量產物累積速率的時間。

關鍵關係與符號

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

符號及公式中使用的單位
符號含義單位
[S]受質濃度濃度
Km受質濃度,為 Vmax/2濃度
Vmax給定酵素的最高反應速率濃度/時間

透過範例確認

無抑制劑,且 [S] = Km,則初始反應速率是多少?

將 [S]=Km 代入 v=Vmax[S]/(Km+[S]),可得 v=Vmax/2。[I]=Ki 時,競爭性抑制使表觀 Km 變為 2 倍,而 Vmax 不變。

常見誤解

  • 即使在酵素達到飽和後,持續新增受質,反應速率也不會無限增大。

透過實驗探索這個概念

參考文獻

OpenStax · 生物學 2版 (英文)