Michaelis-Menten 속도식의 속도상수의 결정

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1 Michaelis-Menten 속도식의 속도상수의 결정
v = Km + [S] Vmax [S] We need to know Vmax and Km. 초기속도 (initial velocity) 실험 At [S0] = 1mM, 2mM, 5mM, mM Initial velocity v = d[S] dt - = 초기 기울기 Time [S] F3.30

2 ) Initial velocity (V accurate determination of Km very difficult [S]
v at [S0] = 1mM v at [S0] = 2mM v at [S0] = 5mM [S] v at [S0] = 20mM F3.30 accurate determination of Km very difficult

3 V [S] V = K + [S] y m x + b = • M-M eq. can be linearized in
max [S] V = K m + [S] M-M eq. can be linearized in double-reciprocal form V 1 = Km + [S] max [S] + V 1 = max [S] + Km F3.30 Km V 1 = max + [S] • y m x + b = •

4 Lineweaver-Burk polt Km V 1 max + [S] = • V max [S] V = K m + [S]
F3.30 Lineweaver-Burk polt

5 효소 실험에서 다음과 같은 결과를 얻었다. Lineweaver-Burk plot을 그린 후, Km, Vmax 값을 구하라.

6                                                                  Vmax = mM/min Km = 7.42 mM

7 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 F3.30

8 효소 보존식, [E0] = [E] + [ES] + [EI]
경쟁적 저해반응 (competitive inhibition) ○ 기질 유사체가 효소의 활성부위에 기질과 경쟁적으로 결합하여 효소활성을 저해 + I EI KI E + S ES P k1 k-1 k2 빠른 평형가정에서 [ES] [E][S] = k1 k-1 = Km' [EI] [E][I] = KI F3.30 효소 보존식, [E0] = [E] + [ES] + [EI] V = k2[ES] Vmax = k2 • [E0]

9 경쟁적 저해반응 (competitive inhibition)
Km' [ ] + [S] KI [I] Vm[S] V = Km',app + [S] Vm[S] KI [I] Km',app = Km [1 + ] F3.30 ☞ 경쟁적 저해반응의 실제효과는 Km의 증가에 따른 반응속도의 감소이다.

10 y = V 1 = K M max + 1 + [I] I S b m x • ? Increasing [I] F3.30

11 효소 보존식, [E0] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI]
비경쟁적 저해반응 (noncompetitive inhibition) ○ 효소의 활성부위가 아닌 다른 부위에 결합하여 기질의 효소에 대한 친화성을 감소 Km' k2 E + S ES E + P KI EI + S ESI I Km' 빠른 평형가정에서 [ES] [E][S] = = Km' [ESI] [EI][S] [EI] [E][I] = KI [ES][I] 효소 보존식, [E0] = [E] + [ES] + [EI] + [ESI] V = k2[ES] Vmax = k2 • [E0]

12 비경쟁적 저해반응 Vmax • [S] [I] (1 + ) KI Vmax,app [S] V = = Km' + [S]
( ) KI [I] • [S] Vmax = Km' + [S] Vmax,app [S] Vmax,app = KI [I] 1 + Vmax ☞ 비경쟁적 저해반응의 실제효과는 Vm의 감소이다.

13 y = m x V 1 = K m max + 1 + [I] I S b • ? Increasing [I]

14 효소 보존식, [E0] = [E] + [ES] + [ESI]
반경쟁적 저해반응 (uncompetitive inhibition) ○ 반경쟁적 저해제는 효소와 친화력이 없으며, ES 복합체에만 결합한다. Km' k2 E + S ES E + P ESI + I KI 빠른 평형가정에서 [ES] [E][S] = Km' = KI [ESI] [ES][I] 효소 보존식, [E0] = [E] + [ES] + [ESI] V = k2[ES] Vmax = k2 • [E0]

15 반경쟁적 저해제 Vmax • [S] [I] (1 + ) KI Vmax,app • [S] V = = Km'
( ) KI [I] • [S] Vmax = Km',app + [S] Vmax,app • [S] + [S] Km' Vmax,app = KI [I] 1 + Vmax Km',app = KI [I] 1 + Km' ☞ 반경쟁적 저해반응의 실제효과는 Vm과 Km 감소이다.

16 V 1 = K m, app max, app + S y = m · x + b Unncompetitive 1 inhibition
x intercept y intercept = max slope = K M No inhibition Unncompetitive inhibition -1 1 + [I] I m,app max,app m =

17 구 분 경쟁적 저해반응 비경쟁적 저해반응 반경쟁적 저해반응 저 해 제 기질유사체 기질 유사성 없음 효소와 친화력 없음 결합부위
구 분 경쟁적 저해반응 비경쟁적 저해반응 반경쟁적 저해반응 저 해 제 기질유사체 기질 유사성 없음 효소와 친화력 없음 결합부위 효소의 활성부위 효소의 활성부위 외 ES 복합체 저해효과 Km ↑ - ↓ Vm 이중역수 도포 1/Vm Km/Vm y = V 1 = K M max + 1 + [I] I S b m x • y = m x V 1 = K m max + 1 + [I] I S b • V 1 = K m, app max, app + S y = m · x b

18 저해제가 존재하지 않을 때 (1)와 저해제가 존재할 때 (2) & (3),
다음과 같은 효소반응 결과를 얻었다. Vmax와 Km을 구하라 각 저해반응의 종류 및 각 저해제에 대한 KI 값을 구하라. ([I] = 5mM)