什麼是米氏方程?
米氏方程(Michaelis-Menten equation)是酶動力學的基石,用來描述酶催化反應的速率如何隨受質濃度而變化。當受質濃度逐漸升高時,反應速率也隨之加快;一旦酶趨近飽和,速率便會逼近一個上限值,也就是所謂的最大反應速率 Vmax。本計算器可針對任意的 Vmax、米氏常數 Km 與受質濃度 \([S]\),直接算出反應速率 \(v\)。
如何使用本計算器
請輸入三個數值:Vmax(酶完全飽和時的最大反應速率)、Km(反應速率達到 Vmax 一半時所對應的受質濃度),以及 \([S]\)(目前的受質濃度)。計算器會回傳反應速率 \(v\)、達到 Vmax 的百分比,以及分母 \(K_m + [S]\)。請使用一致的單位——例如 Vmax 以 µmol/min 表示,而 Km 與 \([S]\) 同樣以 mM 表示。
公式解析
米氏方程為 $$v = \frac{V_{max} \cdot [S]}{K_m + [S]}$$ 當 \([S]\) 恰好等於 Km 時,式子會化簡為 \(V_{max}/2\)——這正是為何 Km 被定義為「半飽和常數」的原因。Km 較小,代表酶在低受質濃度下就能達到高反應速率,意味著對受質的親和力較高;反之,Km 較大則表示親和力較低。當 \([S]\) 非常高時,\([S]\) 項主導整個式子,\(v\) 便會逐漸趨近 Vmax。
實例演算
假設 Vmax = 100 µmol/min、Km = 5 mM、\([S]\) = 10 mM,則 $$v = \frac{100 \times 10}{5 + 10} = \frac{1000}{15} \approx 66.67 \text{ µmol/min}$$ 約為 Vmax 的 66.67%。可以看出,由於酶尚未完全飽和,反應速率還沒有達到其最大值。
常見問題
Km 代表什麼意義?Km 是反應速率達到 Vmax 一半時所對應的受質濃度,可用來衡量酶對其受質的親和力。
\(v\) 有可能超過 Vmax 嗎?不會。隨著 \([S]\) 增加,反應速率會以漸近的方式趨近 Vmax,但永遠不會超過它。
我應該使用什麼單位?任何單位都可以,只要 Km 與 \([S]\) 採用相同的單位即可;此時算出的 \(v\) 會與 Vmax 使用相同的單位。