蔗糖水解与左旋偏振光的跳动:米氏常数 Km 诞生的旋光仪之夜
1913 年 2月4日 · 劳伦特式高精度半影旋光仪(Laurent Half-Shadow Polarimeter)与蔗糖转化酶液
你知道吗?
生命的所有催化冲动,终究逃不过分母上那个代表半饱和浓度的 Km 宿命。
1913年,德国生化学家莱奥诺·米夏埃利斯(Leonor Michaelis)与加拿大女医生莫德·门腾(Maud Menten)在柏林一家医院的地下室里,面对着一台长铜管结构的劳伦特半影旋光仪(Laurent Polarimeter)。
右旋的蔗糖分子被酵母转化酶(Invertase)切割成等摩尔的葡萄糖和左旋果糖后,溶液的总旋光方向会发生“转化”,从右旋变为左旋。通过目镜窥视钠黄光穿过棱镜形成的两个半圆形明暗分界线,微调刻度盘至视场亮度完全均一,他们记录下了精确到角分(arcminute)的光学转角变化,从而连续非破坏性地测定底物水解速度。
在当时,人们对酶反应速率随底物浓度升高而趋向饱和的机制争论不休。两人敏锐地引入了质量作用定律,严密推导出一个数学假说:游离酶与底物必须首先通过可逆碰撞结合成短暂的中间体——酶-底物复合物(ES),随后ES以恒定速率分解为游离酶和产物。
由此诞生的米氏常数(Km),至今仍是全球生物实验室衡量酶与底物亲和力、设计药物抑制剂的终极物理基石。