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Selbst die kleinsten Moleküle oder Organismen mit kurzen Reproduktionszeiten können eine lange Zeit in Anspruch nehmen, um das zu produzieren, was Sie untersuchen möchten. Für Bakterien in einer Petrischale hängt die Reaktionsgeschwindigkeit von der Menge des Reaktanten sowie der Anwesenheit von Enzymen ab. In jedem Fall können Sie Gleichungen verwenden, um die Geschwindigkeit dieser biochemischen Reaktionen zu bestimmen.
Enzymkinematik
In Chemie, Reaktionsgeschwindigkeiten werden beschrieben mit k Werte diese messen, wie schnell eine Reaktion von Reaktanten zu Produkten abläuft. Für Reaktionen, bei denen Katalysatoren verwendet werden, biologische Verbindungen, die die Reaktionsgeschwindigkeit beschleunigen, wird die Geschwindigkeit, kKatze, können Sie die maximale Geschwindigkeit der Reaktion bestimmen. Das maximale Reaktionsgeschwindigkeit, Vmax, gibt an, wie viele Moleküle in das Reaktionsprodukt umgewandelt werden, wenn sich das Enzym vollständig auflöst.
Enzyme erreichen diese hohen Geschwindigkeiten, indem sie die Aktivierungsenergie einer Reaktion senken, die Energiemenge, die für das Auftreten der Reaktion erforderlich ist. Wenn ein Enzym an das Substrat, das Molekül oder die Verbindungen, die Sie beobachten, bindet, bildet es einen Enzym-Substrat-Komplex. Sie haben keinen direkten Einfluss darauf, wie viel von dem Reaktanten oder den Produktverbindungen Sie haben, und sie hängen auch von anderen Faktoren wie der Konzentration des Enzyms, dem pH-Wert der Temperatur und der Stärke zwischen den Ionenbindungen ab.
KCAT-Gleichung
Mit der Reaktionsrate können Sie Gleichungen aufstellen, um zu bestimmen, wie unterschiedlich viele Reaktanten zu Ihrer Produktmenge führen. Für eine Grundreaktion von xA + yB → zC (das heißt, konvertieren X Mol von EIN mit y Mol von B Ausbeuten z Mol von C) wäre die Ratengleichung r = k m X n_für die Reaktionsgeschwindigkeit _r, Geschwindigkeitskonstante k und molare Konzentrationen von EIN und B durch die Klammern gekennzeichnet. M und n sind Exponenten, die Sie durch Experimente bestimmen, die messen, wie schnell eine Reaktion abläuft. F
Für den speziellen Fall einer enzymkatalysierten Reaktion die Anfangsgeschwindigkeit v0 ist v0 = kKatze/ Km für anfängliche Reaktionsgeschwindigkeit v0. Diese Geschwindigkeit gibt Auskunft über die Geschwindigkeit der Katalyse kKatze Formel. Km ist der Michaelis-Menten-Konstante, die Sie entweder experimentell messen oder als Substratkonzentration bei der Hälfte der Maximalgeschwindigkeit berechnen können.
Die Konstante hat ihren Namen von Michaelis-Menten-Gleichung v0 = vmax x / (Km + ) für die Substratkonzentration und maximale Geschwindigkeit vmax sagt dir, wie schnell eine enzymatische Reaktion ist. Wenn Sie rechnen kKatzeSie können auch schreiben v0 = kKatze x x / Km als allgemeine Methode der Reaktionsgeschwindigkeit für Konzentrationen von Enzym und Substrat und , beziehungsweise.
Andere KCAT-Gleichungsmethoden
Mit diesen verschiedenen Gleichungen können Sie diejenige verwenden, die für den jeweils gewünschten Zweck am besten geeignet ist, unabhängig davon, ob es sich um die Vermehrungsrate von Bakterien oder die Zündrate zwischen Kraftstoffen und Gas handelt. Sie können diese Gleichungen sogar verwenden, um beide experimentellen Beobachtungen mit theoretischen Modellen und Berechnungen zu kombinieren. Sie können die Bedeutung der Michaelis-Menten-Gleichungsmethoden anhand dieser verschiedenen Methoden zur Definition der Reaktionsgeschwindigkeit ermitteln.
Das kKatze Gleichung dient als Grundlage für die Erstellung Bioreaktoren. Dies sind Systeme, mit denen Mikroorganismen in einer optimalen Umgebung wachsen und so viel Produkt wie möglich produzieren können. In einigen asiatischen Ländern werden Bioreaktoren sogar zur Herstellung fermentierter Lebensmittel verwendet.
Es ist im Allgemeinen sehr schwierig oder unmöglich, die Bedeutung von zu bestimmen Km ohne weitere informationen. Wissenschaftler verwenden das Verhältnis kcat / km zu messen, wie spezifisch und effizient ein Enzym an ein Substrat bindet. Dieses Verhältnis wird als Spezifitätskonstante bezeichnet kSPkönnen Sie die Michaelis-Menten-Gleichung als reformieren v = kSP/ (1 + kSP/ kKatze) genauere Werte zu messen kSP.