酵素反応の反応速度論について

質問

一般的な式としてミカエリス・メンテン（Ｍ－Ｍ）式があると思いますが、この式をどうしても理解できません。この式を利用するにはどのような項目の値が必要なのでしょうか？やはり酵素濃度は必要になるのでしょうか？
脱窒の実験において反応前・後の硝酸態窒素濃度及び水素供与体（エタノール）濃度しかわかっていないのですが、Ｍ－Ｍ式は使えるのでしょうか？
また、実験での硝酸態窒素濃度とエタノール量の比は変えず、反応前の硝酸態窒素濃度を高くした場合の反応後の硝酸態窒素濃度を求めるのは、どのような計算（論理）で求めることができるでしょうか？
長くなりましたが、どうぞよろしくお願いします。

回答No.3

kaazuu

＞基質濃度の低いときは、酵素活性は基質量に比例する。とありますが、基質濃度
が低い言うには、やはりVmaxを求める必要があるのですか？

基質濃度が低い状態では、Vmax（酵素本来の最大速度）は求められないよね。だって、最大速度にならない条件で測定した結果だからね。

＞例えば硝酸態窒素が
25mg/lは基質濃度が低いと仮定するのは無茶でしょうか？

そう思うなら、低いんじゃないのでしょうか？
（数字だけで判断するのはナンセンスだけど、かなり低濃度ではありますね。）
また、6、12、18、24時間の変化の近似曲線を求め、初期反応速度を求めるには、
どの時間までの反応速度を初期反応速度すればよろしいのでしょうか？

酵素反応では、やがて速度が一定になります（グラフで書けば、直線性がでる）。
速度が一定になる前の速度が、その反応の初速度となるかと思います（直線にのらない値）が。

少し話が細かくなってきたので、先輩とか、指導教官とか、生化学の先生にでも聞いた方が早く解決するのではないかと思います。メールでは少し勉強を一から教えるのは厳しい感じがいたします。

回答No.2

kaazuu

＞ならば、MM式を適用させるには、いくつかの基質濃度によるデータが必要になる
のでしょうか？

そうです。

＞また、いくつほど、データが必要となるのでしょうか？

酵素反応が飽和するまで。（そのグラフからVmaxとKm値（つまり、1/2 Vmax）が算出できる。）

＞現在、１つの基質濃度による6、12、18、24時間の基質濃度しかわかっていないた
め、MM式は適応できないのでしょうか？

その結果から分かるのは、その酵素の反応速度（ｖ）が求めれる。けど、もう一点位、基質濃度を変化させて、6-24時間のデータの速度（傾き）が変わらないのであれば、その速度がVmaxと言っていいと思う。（基質濃度の低いときは、酵素活性は基質量に比例する。従って、酵素と基質の反応が飽和してることを示せないといけない。）

こんな感じでやってみたらいかがでしょう。生化学の学生実験で一度はやってると思うよ。昔のレポートとか見ればどうやって、実験値からVmaxとか算出したかとか分かるんでないかな。

お礼

専攻が生物ではなく農学なので、講義などは一切うけておりません。もう少しだけ、お付き合い下さい。
基質濃度の低いときは、酵素活性は基質量に比例する。とありますが、基質濃度が低い言うには、やはりVmaxを求める必要があるのですか？例えば硝酸態窒素が25mg/lは基質濃度が低いと仮定するのは無茶でしょうか？
また、6、12、18、24時間の変化の近似曲線を求め、初期反応速度を求めるには、どの時間までの反応速度を初期反応速度すればよろしいのでしょうか？
ご多忙とは思いますが、よろしくお願い致します。

回答No.1

kaazuu

ミカエリス・メンテンは、生化学の基本ですが、もう少しこの式を眺めてみることがこの式を理解するには大事かもしれません。おそらく、酵素濃度は必要ないことはすぐにわかると思います（酵素濃度の項はない）。よって、酵素量（酵素を含む抽出物とか）は常に一定条件、buffer、反応条件（反応時間など）等は一定で行い、基質濃度のみを変化させてデータを作成し、Vmax,Km値を実験的に求めます。
つまり、この式を利用したいならば、反応前の状態（基質）と反応後の状態（基質や生成物）を実験的に計測できないといけません。

脱窒の実験については、どんなものなのかよくわからないのでいまいちＭ－Ｍの式を必要かどうかも想像ができないですが、実験的に作成したグラフから求めることができるんじゃないのでしょうか？グラフからエクセルで近似曲線を描いても数式は求められます。意味があるかは定かではありませんが。あまり参考にならなかったもしれません。

お礼

ありがとうございます。
確かに酵素濃度の項はありませんでした。
ならば、MM式を適用させるには、いくつかの基質濃度によるデータが必要になるのでしょうか？また、いくつほど、データが必要となるのでしょうか？
現在、１つの基質濃度による6、12、18、24時間の基質濃度しかわかっていないため、MM式は適応できないのでしょうか？
重ねてお願い致します。