结构生物化学/酶/米氏常数

定义

米氏常数，K_M在确定酶-底物相互作用方面非常重要。这个酶的值范围很广，并且经常取决于环境条件，例如pH、温度和离子强度。K_M能够检测两个因素：一个是当反应速度达到最大速度的一半时底物的浓度；因此，米氏常数测量了发生显著催化所需的底物浓度。其次，在某些情况下，它能够检测酶-底物复合物（ES）的强度。当且仅当k₂ << k_-1时，高K_M表示弱结合，低K_M表示强结合。在这种特殊情况下，K_M等于解离常数。只有这样，K_M才能用作ES复合物强度的测量值。

在一些情况下，观察到米氏常数的变化，就像竞争性、非竞争性和反竞争性抑制剂的情况一样。在竞争性抑制剂中，米氏常数增加，因为必须填充更多活性位点（要么用竞争性抑制剂，要么用底物）才能产生相同的Vmax。在非竞争性抑制剂中，米氏常数降低，因为抑制剂只与底物-酶复合物结合，形成ESI复合物。这推动了从E + S --> ES的平衡反应向前发展，在那里可以结合更多抑制剂。随着抑制剂的添加，米氏常数降低得更多。在非竞争性抑制中，米氏常数保持不变。

确定K_M

米氏常数的方程是K_M= (k_-1 + k₂)/k，有时也可以写成[ES] = [E][S]/K_M

从图形上可以确定K_M的值。一个以反应速率 (V) 为 Y 轴，以底物浓度为 X 轴的图，可以找到K_M的值。K_M是在反应速率达到其最大值 (V_max/2) 的一半时的底物浓度。注意，如果K2 << k-1，那么Km等于Kes，即酶-底物复合物解离的速率常数。

文件：Km.GIF

K_M 和 V_max 的值也给出填充活性位点的比例 (f_ES)。

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

生物学例子

对于许多酶，实验证据表明K_M近似于体内底物浓度。K_M的生理学后果在对乙醇敏感的个体中表现出来。

通常在肝脏中，醇脱氢酶将乙醇转化为乙醛。例如，乙醛脱氢酶具有低K_M的线粒体形式和高K_M的细胞质形式。在对乙醇敏感的个体中，由于单个氨基酸的替换，线粒体酶活性较低，乙醛只由细胞质酶处理。由于细胞质酶具有高K_M，它只能在非常高的乙醛浓度下实现高催化。因此，转化为乙醛的量更少，过量的乙醛会逸入血液，在敏感者中引起面部潮红和心率加快等症状。