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Michaelis-Menten 속도식의 속도상수의 결정
v =Km +
[ S]
Vmax [S]
초기속도 (initial velocity) 실험
We need to know Vmax and Km.
At [S0] = 1mM, 2mM, 5mM, . . . 20mM
Initial velocity
v = d[S]dt- = 초기 기울기
0
5
10
15
20
0 2 4 6 8
Time
[S]
Init
ial v
eloc
ity
(V init)
v at [S0] = 1mM
v at [S0] = 2mM
v at [S0] = 5mM
[S]
v at [S0] = 20mM
accurate determination of Km very difficult
M-M eq. can be linearized in
double-reciprocal form
Vmax [S]V = Km + [S]
V1 =
Km + [S]
Vmax [S]=
[S]
Vmax [S] Vmax [S]+Km
V1 =
Vmax [S] Vmax+ 1Km
KmV1 =
V max
+ 1
V max [S]
1
V1 = •
y m x + b= •
Vmax [S]V =
Km + [S]
Km
V
1
V max+
1
V max[S]
1
V
1= •
Lineweaver-Burk polt
효소 실험에서 다음과 같은 결과를 얻었다 .
substrateconcentration(mM)
velocity(mM/min)
3 4.585 6.47 7.729 8.72
11 9.5
Lineweaver-Burk plot 을 그린 후 , Km, Vmax 값을 구하
라 .
1/S 1/V0.33 0.2180.20 0.1560.14 0.1290.11 0.1150.09 0.105
y = 0.4665x + 0.0629R2 = 1
-0.10
0.00
0.10
0.20
0.30
0.40
-0.40 -0.20 0.00 0.20 0.40 0.60 0.80
1/S
1/V
Vmax = 15.90 mM/min Km = 7.42 mM
저해반응에서의 효소 속도론 ○ 효소 저해제 (Enzyme inhibitor) : 효소와 결합하여 효소의 활성도를 감소시키는 물질
○ 가역적 저해반응
1. 경쟁적 저해반응 (Competitive inhibition)
- 경쟁적 저해제 : 기질 유사체 (substrate analog)
- 효소의 활성부위에 기질과 경쟁적으로 결합
2. 비경쟁적 저해반응 (Noncompetitive inhibition)
- 비경쟁적 저해제 : 기질과 유사성이 없다 .
- 효소의 활성부위가 아닌 다른 부위에 결합하여 기질의 효소에 대한 친화성을 감소
3. 반경쟁적 저해반응 (Uncompetitive inhibition)
- 반경쟁적 저해제 : 효소와 친화력이 없다 .
- ES 복합체에만 결합
○ 비가역적 저해반응
경쟁적 저해반응 경쟁적 저해반응 ((competitive inhibicompetitive inhibitiontion))
E + S ES Pk1
k-1
k2+IEIKI
빠른 평형가정에서
효소 보존식 , [E0] = [E] + [ES] + [EI]
○ 기질 유사체가 효소의 활성부위에 기질과 경쟁적으로 결합하여 효소활성을
저해
[ES][E][S]
= k1
k-1= Km' [EI]
[E][I]= KI
V = k2[ES] Vmax = k2 • [E0]
경쟁적 저해반응 경쟁적 저해반응 ((competitive inhibitcompetitive inhibitionion))
V =Km',app + [S]
Vm[S]
KI
[I]Km',app = Km [1 + ]
V =Km' [ 1 + ] + [S]KI
[I]Vm[S]
☞ 경쟁적 저해반응의 실제효과는 Km 의 증가에 따른 반응속도의 감소이다 .
