2018探究酶量加倍后酶动力学曲线的变化

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　　摘要：本文从定量的角度分析酶量加倍后，底物浓度与酶促反应速率的关系曲线与原曲线相比所发生的变化，有如下表现：1)在起始部分并不重合;2)Km不变，Vmax加倍;3)两曲线的变化趋势相同且达到曲线拐点的底物浓度相等。
　　关键词：酶促反应速率 酶量加倍 动力学曲线 底物浓度
　　在生物一轮复习学到必修一的时候，老师有一次讲到酶和其相关的实验，出于对酶的好奇，下课时我主动找老师谈了一下，如果将酶的浓度加倍或减倍后，则实验所形成的曲线还会和原来一样吗?老师见我对这个话题比较感兴趣，说可以帮助我做进一步调查和比较，于是上查资料，在图书馆里看相关书籍，做了一些与这个知识点相关的高考题和奥赛题，终于有了一定收获。
　　底物浓度是影响酶促反应速率的重要因素。在酶浓度恒定的条件下，以反应速率对底物浓度作图，可以得到一条双曲线。当酶量加倍后，酶动力曲线将如何变化?与原曲线有何关系?2003年上海卷第11题直接考查了这个知识点，当时在一线师生中引起了广泛争议。2012年湖南生物奥林匹克竞赛选拔赛第14题从酶减半的角度再次考察，有趣的是，这两道题的结论竟不一致。高考题和奥赛题历来具有很大的示范与借鉴作用，因此很有必要对这个知识点进行进一步探讨。
　　一、真题例析
　　(2003年上海卷第11题)图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中能正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是( )
　　(2012年湖南生物奥林匹克竞赛选拔赛第14题)下图虚线表示酶反应速度与底物浓度的关系，实线表示在其他条件不变的情况下，酶浓度减少一半，酶反应速度与底物浓度的关系。正确的是( )
　　这两道题给的参考答案都是B。酶量加倍后，酶动力学曲线与原曲线的趋势是一致的，但两曲线在起始部分是否重合?这也正是当年争议的焦点。
　　有不少师生认为，在起始阶段，底物浓度很低，酶尚未饱和，酶促反应速率的限制因素是底物浓度。增加酶量，限制因素不改变，因此，两曲线的起始部分应完全重合。另有人则认为，酶量增加后，增加了酶与底物碰撞的概率，从而增加了反应速率[1]。两种解释都有一定的道理，究竟孰是孰非，必须从定量角度分析。
　　二、定量分析
　　根据中间复合物学说，酶促反应分两步进行，第一步是底物S与酶E先形成中间复合物ES：第二步ES复合物分解形成产物，释放出游离酶。1913年，Michaelis和Menten据此推导出米氏方程，表示底物浓度与酶反应速率之间的定量关系：
　　参考文献：
　　[1]吴静.关于酶促反应速度与底物浓度关系曲线的几点探讨[J].中学生物教学，2013(5)：45-46.
　　[2]王镜岩，朱圣庚，徐长法.生物化学[M].第3版.北京：高等教育出版社，P355-361.