米氏常數

米氏常數（Km）的含義是酶促反應達最大速度（Vm）一半時的底物(S)的濃度。它是酶的一個特徵性物理量，其大小與酶的性質有關。它被廣泛套用到生物化學、分子生物學、基因工程、生物製藥、臨床用藥等領域的理論、實驗和實踐中。

基本介紹

• 中文名：米氏常數
• 套用：酶促反應
• 數值：達到其最大速度一半時底物濃度
• 單位：mol/l
• 地位：重要的動力學參數
• 記法：Km

一、概述

在20世紀初期，就已經發現了酶被其底物所飽和的現象，而這種現象在非酶促反應中，則是不存在的，後來發現底物濃度的改變，對酶反應速度的影響較為複雜，1913年前後Michaelis和Menten作了大量的定量研究，積累了足夠的實驗證據，從酶被底物飽和的現象出發，按照中間產物構想，提出了酶促反應動力學的基本原理，並歸納為一個數學表達式，稱之為米氏方程式：

[E]+[S]↔[ES]↔P+[E]

v=Vm[s]/(Km+[s])=Vm/(1+Km/[s])

式中，[E]為游離酶濃度；[S]為底物濃度；[ES]為酶與底物結合的中間絡合物濃度；v為酶促反應速度；Vm為酶促反應最大速度；Km為米氏常數，是酶促反應達最大速度（Vm）一半時的底物(S)的濃度

二、Km的含義

Km的含義是酶促反應達最大速度（Vm）一半時的底物(S)的濃度。，即當V=Vm/2時，【S】=Km,單位為mol/l。Km是酶極為重要的動力學參數，其物理含義是指ES複合物的消失速度常數（k-1+k2）與形成速度常數（k1）之比。

三、Km的求法

Km即是當反應速度為最大反應速度一半時的底物濃度。從v—[s]矩形雙曲線上可得V，再從V/2處可求得Km值，但實際上，即使用很大的底物濃度，也只能得到趨近於V的反應速度，而達不到真正的V，因此測不到準確的Km值，為了得到準確的Km值，可以把米氏方程式加以改變，使之成為斜截式：y=kx+b的直線方程，然後用圖解法求出Km值。

1.LineweaverBurk方程（雙倒數作圖法）

1/V=Km+[S]/Vmax[S]改寫成1/V=Km/Vmax[S]+1/Vmax

實驗時選擇不同的[S]測定相應的v，求出兩者的倒數，以1/v對1/[S]繪出工作曲線如下圖，然後利用斜率，換算出Km。

實際上，由於操作條件和操作技能所限，以及操作時準確度達不倒要求，引入誤差太大等原因，常常得不到這樣的一條理想的直線，那么它的斜率就不是一個定值，因而Km的值就不能直接由這種作圖法求出，或求出的Km值不準確。如果令1/v=0，則1/[S]的截距為-1/Km，然後根據具體的數值，換算出Km。但這需要在實驗操作的同時要進行相關的推導和計算，並且是在明確1/[S]的截距與Km關係的前提之下。

2.Hanes作圖法

[S]/V=1/Vmax[S]+Km/Vmax

上式也是直線方程式，稱為Hanes方程式。用[S]/V對[S]作圖，所得直線的斜率為1/Vmax，[S]/V軸上的截距為Km/Vmax，而[S]軸上的截距為-Km。Hanes法的優點為數據點在坐標圖中的分布較平坦，但因[S]/V包含兩個變數，這就增大了誤差，且統計處理也複雜得多。

四、Km的意義與套用

米氏常數在酶學和代謝研究中均為重要特徵數據。

（1）同一種酶如果有幾種底物，就有幾個Km，其中尾值最小的底物一般稱為該酶的最適底物或天然底物。不同的底物有不同的Km值，這說明同一種酶對不同底物的親和力不同。一般用1/Km近似地表示酶對底物親和力的大小，1/Km愈大，表示酶對該底物的親和力愈大，酶促反應易於進行。

（2）已知某個酶的Km，可計算出在某一底物濃度時，某反應速度相當於Vmax的百分率。

（3）在測定酶活性時，如果要使得測得的初速度基本上接近Vmax值，而過量的底物又不至於抑制酶活性時，一般[S]值需為Km值的10倍以上。

（4）催化可逆反應的酶，對正逆兩向底物的Km往往是不同的。測定這些Km值的差別以及細胞內正逆兩向底物的濃度，可以大致推測該酶催化正逆兩向反應的效率，這對了解酶在細胞內的主要催化方向及生理功能有重要意義。

（5）當一系列不同的酶催化一個代謝過程的連鎖反應時，如能確定各種酶的Km及其相應底物的濃度，還有助於尋找代謝過程的限速步驟。

（6）了解酶的Km值及其底物在細胞內的濃度，可以推知該酶在細胞內是否受到底物濃度的調節。如酶的Km遠低於細胞內的底物濃度(低10倍以上)，說明該酶經常處於底物飽和狀態，底物濃度的稍許變化不會引起反應速度有意義的改變。反之，如酶的Km大於底物濃度，則反應的速度對底物濃度的變化就十分敏感。

（7）測定不同抑制劑對某個酶Km及Vmax的影響，可以區別該抑制劑是競爭性還是非競爭性抑制劑。

五、Km的影響因素

Km值隨測定的底物種類、反應的溫度、pH及離子強度而改變。