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Enzyme sind Proteine, die bei chemischen Reaktionen die Aktivierungsenergie senken, während sie nicht in der Reaktion verbraucht werden. Enzyme sind biologisch gesehen essentielle Moleküle, die Reaktionen in Stoffwechselsystemen beschleunigen. Infolgedessen untersucht die Enzymkinetik die Reaktionsgeschwindigkeit von Enzymen in verschiedenen chemischen Umgebungen. Viele Faktoren beeinflussen die Geschwindigkeit eines Enzyms. Die Konzentration eines Substrats, die Temperatur, die Inhibitoren und der pH-Wert beeinflussen die Schwelle eines Enzyms in einer chemischen Reaktion. Mit Hilfe linearer Beziehungen wie dem Lineweaver-Burk-Diagramm können Sie die maximale Rate eines Enzyms ermitteln.
Einfache Berechnung der Vmax in Lineweaver-Burk-Plot
Zeichnen Sie zunächst die Michaelis-Menten-Gleichung, um eine Hyperbelkurve zu erhalten. Verwenden Sie dann den Kehrwert der Michaelis-Menten-Gleichung, um eine Steigungsschnittform der Enzymaktivität zu erhalten. Als nächstes erhalten Sie die Geschwindigkeit der Enzymaktivität als 1 / Vo = Km / Vmax (1 /) + 1 / Vmax, wobei Vo die Anfangsgeschwindigkeit ist, Km die Dissoziationskonstante zwischen dem Substrat und dem Enzym ist und Vmax das Maximum ist Rate, und S ist die Konzentration des Substrats.
Da die Steigungsschnittgleichung die Geschwindigkeit mit der Konzentration des Substrats in Beziehung setzt, können Sie die typische Formel von y = mx + b verwenden, wobei y die abhängige Variable ist, m die Steigung ist, x die unabhängige Variable ist und b ist der y-Achsenabschnitt. Vor einer bestimmten Computersoftware würden Sie Millimeterpapier verwenden, um die Linie zu zeichnen. Jetzt verwenden Sie eine typische Datenbanksoftware, um die Gleichung zu zeichnen. Wenn Sie also die Anfangsrate Vo und die verschiedenen Konzentrationen des Substrats kennen, können Sie eine gerade Linie erstellen. Das Liniendiagramm repräsentiert die Steigung von Km / Vmax und den y-Achsenabschnitt von 1 / Vmax. Verwenden Sie als Nächstes den Kehrwert des y-Achsenabschnitts, um die Vmax der Enzymaktivität zu berechnen.
Verwendet für den Lineweaver-Burk-Plot
Inhibitoren verändern die maximale Rate der Enzymaktivität hauptsächlich auf zwei Arten: kompetitiv und nicht kompetitiv. Ein kompetitiver Inhibitor bindet an die Aktivierungsstelle eines Enzyms, das das Substrat blockiert. Auf diese Weise konkurriert der Inhibitor mit dem Substrat, um an die Enzymstelle zu binden. Das Ermöglichen einer hohen Konzentration des kompetitiven Inhibitors stellt die Bindung an die Stelle sicher. Daher verändert der kompetitive Inhibitor die Dynamik der Enzymrate.Erstens modifiziert der Inhibitor die Steigung und den x-Achsenabschnitt Km, wodurch eine viel steilere Steigung erzeugt wird. Die maximale Rate Vmax bleibt jedoch gleich.
Andererseits bindet ein nichtkompetitiver Inhibitor an einer anderen Stelle als die Aktivierungsstelle des Enzyms und konkurriert nicht mit dem Substrat. Der Inhibitor modifiziert die Strukturkomponenten der Aktivierungsstelle und verhindert, dass das Substrat oder ein anderes Molekül an die Stelle bindet. Diese Änderung wirkt sich auf die Affinität des Substrats zum Enzym aus. Nichtkompetitive Inhibitoren verändern die Steigung und den y-Achsenabschnitt des Lineweaver-Burk-Diagramms, verringern die Vmax und erhöhen den y-Achsenabschnitt mit einer steileren Steigung. Der x-Achsenabschnitt bleibt jedoch der gleiche. Während das Lineweaver-Burk-Diagramm in vielerlei Hinsicht nützlich ist, weist das Liniendiagramm Einschränkungen auf. Unglücklicherweise beginnt das Diagramm bei sehr hohen oder niedrigen Substratkonzentrationen Raten zu verzerren, was zu Extrapolationen auf dem Diagramm führt.