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酵素とタンパク質:学習ガイド

重要なポイント

酵素は活性化エネルギーを下げて反応を速め、ミカエリス・メンテンの式は反応速度が基質濃度にどう依存するかを表す。阻害剤は予測できる形で状況を変える。

  • ミカエリス・メンテン: v = Vmax[S] ÷ (Km + [S])。[S] = Km のとき速度はちょうど Vmax の半分で、Km は基質がどれだけ強く結合するかの目安である(Km が小さいほど強い)。
  • [S] が非常に高いと酵素が飽和し、v は Vmax に近づく。ターンオーバー数は kcat = Vmax ÷ [E] で、酵素 1 分子が 1 秒に変換する基質分子の数である。
  • 競争阻害剤は基質と競合する。Vmax は変わらず、Km が大きく見える。非競争阻害剤は Vmax を下げ、Km は変えない。
  • 温度と pH は速度を変え、極端な値は酵素を変性させる。タンパク質の濃度は 280 nm の吸光度で測れる。

主な式

  • v = Vmax[S] ÷ (Km + [S])
  • kcat = Vmax ÷ [E]
  • A = εcl
  • at [S] = Km, v = Vmax ÷ 2

例題

酵素の Vmax が 100 µmol/min、Km が 2 mM である。[S] = 6 mM では v = 100 × 6 ÷ (2 + 6) = 75 µmol/min、[S] = 2 mM では 50 µmol/min である。0.010 µmol の酵素でその Vmax が得られたなら、kcat = 100 ÷ 0.010 = 10 000 min⁻¹、すなわち約 167 s⁻¹ である。

よくある間違い

  • Km を Vmax を与える基質濃度だと考えること。Vmax の半分を与える濃度である。
  • 競争阻害剤が Vmax を下げると言うこと。基質を増やせば克服できるので Vmax は変わらない。
  • 頭打ちになった速度を酵素が壊れた印と見なすこと。飽和しているのであって、変性したのではない。

練習

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