지식나눔

Glucose sensing, Michaelis-Menten equation에서 Km, Imax 값 질문

첨부파일


안녕하세요. 논문 스터디중에 도저히 계산해도 나오지 않는 답이 있어 문의드립니다. 현재, Glucose oxidase 가지고 glucose sensing 에 관해서 공부중인데 제 베이스가 재료과학 쪽이다보니 Michaelis-Menten equ.등 생물,생명쪽에서는 기본적인 공식이라는데 이해가 잘 안됩니다. 질문은 Michaelis-Menten equ.에서 Is=Imax*S/Km*S 중 Imax의 값이 의문입니다. 여러 논문들을 보고 그래프 또는 테이블 값을 이용하여 위의 공식에 대입해보았는데 도무지 Imax값과 매치가 안됩니다.... 논문상의 그래프에서 보여지는 Imax 값보다 월등히 큰 값이 Imax 값이라 혹시 이 수치가 실험적 데이터인지, 아니면 제가 Imax값의 의미를 잘 모르는 것인지 답답하네요.. 추가로 Glucose oxidase의 Km 값이 27mM이라고 알고 있는데, 가끔가다 논문의 6mM이라고 되어 있는 곳도 있네요.. 정확한 값이 어떻게 되는지.. 마지막으로 Glucose sensing 에 전자전달매개체(ex. K4[Fe(CN)6]를 사용할 경우 Km 값이 변화하게 되는지 알고 싶습니다. 많은 답변 부탁드립니다. 감사합니다. 제가 계산해보았던 논문 첨부합니다.
  • Glucose
  • Michaelis-Menten
  • Biosensor
지식의 출발은 질문, 모든 지식의 완성은 답변! 
각 분야 한인연구자와 현업 전문가분들의 답변을 기다립니다.
답변 3
  • 답변

