探究酶量加倍后酶動力學曲線的變化

陳嘉瑜　袁玲

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速率的關系曲線與原曲線相比所發生的變化，有如下表現：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到曲線拐點的底物濃度相等。

關鍵詞： 酶促反應速率 底物濃度 酶量加倍 動力學曲線

在生物一輪復習學到必修一的時候，老師有一次講到酶和其相關的實驗，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，則實驗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，說可以幫助我做進一步調查和比較，于是上查資料，在圖書館里看相關書籍，做了一些與這個知識點相關的高考題和奧賽題，終于有了一定收獲。

底物濃度是影響酶促反應速率的重要因素。在酶濃度恒定的條件下，以反應速率對底物濃度作圖，可以得到一條雙曲線。當酶量加倍后，酶動力曲線將如何變化？與原曲線有何關系？2003年上海卷第11題直接考查了這個知識點，當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進行進一步探討。

1.真題例析

（2003年上海卷第11題）圖縱軸為酶反應速度，橫軸為底物濃度，其中能正確表示酶量增加1倍時，底物濃度和反應速度關系的是（ ）

（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速度與底物濃度的關系，實線表示在其他條件不變的情況下，酶濃度減少一半，酶反應速度與底物濃度的關系。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？這也正是當年爭議的焦點。

有不少師生認為，在起始階段，底物濃度很低，酶尚未飽和，酶促反應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完全重合。另有人則認為，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。

2.定量分析

根據中間復合物學說，酶促反應分兩步進行，第一步是底物S與酶E先形成中間復合物ES：第二步ES復合物分解形成產物，釋放出游離酶。1913年，Michaelis和Menten據此推導出米氏方程，表示底物濃度與酶反應速率之間的定量關系：

參考文獻：

[1]吳靜.關于酶促反應速度與底物濃度關系曲線的幾點探討[J].中學生物教學，2013（5）：45-46.

[2]王鏡巖，朱圣庚，徐長法.生物化學[M].第3版.北京：高等教育出版社，P355-361.