3.13: Introduction à la cinétique enzymatique

Introduction to Enzyme Kinetics
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Cell Biology
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Introduction to Enzyme Kinetics

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01:19 min
April 30, 2023

Enzyme kinetics studies the rates of biochemical reactions. Scientists monitor the reaction rates for a particular enzymatic reaction at various substrate concentrations. Additional trials with inhibitors or other molecules that affect the reaction rate may also be performed.

The experimenter can then plot the initial reaction rate or velocity (Vo) of a given trial against the substrate concentration ([S]) to obtain a graph of the reaction properties. For many enzymatic reactions involving a single substrate, this data fits the Michaelis-Menten equation, an equation derived by Leonor Michaelis and Maud Menten.

Eq1

The equation estimates the maximum velocity (Vmax) and the Michaelis constant (KM) for the enzyme being studied and is based on the following assumptions:

  1. No product is present at the start of the reaction.
  2. The rate of enzyme-substrate complex formation equals the rate of dissociation and breakdown into products.
  3. The enzyme concentration is minimal compared to the substrate concentration.
  4. Only the initial reaction rates are measured.
  5. The enzyme is present either in the free form or in the enzyme-substrate complex.

Different rearrangements of the Michaelis-Menten equation, such as the Lineweaver-Burke, Eadie-Hofsteot, and Hanes-Woolf plots, are alternate ways to graph kinetic parameters. The Lineweaver-Burke or double reciprocal plot is often used to estimate the KM and the Vmax. The plot uses the reciprocals values of the x and y-axis from the Michaelis-Menten plot. Mathematically, the y-intercept equals 1/Vmax, and the x-intercept equals −1/KM.

The Lineweaver-Burke plot can be used to visually differentiate between inhibitor types – competitive, non-competitive, and uncompetitive. Different rearrangements of the Michaelis-Menten equation, such as the Eadie-Hofstee and Hanes-Woolf plots, are also used to determine kinetic parameters.

Transcript

La cinétique enzymatique étudie les taux de réactions catalysées par des enzymes. Les taux d’expériences répétées à des concentrations variables de substrat sont surveillés en mesurant la concentration de substrat consommé ou de produit formé au fil du temps.

Ces résultats peuvent être représentés graphiquement pour montrer comment la concentration du substrat affecte la vitesse ou la vitesse d’une réaction.

La vitesse de réaction augmente linéairement avec l’augmentation des quantités de substrat à de faibles concentrations, mais elle commence à plafonner à des concentrations plus élevées. Le taux s’approche d’une vitesse maximale ou Vmax – le taux où l’enzyme est complètement saturée de substrat.

L’affinité enzymatique mesure la force ou la faiblesse de la liaison d’une enzyme à son substrat et est quantifiée par KM, la constante de Michaelis. La valeur de KM est égale à la concentration du substrat lorsque le taux est de 50 % du Vmax.

Un petit KM indique qu’une enzyme a une affinité élevée pour le substrat et vice versa. Une enzyme avec un KM plus grand nécessite des concentrations de substrat plus élevées pour s’approcher de sa vitesse maximale par rapport à une enzyme avec un KM plus faible.