竞争性抑制作用动力学参数特点A. Vmax不变,表观Km不变B. Vmax不变,表观Km减小C. Vmax不变,表观Km增加D. Vmax减小,表观Km不变E. Vmax减小,表观Km减小F. Vmax减小,表观Km增加
A. Vmax不变,表观Km不变
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F. Vmax减小,表观Km增加
题目解答
答案
解析
本题考查竞争性抑制作用动力学参数特点的相关知识。解题思路是先明确竞争性抑制作用的原理,再根据米 - 曼氏方程推导出竞争性抑制作用下的动力学参数变化情况。
竞争性抑制作用原理
竞争性抑制作用是指抑制剂(I)和底物(S)竞争与酶(E)的活性中心结合,从而影响酶促反应速度。抑制剂与酶结合形成的复合物(EI)不能分解成产物,因此会抑制酶促反应。
米 - 曼氏方程
在无抑制剂存在时,酶促反应的米 - 曼氏方程为:$v = \frac{V_{max}[S]}{K_m + [S]}$,其中$v$是反应速度,$V_{max}$是最大反应速度,$[S]$是底物浓度,$K_m$是米氏常数。
竞争性抑制作用下的动力学方程推导
当存在竞争性抑制剂时,酶有三种形式:游离酶(E)、酶 - 底物复合物(ES)和酶 - 抑制剂复合物(EI)。设抑制剂浓度为$[I]$,抑制剂与酶的解离常数为$K_i$。
根据平衡关系可得:$K_i=\frac{[E][I]}{[EI]}$,则$[EI]=\frac{[E][I]}{K_i}$。
又因为$K_m=\frac{[E][S]}{[ES]}$,且$[E]_0=[E]+[ES]+[EI]$($[E]_0$为酶的总浓度)。
经过一系列推导(此处省略详细推导过程),可得竞争性抑制作用下的动力学方程为:$v = \frac{V_{max}[S]}{K_m(1 + \frac{[I]}{K_i}) + [S]}$。
令表观$K_m' = K_m(1 + \frac{[I]}{K_i})$,则方程变为$v = \frac{V_{max}[S]}{K_m' + [S]}$。
动力学参数分析
- $V_{max}$的变化:从上述推导可知,当底物浓度$[S]$足够大时,$v$可以达到$V_{max}$,即$V_{max}$不变。这是因为在高底物浓度下,底物可以有效地竞争抑制剂,使酶的活性中心几乎全部被底物占据,从而达到最大反应速度。
- $K_m$的变化:由于$K_m' = K_m(1 + \frac{[I]}{K_i})$,且$1 + \frac{[I]}{K_i}\gt{}1$,所以表观$K_m'$增加。这意味着在竞争性抑制作用下,需要更高的底物浓度才能达到最大反应速度的一半。