生命科学・代謝・植物生理/原理と探求
酵素と基質濃度の解説
酵素反応は基質を増やし続けても、速度が同じ比率で無限に大きくなることはない。基質濃度・酵素量・競争的阻害剤条件を変えて飽和曲線を比較してみてください。最大反応速度とその半分に達する基質濃度を区別することにより、酵素量の変化と競合的阻害を解釈することができる。
どのような原理？
酵素量はVmaxに比例します。競争的阻害は一見Kmを増やし、同じ酵素量のVmaxは維持されます。
重要な関係
v = Vmax[S] / (Km(1+[I]/Ki)+[S])
観察してみよう
- オレンジ基質は緑色酵素の活性部位を占めています。シェアと初期速度を比較します。結合図は統計的シェアの説明用演出です。
- 基質濃度0・1・2・4・8・16の初期速度を直接実行・記録して飽和曲線を作ります。すべての数値は仮想相対値です。
- 基質濃度を固定し、酵素量だけを2倍に変えるか、[I]=Kiの競争的阻害を入れて比較します。
結果を読み解く
阻害剤がなく、[S]=Kmであれば初期速度は？
v=Vmax[S]/(Km+[S]) に [S]=Km を入れると v=Vmax/2 です。 [I]=Kiの競争的阻害は見た目Kmを2倍にしてVmaxは変えません。
モデルの仮定と限界
仮想相対値を使うミハエリス・メンテン初期速度モデルです。 Vmax=10×酵素相対量であり、実際の酵素パラメータは確認されていません。基質枯渇・逆反応・時間による速度減少・温度・変性・非競争的阻害は扱いません。 ４ｓは結合観察演出区間であり、生成物累積速度測定時間ではない。