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酵素の反応速度
酵素の反応速度について質問があります。 酵素は温度やｐｈに影響されて、反応を促進する速度が変わることがわかったんですが、教科書に其質濃度についても酵素の反応速度がかわるとかいてありました。 「酵素の濃度は変わらず、其質濃度が低いときは、其質を加えるほど反応速度は増加し、基礎濃度がある限度をこえると、すべての酵素と其質が結合した状態になるので、反応速度が一定になる。」 其質を加えるほど反応速度があがる ということがいまいちわかりせん。其質が増えれば酵素が分解する速度が遅くなるのではないかと思うのですが・・・。また、其質を増やすほど濃度がたかくなるのですか？やはり、濃度が高くなるにつれ、酵素がそれを分解するために速度は落ちるのではないでしょうか・・・？また、 すべての酵素と其質が結合 とありますが、増えた其質のぶんだけ酵素が反応して、ある濃度のころで反応がとまるというのはどういうことでしょう？ある濃度、というのは決まっているのですか？ 質問攻めですみません。回答宜しくお願いします。
- m-mlo
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混乱しているようですので、１点にしぼって説明します。 まず、最初の状態として、酵素が存在して基質が存在しない状態を考えます。 この状態では反応は進みませんね。反応する物がないわけですから。 次に、基質の量が酵素よりも少ない場合を考えます。 この状態では、基質の量が反応速度を制約する要因になります。つまり、基質が少ないために、酵素の中には反応を進めるという仕事をしようとしても、その相手がいなくて仕事にならない物があるということです。 たとえば、酵素が店を開いているというモデルで考えれば、客が少ないために、たまにしか売れず、売り上げが伸びない状態です。 つまり、この段階では、客が増えれば（つまり基質が増えれば）、売り上げが伸びる（反応が速くなる）状態にあるということです。 次に基質が十分な量だけ存在する状態を考えます。この状態では客が非常に多く、店の前には常に行列ができています。つまり、店の数と処理速度（酵素の濃度と触媒反応の速さ）によって売り上げ（反応の速度）が決まるということです。 酵素反応の速度を議論する際に使われる「定常状態近似」というのは、この状態を意味しています。 要するに、モデルとしては、１個の酵素分子が、生成物を与える速度は一定です。十分な量の基質が存在する条件であれば、その基質の量に関わらず、反応速度は酵素分子の数に比例します。 しかし、基質の量が不足すれば、仕事をしていない酵素が生じてきますので、酵素１個あたりの平均的な反応速度は低下するというわけです。
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- gori8063
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私も学生のとき混乱してた項目なんですよねぇ。 恐らく、「速度」「濃度」の概念があやふやになって混乱しているんだと思います。 まず、「其質を加えるほど反応速度があがる」に関しては、 酵素反応も化学反応（衝突）ですから、基質低濃度では酵素の活性部位が十分に「余って」います。基質バッチコイ！です。基質濃度があがれば直線的に反応速度はあがります。衝突の確率が上がりますからね。 一方、基質濃度が上がってくると、反応する活性部位の「余り」がなくなってきます。通勤電車で座席が足りない状態みたいなもんです。 で、「えた其質のぶんだけ酵素が反応して、ある濃度のころで反応がとまる」ことに関しては貴殿の勘違いです。 「酵素反応が止まる」のではないです。「酵素反応速度が上げ止まり」になるのです。 ある濃度に関しては酵素次第です。貴殿の言う「ある濃度」に近い概念として、反応速度が最大速度（上げ止まりの速度）の50％になるときの基質濃度を「Km値」として定義して酵素の性質を表示します。
質問者からの補足
わかりやすくありがとうございます。 補足なんですが； 基質を加えると、濃度はあがっていくんですか？ 基質が増えて、衝突の確率が上がると、酵素の活性部分にたくさん基質が反応するのはわかります。 でもどうして「速く」なるんでしょうか？たくさん基質があるので、酵素は速く結合しようとするんですか？？ こんなに説明していただいても、よく理解できなくてすみません。わたしの疑問におもってることって普通じゃないんでしょうか・・・こんな考えてるのって異常ですかね；テスト前なのに。。
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＞「酵素の濃度は変わらず、其質濃度が低いときは、其質を加えるほど反応速度は増加し、基礎濃度がある限度をこえると、すべての酵素と其質が結合した状態になるので、反応速度が一定になる。」 酵素がすべて基質（ですよね？）と結合して、反応の触媒作用を示していれば、それ以上に基質の濃度が上がっても反応速度は上昇しません。 しかし、基質の濃度が極端に低く、触媒の中に基質と結合していないものがあれば、速度が速くなる余地があるということです。 ＞其質を加えるほど反応速度があがる 反応速度は、基質の減少する速度、あるいは生成物が得られる速度です。したがって、基質の濃度が上がって速度があがることはある意味当然のことです。ただし、酵素（触媒）反応などでは、酵素（触媒）の量も関与してくるということです。 ＞其質が増えれば酵素が分解する速度が遅くなるのではないかと思うのですが・・・ 何か重大な勘違いをしているようです。酵素が分解して生成物を与える速度は同じです。化学平衡と反応速度は別の概念です。 ＞増えた其質のぶんだけ酵素が反応して、ある濃度のころで反応がとまるというのはどういうことでしょう？ これも勘違いしているようですね。おそらくは、きわめて低濃度で基質の量が酵素よりも少ない場合には、基質が増えるほど酵素が反応するということになりますが、全ての酵素が基質と反応している状態では、それ以上反応は進みません。ただし、ここでいう反応は、基質と酵素が結合を形成すする、すなわち錯体を形成する反応の話であり、それ以降の分解などの話ではありません。 酵素反応の各段階の理解が不足しているように思います。本などでじっくりと勉強した方が良いと思います。
質問者からの補足
ひとつひとつの文章に細かい回答をしてくださり、ありがとうございます。しかし、いまだよく理解できておらず補足なんですが、 ＞ここでいう反応は、基質と酵素が結合を形成すする、すなわち錯体を形成する反応の話であり、それ以降の分解などの話ではありません。 酵素と基質がむすびつく速度がはやくなるのですか？？ ここでいう反応速度というのは、たとえば A＋B→C＋D（適当です） ↑ 酵素 という化学反応があり酵素が作用するとして。そのとき作用する酵素は一定で、基質の濃度をあげると、「この化学反応自体の速度がはやくなる」というわけではないということですよね？？化学反応の速度があがる以前の、酵素と基質の反応のということですか？？ 丁寧に説明してくれてるにもかかわらず理解できずすみません。
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＞要するに、モデルとしては、１個の酵素分子が、生成物を与える速度は一定です。十分な量の基質が存在する条件であれば、その基質の量に関わらず、反応速度は酵素分子の数に比例します。しかし、基質の量が不足すれば、仕事をしていない酵素が生じてきますので、酵素１個あたりの平均的な反応速度は低下するというわけです。 わかりました。バッチリです！ 具体的にイメージできた気がします。 根気よくこんなに丁寧に説明してくださり、どうもありがとうございました。これからもがんばって勉強します。