3.13: Einführung in die Enzymkinetik

Die Enzymkinetik untersucht die Geschwindigkeit biochemischer Reaktionen. Die Wissenschaftler überwachen die Reaktionsgeschwindigkeiten einer bestimmten enzymatischen Reaktion bei verschiedenen Substratkonzentrationen. Zusätzliche Versuche mit Inhibitoren oder anderen Molekülen, die die Reaktionsgeschwindigkeit beeinflussen, können ebenfalls durchgeführt werden.

Der Experimentator kann dann die anfängliche Reaktionsgeschwindigkeit oder -geschwindigkeit (V_o) eines gegebenen Versuchs gegen die Substratkonzentration ([S]) darstellen, um ein Diagramm der Reaktionseigenschaften zu erhalten. Für viele enzymatische Reaktionen, an denen ein einzelnes Substrat beteiligt ist, passen diese Daten zur Michaelis-Menten-Gleichung, einer Gleichung, die von Leonor Michaelis und Maud Menten abgeleitet wurde.

Die Gleichung schätzt die maximale Geschwindigkeit (V_max) und die Michaelis-Konstante (K_M) für das untersuchte Enzym und basiert auf den folgenden Annahmen:

1. Zu Beginn der Reaktion ist kein Produkt vorhanden.
2. Die Geschwindigkeit der Bildung von Enzym-Substrat-Komplexen entspricht der Rate der Dissoziation und des Abbaus in Produkte.
3. Die Enzymkonzentration ist im Vergleich zur Substratkonzentration minimal.
4. Es werden nur die anfänglichen Reaktionsgeschwindigkeiten gemessen.
5. Das Enzym liegt entweder in der freien Form oder im Enzym-Substrat-Komplex vor.

Verschiedene Umlagerungen der Michaelis-Menten-Gleichung, wie z. B. die Linienweber-Burke-, Eadie-Hofsteot- und Hanes-Woolf-Diagramme, sind alternative Methoden zur grafischen Darstellung kinetischer Parameter. Das Lineweaver-Burke- oder Double-Reziprok-Diagramm wird häufig verwendet, um K M_und V_max zu schätzen. Das Diagramm verwendet die reziproken Werte der x- und y-Achse aus dem Michaelis-Menten-Diagramm. Mathematisch gesehen ist der y-Achsenabschnitt gleich 1/V_max und der x-Achsenabschnitt gleich -1/K_M.

Das Lineweaver-Burke-Diagramm kann verwendet werden, um visuell zwischen Inhibitortypen zu unterscheiden: kompetitiv, nicht kompetitiv und nicht kompetitiv. Verschiedene Umlagerungen der Michaelis-Menten-Gleichung, wie z.B. die Eadie-Hofstee- und Hanes-Woolf-Diagramme, werden ebenfalls verwendet, um kinetische Parameter zu bestimmen.