3.13: Introduzione alla cinetica enzimatica

La cinetica enzimatica studia i tassi di reazioni biochimiche. Gli scienziati monitorano le velocità di reazione di una particolare reazione enzimatica a varie concentrazioni di substrato. Possono essere eseguite anche ulteriori prove con inibitori o altre molecole che influenzano la velocità di reazione.

Lo sperimentatore può quindi tracciare la velocità di reazione iniziale o la velocità (V_o) di una data prova rispetto alla concentrazione del substrato ([S]) per ottenere un grafico delle proprietà di reazione. Per molte reazioni enzimatiche che coinvolgono un singolo substrato, questi dati si adattano all’equazione di Michaelis-Menten, un’equazione derivata da Leonor Michaelis e Maud Menten.

L’equazione stima la velocità massima (V_max) e la costante di Michaelis (K_M) per l’enzima in studio e si basa sulle seguenti ipotesi:

1. Nessun prodotto è presente all’inizio della reazione.
2. La velocità di formazione del complesso enzima-substrato è uguale alla velocità di dissociazione e scomposizione in prodotti.
3. La concentrazione dell’enzima è minima rispetto alla concentrazione del substrato.
4. Vengono misurate solo le velocità di reazione iniziali.
5. L’enzima è presente sia in forma libera che nel complesso enzima-substrato.

Diversi riarrangiamenti dell’equazione di Michaelis-Menten, come i grafici di Lineweaver-Burke, Eadie-Hofsteot e Hanes-Woolf, sono modi alternativi per rappresentare graficamente i parametri cinetici. Il grafico di Lineweaver-Burke o doppio reciproco è spesso usato per stimare il K, _{il M} e il V_max. Il grafico utilizza i valori reciproci degli assi x e y del grafico di Michaelis-Menten. Matematicamente, l’intercetta y è uguale a 1/V_max e l’intercetta x è uguale a -1/K_M.

Il grafico di Lineweaver-Burke può essere utilizzato per differenziare visivamente tra i tipi di inibitori: competitivo, non competitivo e non competitivo. Diversi riarrangiamenti dell’equazione di Michaelis-Menten, come i grafici di Eadie-Hofstee e Hanes-Woolf, sono utilizzati anche per determinare i parametri cinetici.