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Bei chemischen Reaktionen, die durch ein Enzym katalysiert werden, verringert das Enzym die Menge an Aktivierungsenergie, die erforderlich ist, indem es sich vorübergehend an das Substrat bindet und es in einen gespannten Zustand verdreht. Das k (Katalysator) oder "kcat" für die Reaktion bezieht sich auf die konzentrationsunabhängige Konstante für die Geschwindigkeit, mit der ein bestimmtes Enzym ein Substrat in ein Produktmolekül umwandeln kann. Um kcat zu berechnen, mischen die Wissenschaftler zunächst mehrere Reagenzgläser mit unterschiedlichen Substratkonzentrationen (als "enzymatischer Assay" bezeichnet) und testen sie in konstanten Zeitintervallen mit einem Lichtspektrophotometer, um die wachsenden Konzentrationen von Produktmolekülen zu messen. Diese Daten werden dann in ein Diagramm eingetragen und analysiert.
Berechnung der Anfangsgeschwindigkeiten
Zeichnen Sie ein Diagramm der Produktkonzentration gegen die Zeit für die Daten aus dem ersten Teströhrchen des Enzymtests. Hinweis: Die horizontale Achse sollte "Zeit" und die vertikale Achse sollte "Produktkonzentration" sein.
Berechnen Sie die lineare Regressionsgerade für die Datenpunkte, die Sie in Abschnitt 1, Schritt 1 gezeichnet haben. Während Excel- und Grafikrechner dieses lineare Modell leicht bestimmen können, können Sie eine Schätzung der Steigung der Regressionsgeraden ableiten, indem Sie die Differenz der Produktkonzentration zwischen benachbarten Daten dividieren Punkte durch ihren Zeitunterschied.
Notieren Sie die Steigung der linearen Regressionsgeraden aus Abschnitt 1, Schritt 2 als "anfängliche Reaktionsgeschwindigkeit (Vo)". Hinweis: Im Regressionslinienmodell "= m + b" ist der Koeffizient "m" die Steigung.
Wiederholen Sie die Schritte 1, 2 und 3 für die restlichen Reagenzgläser im Assay.
Berechnung von Vmax
Tragen Sie das Inverse der Substratkonzentration für jedes Teströhrchen gegen das Inverse seiner anfänglichen Reaktionsgeschwindigkeit auf (aus Abschnitt 1, Schritt 4). Wenn zum Beispiel die Anfangsgeschwindigkeit für ein Teströhrchen mit einer anfänglichen Substratkonzentration von 50 Mikromolar (uM) 80 uM / s betrug, wären die Inversen 1/50 uM für die Substratkonzentration und 1/80 uM / s für die Anfangsgeschwindigkeit Geschwindigkeit. Hinweis: Die inverse Substratkonzentration sollte auf der horizontalen Achse und die inverse Anfangsgeschwindigkeit auf der vertikalen Achse liegen.
Hinweis: Die Substratkonzentration sollte auf der horizontalen Achse und die anfängliche Reaktionsgeschwindigkeit auf der vertikalen Achse liegen.
Bestimmen Sie die lineare Regressionslinie für das Diagramm, das Sie in Abschnitt 2, Schritt 1 gezeichnet haben. Hinweis: Da Sie den y-Schnittpunkt für die Regressionslinie kennen müssen, sollten Sie die Punkte aus Abschnitt 2, Schritt 1 entweder in Excel oder a eingeben Grafikrechner und verwenden Sie die integrierte Regressionsmodellierungsfunktion.
Teilen Sie 1 durch den y-Schnitt von der linearen Regressionsgeraden. Dies gibt Ihnen den Wert des Inversen von Vmax, die maximale Reaktionsgeschwindigkeit für das Enzym. Hinweis: Wenn das lineare Regressionsmodell die Form "= m + b" annimmt, ist der Wert von "b" der y-Schnittpunkt. Teilen Sie 1 durch "b", um die Inverse von Vmax zu berechnen.
Teilen Sie 1 durch das Ergebnis aus Abschnitt 2, Schritt 3, um den tatsächlichen Wert von Vmax zu berechnen.
Bestimmen Sie die Konzentration des Enzyms im Originalassay (siehe Rohdaten). Hinweis: Die Enzymkonzentration ist für alle Reagenzgläser gleich. nur die Substratkonzentrationen variieren im Assay.
Teilen Sie die Vmax (aus Abschnitt 2, Schritt 4) durch die Enzymkonzentration (aus Abschnitt 2, Schritt 5). Das Ergebnis ist der Wert von Kcat.