    이상후님의 답변

    >안녕하세요. >논문 스터디중에 도저히 계산해도 나오지 않는 답이 있어 문의드립니다. > >현재, Glucose oxidase 가지고 glucose sensing 에 관해서 공부중인데 >제 베이스가 재료과학 쪽이다보니 Michaelis-Menten equ.등 생물,생명쪽에서는 >기본적인 공식이라는데 이해가 잘 안됩니다. > >질문은 Michaelis-Menten equ.에서 >Is=Imax*S/Km*S 중 Imax의 값이 의문입니다. > >여러 논문들을 보고 그래프 또는 테이블 값을 이용하여 위의 공식에 대입해보았는데 >도무지 Imax값과 매치가 안됩니다.... 논문상의 그래프에서 보여지는 Imax 값보다 >월등히 큰 값이 Imax 값이라 혹시 이 수치가 실험적 데이터인지, 아니면 제가 Imax값의 >의미를 잘 모르는 것인지 답답하네요.. > >추가로 Glucose oxidase의 Km 값이 27mM이라고 알고 있는데, 가끔가다 논문의 6mM이라고 되어 있는 곳도 있네요.. 정확한 값이 어떻게 되는지.. > >마지막으로 Glucose sensing 에 전자전달매개체(ex. K4[Fe(CN)6]를 사용할 경우 >Km 값이 변화하게 되는지 알고 싶습니다. > >많은 답변 부탁드립니다. > >감사합니다. > >제가 계산해보았던 논문 첨부합니다. 실제로 Is = [(Imax X S)/(Km +S)]에서, 변수가 되는 factor는 Is와 S가 됩니다. 즉, S(기질)의 농도에 따라서 이때의 steady-state의 current인 Is가 결정되게 되는데, 이것들을 변수로 하여 각각 x, y축으로 하여 그래프를 그리게 되면 하나의 curve가 얻어지게 되는데 이때, Imax와 Km값이 결정되게 됩니다. 사실 생물학이나 효소학 분야에서는 위의 식을 그대로 사용하지 않고 역수로 변환하여 사용하게 되면 훨씬 계산하기 쉬운 방정식 형태로 나오게 됩니다. 어쨋건 질문자분께서 문의하신 첫번째, Imax는 실험적으로 결정되어지는 값이 맞긴 한데, 기질과 그때의 전류를 가지고 그래프를 그렸을 때 얻어지는 값들입니다. 예를 들어, 일종의 y 절편 비슷한 것으로 비교하여 설명할 수 있을거 같습니다. 그러니 linear 직선이든 nonlinear 곡선이든 그래프를 먼저 얻어야만 구할 수 있는 값이 됩니다. 설명이 됐는지 모르겠습니다. 아울러, km값은 당연히 기질의 농도나 사용한 효소가 자유상태인지 고정화된 상태인지에 따라서 달라지게 됩니다. 이 논문의 경우는, glucose oxidase를 고정화 하게 되면 Km값이 더 커지게 되고, freely dissolved 상태일 경우에는 km값이 더 낮아지게 된다고 나옵니다. 이 의미는 결국 고정화 했을 경우에는 enzyme activity가 더 낮다는 의미입니다. 마지막으로, 전자전달 매개체에 따라서 Km값이 당연히 달라지게 됩니다. 왜냐하면 매개체가 없는 것보다는 있을 경우가 전자전달을 더 많이 하게 될 것이므로 그만큰 Is값이 더 증가하게 되기 때문이고 따라서 Km값도 달라지게 되겠죠..
    >안녕하세요. >논문 스터디중에 도저히 계산해도 나오지 않는 답이 있어 문의드립니다. > >현재, Glucose oxidase 가지고 glucose sensing 에 관해서 공부중인데 >제 베이스가 재료과학 쪽이다보니 Michaelis-Menten equ.등 생물,생명쪽에서는 >기본적인 공식이라는데 이해가 잘 안됩니다. > >질문은 Michaelis-Menten equ.에서 >Is=Imax*S/Km*S 중 Imax의 값이 의문입니다. > >여러 논문들을 보고 그래프 또는 테이블 값을 이용하여 위의 공식에 대입해보았는데 >도무지 Imax값과 매치가 안됩니다.... 논문상의 그래프에서 보여지는 Imax 값보다 >월등히 큰 값이 Imax 값이라 혹시 이 수치가 실험적 데이터인지, 아니면 제가 Imax값의 >의미를 잘 모르는 것인지 답답하네요.. > >추가로 Glucose oxidase의 Km 값이 27mM이라고 알고 있는데, 가끔가다 논문의 6mM이라고 되어 있는 곳도 있네요.. 정확한 값이 어떻게 되는지.. > >마지막으로 Glucose sensing 에 전자전달매개체(ex. K4[Fe(CN)6]를 사용할 경우 >Km 값이 변화하게 되는지 알고 싶습니다. > >많은 답변 부탁드립니다. > >감사합니다. > >제가 계산해보았던 논문 첨부합니다. 실제로 Is = [(Imax X S)/(Km +S)]에서, 변수가 되는 factor는 Is와 S가 됩니다. 즉, S(기질)의 농도에 따라서 이때의 steady-state의 current인 Is가 결정되게 되는데, 이것들을 변수로 하여 각각 x, y축으로 하여 그래프를 그리게 되면 하나의 curve가 얻어지게 되는데 이때, Imax와 Km값이 결정되게 됩니다. 사실 생물학이나 효소학 분야에서는 위의 식을 그대로 사용하지 않고 역수로 변환하여 사용하게 되면 훨씬 계산하기 쉬운 방정식 형태로 나오게 됩니다. 어쨋건 질문자분께서 문의하신 첫번째, Imax는 실험적으로 결정되어지는 값이 맞긴 한데, 기질과 그때의 전류를 가지고 그래프를 그렸을 때 얻어지는 값들입니다. 예를 들어, 일종의 y 절편 비슷한 것으로 비교하여 설명할 수 있을거 같습니다. 그러니 linear 직선이든 nonlinear 곡선이든 그래프를 먼저 얻어야만 구할 수 있는 값이 됩니다. 설명이 됐는지 모르겠습니다. 아울러, km값은 당연히 기질의 농도나 사용한 효소가 자유상태인지 고정화된 상태인지에 따라서 달라지게 됩니다. 이 논문의 경우는, glucose oxidase를 고정화 하게 되면 Km값이 더 커지게 되고, freely dissolved 상태일 경우에는 km값이 더 낮아지게 된다고 나옵니다. 이 의미는 결국 고정화 했을 경우에는 enzyme activity가 더 낮다는 의미입니다. 마지막으로, 전자전달 매개체에 따라서 Km값이 당연히 달라지게 됩니다. 왜냐하면 매개체가 없는 것보다는 있을 경우가 전자전달을 더 많이 하게 될 것이므로 그만큰 Is값이 더 증가하게 되기 때문이고 따라서 Km값도 달라지게 되겠죠..
    등록된 댓글이 없습니다.
  • 답변

    김종구님의 답변

    정말 감사드립니다. 많은 도움이 되었습니다. Michaelis-Menten 공식을 Lineweaver-Burk 공식으로 유도하여 x절편과 y절편 값을 통하여 Imax와 Km 값을 확인할 수 있었습니다. 한가지 더 질문을 드려도 될런지요... Km값의 의미는 효소의 활성도로 알고있습니다. 다만 Km 값이 낮을수록 좋은 것이지, 높을수록 좋은 것인지 개념이 잡히지 않습니다. 만약 효소 고정화에 의한 sensor 의 경우, Km값과 센싱감응도와 관련성이 있는지 아울러 한번더 여쭈어 봅니다.
    정말 감사드립니다. 많은 도움이 되었습니다. Michaelis-Menten 공식을 Lineweaver-Burk 공식으로 유도하여 x절편과 y절편 값을 통하여 Imax와 Km 값을 확인할 수 있었습니다. 한가지 더 질문을 드려도 될런지요... Km값의 의미는 효소의 활성도로 알고있습니다. 다만 Km 값이 낮을수록 좋은 것이지, 높을수록 좋은 것인지 개념이 잡히지 않습니다. 만약 효소 고정화에 의한 sensor 의 경우, Km값과 센싱감응도와 관련성이 있는지 아울러 한번더 여쭈어 봅니다.
    등록된 댓글이 없습니다.
  • 답변

