【79】ミカエリス定数

ミカエリス定数(Km)は、酵素と基質の”結合しやすさ”を表している。

ミカエリス定数(Km)は、酵素基質複合体の濃度[ES]に対する酵素濃度[E]と基質濃度[S]の割合なので、ミカエリス定数(Km)が”小さい”ほど、酵素と基質が”結合しやすい”(酵素-基質複合体を作りやすい)ことになる。

酵素の種類ごと、同じ酵素でも複数の基質がある場合は基質の種類ごとに、固有のミカエリス定数がある。

ミカエリス定数

〈基質濃度と反応速度の関係を表したグラフ〉では、ミカエリス定数(Km)は、反応速度(V)が最大反応速度(Vmax)の1/2になる時の基質濃度[S]とちょうど一致する。

したがって、ミカエリス定数(Km)の値が“小さい”ほど、グラフの傾きが”大きく”なり、酵素は基質と結合しやすい(酵素-基質複合体をつくりやすい)ことになる。

ミカエリス定数(Km)と反応速度(V)

酵素反応の反応速度(V)は、ミカエリス定数(Km)と最大反応速度(Vmax)、基質濃度[S]を使った”ミカエリス・メンテン式”で表わすことができる。

ミカエリス・メンテン式

ミカエリス・メンテン式の両辺の逆数をとると一次関数の形になる。

1/[S]と1/Vの関係(基質濃度と反応速度の関係)をグラフにできれば、縦軸切片から最大反応速度(Vmax)を、さらにグラフの傾きからミカエリス定数(Km)を近似することができる。

【補足】

  • 代謝(生体内の化学反応。例えば”光合成“や”呼吸“など。)
  • 触媒(化学反応を促進または抑制する物質。)
  • 酵素(生体内ではたらく生体触媒。タンパク質を主成分としている。)
  • 変性(加熱やpH変化などにより、タンパク質の立体構造が変化し、タンパク質の性質が変化すること。)
  • 失活(酵素タンパク質が変性することで、触媒としての機能を失うこと。)
  • 酵素-基質複合体(酵素の活性部位に、基質が結合した状態。)
  • 最大反応速度(全ての酵素が酵素ー基質複合体を形成しているときの反応速度。)
  • 基質特異性(それぞれの酵素タンパク質は特有の立体構造をもち、特に基質と結合する部分“活性部位”)
  • ミカエリス定数(Km=[E]×[S]/[ES]。酵素の反応速度が最大反応速度の1/2になる時の基質濃度と一致する。)
  • ミカエリス・メンテン式(酵素の反応速度V=最大反応速度(Vmax)×基質濃度[S]/(Km+[S]))
  • ラインウィーバー・バーク式(ミカエリス・メンテン式の両辺の逆数を取り、一次関数の形にした式。縦軸切片&横軸切片から、最大反応速度&ミカエリス定数を求められる。)
ミカエリス定数の導き方
ミカエリス・メンテン式の導き方

【参考資料】

  • 吉里勝利(2018).『改訂 高等学校 生物基礎』.第一学習社
  • 浅島 誠(2019).『改訂 生物基礎』.東京書籍
  • 吉里勝利(2018).『スクエア最新図説生物neo』.第一学習社
  • 浜島書店編集部(2018).『ニューステージ新生物図表』.浜島書店
  • 大森徹(2014).『大学入試の得点源 生物[要点]』.文英堂

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