酵素濃度を変化させる

まずは基質の濃度は一定にして、酵素濃度を変化させるとどのように反応速度が変化するか見ていきましょう。酵素濃度を変えるということは、細胞の中に含まれている酵素の量が変わるということです。これは工場の中で稼働しているベルトコンベアの本数が変化することにあたります。最初、ベルトコンベアが1本しか稼働していないときには、材料が余ってしまい、ベルトコンベアが足りない状況です。ここで、ベルトコンベアの本数を2本、3本…と増やしていくと、それに伴って製品の生産量も2倍、3倍…と増えていきます。しかし、どこまでも生産量を増やすことはできません。なぜならベルトコンベアに乗せることのできる材料の量には限りがあるからです。例えば、ベルトコンベア5本に乗せるとちょうど材料がなくなるとします。このとき、ベルトコンベアを10本稼働させれば生産量は2倍になるでしょうか。もちろんなりません。実際に商品が乗せられて製品を作っているベルトコンベアは5本であり、残りの5本には材料が乗せられていないからです。今度はベルトコンベアが余ってしまい、材料が足りない状況です。5本のベルトコンベアにすべての材料をちょうど乗せたときが生産速度の最高値であって、これ以上ベルトコンベアを増設しても生産量は増えないのです。このように、材料の量が限られている場合、すべての材料がベルトコンベアに乗せられるまではベルトコンベアを増設すれば生産量は増えますが、それ以降はベルトコンベアを増設しても生産量は頭打ちになってしまいます。この状況を打破するためには、空いているベルトコンベアを稼働させるために、材料を新しく補充してくる必要があります。これまでのことをまとめてみます。

以上のことを酵素と基質に置き換え直すと以下のようになります。

基質濃度を変化させる

続いて酵素の濃度を一定にして、基質濃度を変化させたときに反応速度がどのように変化するか見ていきましょう。ここでもまた、工場の例で説明していきたいと思います。今回はその工場にベルトコンベアが5本あるとしましょう。ベルトコンベアが5本あったとしても1本にしか材料を乗せないのでは、結局残りの4本が稼働しませんから、生産量は1本分に過ぎません。ベルトコンベアが余ってしまい、材料が足りない状況です。ここで、材料を新しく調達してきて2本目、3本目のベルトコンベアにも乗せると、生産量は2倍、3倍となります。しかし、どこまでも生産量を増やすことはできません。なぜなら稼働するベルトコンベアの数には限りがあるからです。例えば、100kgの材料でちょうどベルトコンベア5本がフル稼働しているとします。このとき、材料を200kg乗せたら生産量は2倍になるでしょうか。もちろんなりません。いくら新しく材料を調達してきてベルトコンベアにたくさん乗せても、1本のベルトコンベアで一度に生産することのできる製品の量には100kgという限度があり、それを超えることはできないからです。今度は材料が余ってしまい、ベルトコンベアが足りていない状況です。5本のベルトコンベアに100kgの材料を乗せたときが生産速度の最高値であって、これ以上材料を乗せても生産量は増えないのです。このように、ベルトコンベアの台数が限られている場合、すべてのベルトコンベアに材料が乗せられるまでは材料をたくさん乗せるほど生産量は増えますが、それ以降は材料をたくさん乗せても生産量は頭打ちになってしまいます。この状況を打破するためには、余っている材料から製品を作るために、新しくベルトコンベアを増設する必要があります。これまでのことをまとめてみます。

以上のことを酵素と基質の置き換え直してみます。

それぞれのグラフの形の違いにも着目してください。
以上が酵素と基質濃度を変えたときの反応速度の変化です。このような複雑な範囲に関しては、工場の例のようになるべく平易に例えることでイメージを膨らませていくとよいでしょう。