    이상후님의 답변

    >안녕하세요. >논문 스터디중에 도저히 계산해도 나오지 않는 답이 있어 문의드립니다. > >현재, Glucose oxidase 가지고 glucose sensing 에 관해서 공부중인데 >제 베이스가 재료과학 쪽이다보니 Michaelis-Menten equ.등 생물,생명쪽에서는 >기본적인 공식이라는데 이해가 잘 안됩니다. > >질문은 Michaelis-Menten equ.에서 >Is=Imax*S/Km*S 중 Imax의 값이 의문입니다. > >여러 논문들을 보고 그래프 또는 테이블 값을 이용하여 위의 공식에 대입해보았는데 >도무지 Imax값과 매치가 안됩니다.... 논문상의 그래프에서 보여지는 Imax 값보다 >월등히 큰 값이 Imax 값이라 혹시 이 수치가 실험적 데이터인지, 아니면 제가 Imax값의 >의미를 잘 모르는 것인지 답답하네요.. > >추가로 Glucose oxidase의 Km 값이 27mM이라고 알고 있는데, 가끔가다 논문의 6mM이라고 되어 있는 곳도 있네요.. 정확한 값이 어떻게 되는지.. > >마지막으로 Glucose sensing 에 전자전달매개체(ex. K4[Fe(CN)6]를 사용할 경우 >Km 값이 변화하게 되는지 알고 싶습니다. > >많은 답변 부탁드립니다. > >감사합니다. > >제가 계산해보았던 논문 첨부합니다. Km 값은 효소의 기질에 대한 친화력을 나타내는 factor인데, 이걸 수식으로 표현하면, Km = 1/2(Vmax) 또는, Km = k-1/k1 = [[Enz][S]]/[ES]로 표현할 수 있습니다. 따라서, 친화력의 개념이므로 [ES]의 농도가 크다는 의미는 기질과 효소가 binding 된 형태가 많이 존재한다는 의미이므로 Km이 결국 작아지게 됩니다. Km값이 커지게 되면 그 반대가 됩니다. 도움이 되셨는지 모르겠습니다.
    >안녕하세요. >논문 스터디중에 도저히 계산해도 나오지 않는 답이 있어 문의드립니다. > >현재, Glucose oxidase 가지고 glucose sensing 에 관해서 공부중인데 >제 베이스가 재료과학 쪽이다보니 Michaelis-Menten equ.등 생물,생명쪽에서는 >기본적인 공식이라는데 이해가 잘 안됩니다. > >질문은 Michaelis-Menten equ.에서 >Is=Imax*S/Km*S 중 Imax의 값이 의문입니다. > >여러 논문들을 보고 그래프 또는 테이블 값을 이용하여 위의 공식에 대입해보았는데 >도무지 Imax값과 매치가 안됩니다.... 논문상의 그래프에서 보여지는 Imax 값보다 >월등히 큰 값이 Imax 값이라 혹시 이 수치가 실험적 데이터인지, 아니면 제가 Imax값의 >의미를 잘 모르는 것인지 답답하네요.. > >추가로 Glucose oxidase의 Km 값이 27mM이라고 알고 있는데, 가끔가다 논문의 6mM이라고 되어 있는 곳도 있네요.. 정확한 값이 어떻게 되는지.. > >마지막으로 Glucose sensing 에 전자전달매개체(ex. K4[Fe(CN)6]를 사용할 경우 >Km 값이 변화하게 되는지 알고 싶습니다. > >많은 답변 부탁드립니다. > >감사합니다. > >제가 계산해보았던 논문 첨부합니다. Km 값은 효소의 기질에 대한 친화력을 나타내는 factor인데, 이걸 수식으로 표현하면, Km = 1/2(Vmax) 또는, Km = k-1/k1 = [[Enz][S]]/[ES]로 표현할 수 있습니다. 따라서, 친화력의 개념이므로 [ES]의 농도가 크다는 의미는 기질과 효소가 binding 된 형태가 많이 존재한다는 의미이므로 Km이 결국 작아지게 됩니다. Km값이 커지게 되면 그 반대가 됩니다. 도움이 되셨는지 모르겠습니다.
    김종구(katews) 2010-12-09

    정말 감사드립니다. 그동안 이해하기 어려웠던 궁금중이 모두 풀렸습니다. 감사합니다.