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酶促反应的动力学是研究酶促反应的速度以及影响速度的各种因素的科学。米氏方程是动力学中非常重要的一部分内容。可以说，米氏方程的建立，使酶学研究从定性描述阶段进入定量研究阶段，是酶学研究中的一个里程碑。  Leonor_Michaelis 米氏学说是1913年Michaelis和Menton建立的，认为反应分为两步，首先生成酶-底物复合物（中间产物），然后分解形成产物，释放出游离酶。初始的模型称为平衡态模型（equilibrium-state model），有较大的局限性。1925年Briggs G. E.和Haldane J. B. S.对该模型提出了修正，用稳态模型（steady-state model）代替了平衡态模型，得到了现在的米氏方程。  对于上面的反应，首先有三点假设：第一，底物大过量，即[S]》[E]。第二，在反应初期，产物浓度极小，忽略逆反应，即k-2=0；第三，稳态假设，即随着反应的进行，复合物的形成速度逐渐降低，分解加快，在某一时刻达到平衡，复合物的浓度为常数，这种状态称为“稳态”。体系达到稳态后，底物的消耗和产物的生成速度都是常数，且相等。经测定，酶加入体系后，在几毫秒之内即可达到稳态，所以我们测定的初速度通常是稳态速度。在产物积累较多之前，体系会一直保持稳态。 根据反应式，反应速度v=k2[ES]。根据稳态假设，酶-底物复合物ES的生成与分解速度相等，所以k1[E][S]=(k-1+k2)[ES]，即[ES]=k1[E][S]/(k-1+k2)。 将三个速度常数的比值定义为Km，即Km = (k-1+k2)/k1。 因为酶促反应中酶量守恒，所以[E]= [E]0-[ES]，故[ES]= [E]0[S]/(Km+[S])。代入速度方程，得到v= k2[E]0[S]/(Km+[S])。因为当[ES]=[E]0时速度最大，所以Vm=k2[E]0。代入上面公式，得到下列米氏方程： v=Vm×[S]/(Km+[S]) 有了米氏方程，就可以计算出在不同底物浓度下的反应速度，这对于生产和研究都有重要的指导意义。比如，当底物浓度低于Km时，增加底物浓度可以显著提高反应速度。而当底物浓度超过Km值10倍以上时，再增加底物浓度对反应速度的提升就很小，此时增加酶浓度才能有效提高反应速度。在研究酶的催化机制的时候，酶的动力学参数也会提供重要信息。 米氏常数的物理意义是反应速度达到最大反应速度一半时的底物浓度。其酶学意义在于，它是酶的特征常数，只与酶的性质有关，与酶浓度无关。不同的酶其Km不同，同种酶对不同底物也不同。在酶的多种底物中，Km最小的底物叫做该酶的天然底物。在k2极小时1/Km可近似表示酶与底物的亲和力，1/Km越大，亲和力越大。  米氏酶的v-s曲线 米氏方程是建立在三个假设的基础上的，所以会有一些局限。比如在反应达到稳态之前（一般在几毫秒之内）或者产物较多以后，都会产生一些偏差。在推导过程中，我们默认酶的活力是不变的。而实际上，酶的活力是可变的，特别是在体内，有多种调节因素。比如有些酶会受到产物的别构抑制，随着产物增加而发生活力下降。有些酶的底物之间具有协同效应，其v-s曲线为S形，而不是米氏酶的双曲线形状。在有酶的抑制剂存在时，动力学机制也会发生变化。这些局限性并不是说米氏方程在这种情况下就完全无用，而是需要考虑更多的因素，对方程加以修正。比如各种可逆抑制剂，就改变了酶的Km或Vm。 |
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