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探究酶量加倍后酶動力學(xué)曲線的變化
摘要：本文從定量的角度分析酶量加倍后，底物濃度與酶促反應(yīng)速率的關(guān)系曲線與原曲線相比所發(fā)生的變化，有如下表現(xiàn)：1)在起始部分并不重合;2)Km不變，Vmax加倍;3)兩曲線的變化趨勢相同且達(dá)到曲線拐點(diǎn)的底物濃度相等。
關(guān)鍵詞：酶促反應(yīng)速率 酶量加倍 動力學(xué)曲線 底物濃度
在生物一輪復(fù)習(xí)學(xué)到必修一的時候，老師有一次講到酶和其相關(guān)的實(shí)驗(yàn)，出于對酶的好奇，下課時我主動找老師談了一下，如果將酶的濃度加倍或減倍后，則實(shí)驗(yàn)所形成的曲線還會和原來一樣嗎?老師見我對這個話題比較感興趣，說可以幫助我做進(jìn)一步調(diào)查和比較，于是上查資料，在圖書館里看相關(guān)書籍，做了一些與這個知識點(diǎn)相關(guān)的高考題和奧賽題，終于有了一定收獲。
底物濃度是影響酶促反應(yīng)速率的重要因素。在酶濃度恒定的條件下，以反應(yīng)速率對底物濃度作圖，可以得到一條雙曲線。當(dāng)酶量加倍后，酶動力曲線將如何變化?與原曲線有何關(guān)系?2003年上海卷第11題直接考查了這個知識點(diǎn)，當(dāng)時在一線師生中引起了廣泛爭議。2012年湖南生物奧林匹克競賽選拔賽第14題從酶減半的角度再次考察，有趣的是，這兩道題的結(jié)論竟不一致。高考題和奧賽題歷來具有很大的示范與借鑒作用，因此很有必要對這個知識點(diǎn)進(jìn)行進(jìn)一步探討。
一、真題例析
(2003年上海卷第11題)圖縱軸為酶反應(yīng)速度，橫軸為底物濃度，其中能正確表示酶量增加1倍時，底物濃度和反應(yīng)速度關(guān)系的是( )
(2012年湖南生物奧林匹克競賽選拔賽第14題)下圖虛線表示酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系，實(shí)線表示在其他條件不變的情況下，酶濃度減少一半，酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系。正確的是( )
這兩道題給的參考答案都是B。酶量加倍后，酶動力學(xué)曲線與原曲線的趨勢是一致的，但兩曲線在起始部分是否重合?這也正是當(dāng)年?duì)幾h的焦點(diǎn)。
有不少師生認(rèn)為，在起始階段，底物濃度很低，酶尚未飽和，酶促反應(yīng)速率的限制因素是底物濃度。增加酶量，限制因素不改變，因此，兩曲線的起始部分應(yīng)完全重合。另有人則認(rèn)為，酶量增加后，增加了酶與底物碰撞的概率，從而增加了反應(yīng)速率[1]。兩種解釋都有一定的道理，究竟孰是孰非，必須從定量角度分析。
二、定量分析
根據(jù)中間復(fù)合物學(xué)說，酶促反應(yīng)分兩步進(jìn)行，第一步是底物S與酶E先形成中間復(fù)合物ES：第二步ES復(fù)合物分解形成產(chǎn)物，釋放出游離酶。1913年，Michaelis和Menten據(jù)此推導(dǎo)出米氏方程，表示底物濃度與酶反應(yīng)速率之間的定量關(guān)系：
參考文獻(xiàn)：
[1]吳靜.關(guān)于酶促反應(yīng)速度與底物濃度關(guān)系曲線的幾點(diǎn)探討[J].中學(xué)生物教學(xué)，2013(5)：45-46.
[2]王鏡巖，朱圣庚，徐長法.生物化學(xué)[M].第3版.北京：高等教育出版社，P355-361.
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