結構生物化學/酶/米氏常數

定義

米氏常數，K_M在確定酶-底物相互作用方面非常重要。這個酶的值範圍很廣，並且經常取決於環境條件，例如pH、溫度和離子強度。K_M能夠檢測兩個因素：一個是當反應速度達到最大速度的一半時底物的濃度；因此，米氏常數測量了發生顯著催化所需的底物濃度。其次，在某些情況下，它能夠檢測酶-底物複合物（ES）的強度。當且僅當k₂ << k_-1時，高K_M表示弱結合，低K_M表示強結合。在這種特殊情況下，K_M等於解離常數。只有這樣，K_M才能用作ES複合物強度的測量值。

在一些情況下，觀察到米氏常數的變化，就像競爭性、非競爭性和反競爭性抑制劑的情況一樣。在競爭性抑制劑中，米氏常數增加，因為必須填充更多活性位點（要麼用競爭性抑制劑，要麼用底物）才能產生相同的Vmax。在非競爭性抑制劑中，米氏常數降低，因為抑制劑只與底物-酶複合物結合，形成ESI複合物。這推動了從E + S --> ES的平衡反應向前發展，在那裡可以結合更多抑制劑。隨著抑制劑的新增，米氏常數降低得更多。在非競爭性抑制中，米氏常數保持不變。

確定K_M

米氏常數的方程是K_M= (k_-1 + k₂)/k，有時也可以寫成[ES] = [E][S]/K_M

從圖形上可以確定K_M的值。一個以反應速率 (V) 為 Y 軸，以底物濃度為 X 軸的圖，可以找到K_M的值。K_M是在反應速率達到其最大值 (V_max/2) 的一半時的底物濃度。注意，如果K2 << k-1，那麼Km等於Kes，即酶-底物複合物解離的速率常數。

檔案：Km.GIF

K_M 和 V_max 的值也給出填充活性位點的比例 (f_ES)。

                                           fES = V / Vmax = 1 + [S] / KM

生物學例子

對於許多酶，實驗證據表明K_M近似於體內底物濃度。K_M的生理學後果在對乙醇敏感的個體中表現出來。

通常在肝臟中，醇脫氫酶將乙醇轉化為乙醛。例如，乙醛脫氫酶具有低K_M的線粒體形式和高K_M的細胞質形式。在對乙醇敏感的個體中，由於單個氨基酸的替換，線粒體酶活性較低，乙醛只由細胞質酶處理。由於細胞質酶具有高K_M，它只能在非常高的乙醛濃度下實現高催化。因此，轉化為乙醛的量更少，過量的乙醛會逸入血液，在敏感者中引起面部潮紅和心率加快等症狀。