y =
V1 =
KM
Vmax
Vmax
+ 11 +[I]K
IS1
+ bm x•
V1
[S]1
x interceptsy intercept =1Vmax
slope = KMVmax
No inhibition
Competitiveinhibition
-1KM
-1
KM 1 +[I]KI
KMVmax
1 +[I]KI
slope =
?Increasing [I]
비경쟁적 저해반응 비경쟁적 저해반응 (non(noncompetitive inhibitcompetitive inhibitionion))
E + S ES E + PKm' k2
KI
EI + S ESI
+I
+I
KI
Km'
빠른 평형가정에서
효소 보존식 , [E0] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]
○ 효소의 활성부위가 아닌 다른 부위에 결합하여 기질의 효소에 대한 친화성을 감소
[ES][E][S]
= = Km'[ESI][EI][S]
[EI][E][I]
= KI= [ESI][ES][I]
V = k2[ES] Vmax = k2 • [E0]
Vmax,app =
KI
[I] 1 +
Vmax
비경쟁적 저해반응비경쟁적 저해반응
☞ 비경쟁적 저해반응의 실제효과는 Vm 의 감소이다 .
=Km' + [S]Vmax,app [S]
V =Km' + [S]
(1 + )KI
[I]• [S]
Vmax
V1
[S]1
x intercept y intercept =1Vmax
slope = KMVmax
No inhibition
Noncompetitiveinhibition
-1KM
KMVmax
1 +[I]KI
slope =
y intercept =1Vmax1 +[I]
KI
?Increasing [I]
y = m x
V1 =
Km
Vmax
Vmax
+ 11 + [I]K
IS1
+ b
1 + [I]K
I
•
반경쟁적 저해반응 반경쟁적 저해반응 (un(uncompetitive inhibitcompetitive inhibitionion))
E + S ES E + PKm' k2
ESI
+I
KI
효소 보존식 , [E0] = [E] + [ES] + [ESI]
빠른 평형가정에서
[ES][E][S]
= Km'
= KI[ESI][ES][I]
○ 반경쟁적 저해제는 효소와 친화력이 없으며 , ES 복합체에만 결합한다 .
V = k2[ES] Vmax = k2 • [E0]
Vmax,app =
KI
[I] 1 +
Vmax
반경쟁적 저해제반경쟁적 저해제
Km',app =
KI
[I] 1 +
Km'
V = (1 + )KI
[I]• [S]
Vmax
=Km',app + [S]Vmax,app • [S]
+ [S] Km'
(1 + )KI
[I]
☞ 반경쟁적 저해반응의 실제효과는 Vm 과 Km
감소이다 .
V1
[S]1
x intercept y intercept =1Vmax
slope = KMVmax
No inhibition
Unncompetitiveinhibition
-1KM
y intercept =1Vmax
1 +[I]KI
Km,appVmax,app
slope = KmVmax
=
V1 =
Km, app
Vmax, app
+S1
Vmax, app
1
y = m · x + b
구 분 경쟁적 저해반응 비경쟁적 저해반응 반경쟁적 저해반응저 해 제 기질유사체 기질 유사성 없음 효소와 친화력 없음결합부위 효소의 활성부위 효소의 활성부위 외 ES 복합체저해효과 Km ↑ - ↓
Vm - ↓ ↓
이중역수도포 1/Vm - ↑ ↑
Km/Vm ↑ ↑ -
y =
V1 =
KM
Vmax
Vma
x
+ 11 + [I]K
IS1
+ bm x• y = m x
V1 =
Km
Vmax
Vmax
+ 11 + [I]K
IS1
+ b
1 + [I]K
I
•
V1 =
Km, app
Vmax, app
+S1
Vmax, app
1
y = m · x + b
저해제가 존재하지 않을 때 (1) 와 저해제가 존재할 때 (2) & (3),
다음과 같은 효소반응 결과를 얻었다 .
1. Vmax 와 Km 을 구하라
2. 각 저해반응의 종류 및 각 저해제에 대한 KI 값을 구하라 . ([I] = 5mM)
[S]1
v(umol/ml sec)2
v(umol/ml sec)3
v(umol/ml sec)1 12 4.3 5.52 20 8 94 29 14 138 35 21 16
12 40 26 18
1/S 1, 1/v 2, 1/v 3, 1/v1.0000 0.0833 0.2326 0.18180.5000 0.0500 0.1250 0.11110.2500 0.0345 0.0714 0.07690.1250 0.0286 0.0476 0.06250.0833 0.0250 0.0385 0.0556