研究酶的科研汪们都知道，无论是表达一种新酶，还是工程一个现有的酶，都需要对酶的一系列特性进行表征。小编上期已经介绍了酶的一些性质，点这里。后面小编会带大家逐渐了解如何测定酶的各种性质，不过小编毕竟水平有限，如有不当之处还请大家留言指正。这次，我们主要说说Km和Kcat。
Km、 Kcat、Vmax之间到底啥关系？我们先看上图。上图的横坐标是底物浓度，纵坐标是酶的反应速率。这个就是酶促反应动力学曲线了，可以用米氏方程来表征：
V = Vmax[S] / ( KM + [S]), 也可以写成V = Kcat[E]t[S] / ( KM + [S]),
公式中的V指反应速率，[S]是底物浓度，[E]t是酶的浓度，Km是一个常数，Kcat也是一个常数。这两个常数的意义我们后面再说。图中还有一个Vmax，这是最大反应速率，Vmax=Kcat[E]t.
从这个曲线我们可以知道，在底物浓度很低时，酶的反应速率会随着底物浓度的增加迅速增加。此时酶的活性位点的是空的，等着底物来结合，所以产物形成的速度由可利用的底物浓度决定。当底物的浓度增加时，酶的活性位点渐渐被底物饱和，此时底物形成的速率由酶的浓度决定，当活性位点被底物饱和以后，添加再多的底物都不会对酶促反应速率产生影响，此时达到最大酶促反应速率Vmax。
下面我们说Km和Kcat这两个常数：
Km（Michaelis constant，米氏常数）
Km是米氏常数（Michaelis constant），其实全称是米歇利斯常数，可能米歇利斯太难记了吧，所以大家都简称为米氏常数（为啥你们可以记住阿基米德原理，拉格朗日方程？小米同学应该会有点桑心）。米氏常数衡量的是酶与底物之间亲和力（affinity）的大小（这里指遵循米氏方程的酶）。Km等于酶促反应为最大反应速率一半时的底物浓度，其单位是mol/L，因此Km越小，表明酶进行反应所需的底物浓度越低，也可以说酶与底物之间亲和力越大。Km是一个常数，当pH，温度，离子强度不变时，Km是恒定的。
Km的重要性
Km是非常重要的参数，在酶的应用过程中，底物浓度选择常常需要参考酶Km。
1. 测定酶的活性
为了测定一个酶的活性，底物浓度应该怎么选择呢？我们通常是利用产物生成速率来衡量酶活性，在温度，pH等条件不变的情况下，产物的生成速率受到酶的活性，底物浓度的影响。我们为了测定酶的活性，自然应该使酶的活性本身作为唯一的变量，这就意味着底物的浓度必须非常高，使酶的活性位点饱和，确保酶催反应速率达到最大值Vmax。在实践中，底物的浓度常需要高出Km值的10-20倍。
2. 测定样品中底物的浓度
我们有时候会利用酶来测定其底物的浓度，比如利用荧光素酶测定ATP的浓度从而来测定细菌的数量（每个细菌内ATP数量是固定的，ATP越多说明细菌越多）。此时，我们需要保证底物的浓度是唯一的限制因素，底物的浓度必须要低于Km值，这样产物的生成速率会随着底物浓度的增加迅速提高，这就提高了检测底物的灵敏度。
Kcat
又叫转化数（turnover number），利用Vmax除以酶浓度进行计算。所以可以知道，Kcat衡量的是在最有优条件下酶催化生成底物的速率。为什么说是最优条件呢？因为此时反应速率最大（Vmax），酶的活性位点已经被底物完全饱和。Kcat是一个常数，其单位是1/s，也可以将Kcat理解成单个酶分子在一秒内转化底物的数量，或者单个酶分子转换一个底物分子所需的时间，因此Kcat也叫做转化数。
Kcat/Km
两个常数的比，当然也是一个常数。Kcat与Km的比是衡量一个酶催化效率的最重要参数。Kcat越大，Km越小，二者的比值越大。Kcat越大说明酶转化底物的速率越快，Km越小说明酶与底物之间亲和力越大。当酶有多个可利用的底物时，其对不同底物的催化效率可能差别很大。Kcat/Km就可以用来确定酶的最适底物，同一个酶对不同底物的Kcat/Km最大可相差100万倍。当利用蛋白质工程对酶进行改造时，不同突变型的Kcat/Km也是需要要测定的参数，用来表征酶催化效率的变化情况。
呀！不知不觉又写了这么多。Km，Kcat这么重要，应该怎么测量呢？等待小编的下篇文章吧。
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