효소의 반응속도론(enzyme kinetics) 결과 레포트

1. Abstract

 효소는 화학반응을 촉진하는 단백질 촉매로 기질과 결합한다. 효소는 크게 6가지로 구분된다. 효소의 촉매 반응 속도와 이것이 실험의 여러 매개변수에 따라서 어떻게 변화하는가에 관해 연구하는 분야를 enzyme kinetics라고 한다.  반응 속도에 영향을 주는 핵심 요소 중 하나는 기질의 농도[S]이다. 기질농도에 따른 효소반응속도를 결정하고 Lineweaver-Burk plot을 이용하여 효소반응의 Vmax와 Km을 결정한다. 이번 실험에서는 potato acid phosphatase와 wheat germ acid phosphatase를 이용하여 기질인 p-nitrophenyl phosphate의 분해 생성물인 p-nitrophenol (황색)을 415 nm에서 흡광도를 측정하여 반응속도를 계산하였다. Lineweaver-Burk plot을 통해 potato Vmax는 3.024, Km은 0.1152, wheat germ의 Vmax는 2.205, Km은 0.1063의 값이 나왔다. 결과적으로 기질의 농도가 증가함에 따라 반응속도가 증가하는 그래프 경향을 볼 수 있었다.

 

2. Discussion

 효소의 활성에 pH가 영향을 미친다는 것을 이용하여 효소의 Vmax와 Km값을 구할 수 있다. 효소의 농도는 일정했으나 기질의 농도가 증가함에 따라 반응속도도 비례하여 점차 증가한다. 이는 기질의 수가 늘어나면 효소-기질 복합체 형성속도가 증가하기 때문이라고 볼 수 있다. 만약 기질의 농도를 더 높게 하여 실험을 반복했다면, 반응속도가 계속 증가하다가 Vmax(potato의 경우 3.024, wheat germ의 경우 2.205)에 도달하면 반응속도가 일정해졌을 것으로 추측된다. 실험 설계 시, 기질의 농도 차이 크게 설정하여 1차 반응이 일어나는 기질의 농도와 0차 반응에 가까운 기질의 농도로 실험을 진행한다면 더욱 뚜렷한 실험결과를 볼 수 있을 것이라 생각된다.

 본 실험에서는 potato의 Vmax 값이 wheat germ의 Vmax 값보다 높게 나왔으나, 다른 논문의 실험에서는 wheat germ이 potato보다 Vmax 값이 평균적으로 높았다. 이는 논문에서 사용된 기질은 PNPBC, PNP, Bis-PNP 등이므로 사용된 기질이 다르기 때문에 생긴 결과로 보인다.

 다른 조와의 실험결과를 비교해보면, 다른 조에 비해 각각의 값이 potato Vmax는 1.7379, Km은 0.18575, wheat germ의 Vmax는 1.45666, Km은 0.0918 만큼 작다. 이는 다른 조의 실험결과가 lineweaver-Burk equation 추세선에 비해 과도하게 크거나 작은 값이 있어 차이나는 것으로 보인다. 또한 실험하는 사람들에 따라 파이펫을 누르는 압력도 다르며, 흡광도 측정 시 cuvette에 얼룩이 있는 등의 이유로 결과값에 편차가 생길 수도 있을 것으로 생각된다.

 

3. Reference

1) JOHN L. TYMOCZKO, Stryer 핵심생화학(제2판), 2014, 범문에듀케이션, 69-84

2) 생화학분자생물학회, 생화학백과, 2019, 생화학분자생물학회, 266-269

3) Irenus A. Tazisong, Zachary N. Senwo, Zhongqi He. Phosphatase Hydrolysis of Organic Phosphorus Compounds. 2015. Advances in Enzyme Research, Vol.3 No.2.