酶量增加一倍时的底物浓度和反应速度的关系曲线

1、酶量增加一倍时的底物浓度和反应速度的关系曲线 2003年上海高考生物第11题下图纵轴为酶反应速度，横轴为底物浓度，其中正确表示酶量增加1倍时，底物浓度和反应速度关系的是 命题者提供的参考答案是B。但在K12生物论坛的讨论中，很多老师认为应该选A。也有老师说虽然知道应该选B，但总觉得理由不充分。笔者认为，要正确理解这道题目，首先是必须弄懂酶促反应速度（题目中如此，其实正确的说法，应该称为“酶促反应速率”）的含义，其次要有酶促反应的动力学的有关知识作为基础。下面，笔者先把那些认为应该选A的老师提出的理由整理出来，然后介绍酶促反应速率的含义以及酶促反应的动力学的有关知识，并在此基础上阐述该题正确答案

2、是B的理由。1 许多老师错误地选A的理由 先观察A、B选项中任何一条曲线，曲线的前半段，随横坐标底物浓度的增加，纵坐标酶促反应速度也增加，说明底物浓度是此时反应速度增加的限制因素。此时，即使增加酶量也不会使反应速度也增加。而曲线的后半段反应速度不再随底物浓度变化而变化，说明底物足够，此时底物浓度已不是反应速度增加的限制因素了；此时，酶的数量则相对不足，此时增加酶量会使反应速度加快。综上所述，正确的曲线应该是最初两条曲线重合，底物浓度足够多时才能体现出酶的数量对反应速度的影响。2 酶促反应速率的概念 酶促反应的速率（v），一般是以单位时间内底物被分解的量来表示的。假设x克蔗糖在t时间内被一定的蔗

3、糖酶水解为葡萄糖和果糖，则x/t即为蔗糖酶反应的速率。 酶促反应在开始的初期速率较大，一定时间后，由于反应产物浓度逐渐增加，反应速率渐渐下降，最后完全停止。如果底物浓度相当大，而pH及温度又保持恒定，则在反应初期的一定短时限内，酶的反应速率尚不受反应产物的影响，可以保持不变。故测酶的反应速率一般只测反应开始后的初速，而不是测反应达到平衡时所需要的时间。3 酶促反应的动力学（影响酶反应的因素）的相应知识 酶促反应的速率是受酶浓度、底物浓度、pH、温度、反应产物、变构效应、活化剂和抑制剂等因素的影响的。下面仅讨论与此题有关的酶浓度和底物浓度的影响。3.1 酶浓度的影响 在有足够底物的情况下，而又不

4、受其他因素的影响，则酶的反应速率（v）与酶浓度成正比。即 v=kE（1） k为反应速率常数，E为酶浓度。 因为有底物足够的条件，因此，对任一酶浓度E，由（1）式求出的酶的反应速率v应当就是在该酶浓度下的最大反应速率Vmax。3.2 底物浓度的影响（米氏方程） 实验证明：当酶浓度、温度和pH恒定时，在底物浓度很低的范围内，反应初速与底物浓度成正比；此后，随着底物浓度的增加，反应速率的增加量逐渐减少；最后，当底物浓度增加到一定量时，反应速率达到一最大值Vmax，此时再增加底物浓度也不能使反应速率再增加。1931年，Michaelis与Menten根据中间产物理论提出了能表示整个反应中底物浓度与反应

5、速率关系的公式，称Michaelis-Menten方程或简称米氏方程： v=VmaxS/（Km+S）（2）公式中，v为反应速率，Vmax为最大速率，Km为米氏常数。 Km是酶的特征常数之一，在数值上等于酶促反应速率达到最大速率一半（v=Vmax/2）时的底物浓度，单位为mol/L。4 正确答案是B的理由 对于底物浓度较大时，增加酶量可以增大反应速率这一结论，大家都没有异议。现在大家争议的焦点，就是在底物浓度很小时，增加酶量能否增大反应速率？对于这一问题的不同回答，决定上述高考题的答案选择：如果回答是肯定的，那么此题的正确答案是B；反之，正确答案就是A了。下面笔者为大家仔细分析一下这个问题。 上

6、述题目中只涉及一种酶，从上面引述的酶促反应的动力学的相关知识中我们看到，对于同一种酶来说，Km为定值。题目中涉及的酶浓度有2种，从上面引述的酶促反应的动力学的相关知识中我们看到，酶的最大反应速率Vmax与酶浓度E成正比。而根据米氏方程，酶的反应速率v与最大速率Vmax成正比。由此我们可以得出结论：在底物浓度一定时，酶促反应速率v与酶浓度E成正比。即使在底物浓度S很小时，酶的浓度不同，反应速率也不会相同。酶的浓度增加1倍，反应速率也会相应增加1倍。 这样看来，上面这道题只能选B，不能选A，理由是很充足的哦！5 从中学生物范围内怎样理解这道题 从上述分析中我们看到，要透彻理解这道，需要有关酶促反应

7、的动力学方面的基础知识，而这些知识是中学教材中没有涉及到的，甚至中学生物教师用书上也没有。因此，尽管这道题并没有什么错误（“反应速度”的提法不妥除外），但有超纲之嫌。 如果要求在中学生物知识的范围内，对这一道题作出合理的解答，确实比较困难。下面推荐K12生物论坛中一些老师提出的解释：这个题目中影响整体反应速度的因素有两个：一是底物浓度，一是酶的浓度。所以当底物浓度不变时，酶的浓度决定反应速度；当酶的浓度不变时，底物浓度决定反应速度。两个浓度都变时，共同决定反应速度。老实说，笔者尽管倾向于支持上述说法，但也觉得它无法圆满解释在底物浓度很低的情况下，为什么增加酶量能够加快反应速度。所以笔者想，这可能也算是一个没有办法的办法罢。 12月19日补记：最近又有人在K12论坛上讨论这个试题，网友“小黑牛”提出了下列观点，似乎有利于在中学知识范围内解释清楚这个试题：中间产物学说（E+S-ES-E+C+D）认为