Name: measuring enzyme reaction rates
Uploaded: 2023-04-30T06:31:30.000Z
Duration: 8 min 7 s
Channel: JoVE

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HS-PS1-5

Enzyme Assays and Kinetics

효소 운동제는 살아있는 유기체에 필요한 화학 반응을 촉진하는 생체 분자인 효소의 촉매 효과를 설명합니다. 효소는 제품을 형성하기 위하여 기질로 불린 분자에 작동합니다. 효소 운동 매개 변수는 시간이 지남에 따라 기판 또는 제품 농도의 변화를 직간접적으로 측정하는 분석서를 통해 결정됩니다.
이 비디오는 효소 운동 (속도 방정식 포함)과 운동 모델의 기본 원칙을 다룰 것입니다. 효소 분석법을 지배하는 개념도 논의되고, 전형적인 색분석이 뒤따릅니다. 응용 분야섹션은 Förster 공명 에너지 전달(FRET) 분석을 통한 효소 분석, 환경내 세포외 효소 활성 특성화, 분자 프로브를 이용한 DNA 복구 운동학 조사에 대해 설명합니다.

효소 분석 및 운동학

효소 운동제는 살아있는 유기체에 필요한 화학 반응을 촉진하는 생체 분자인 효소의 촉매 효과를 설명합니다. 효소는 제품을 형성하기 위하여 기질로 불린 분자에 작동합니다. 효소 운동 매개 변수는 시간이 지남에 따라 기판 또는 제품 농도의 변화를 직간접적으로 측정하는 분석서를 통해 결정됩니다.
이 비디오는 효소 운동 (속도 방정식 포함)과 운동 모델의 기본 원칙을 다룰 것입니다. 효소 분석법을 지배하는 개념도 논의되고, 전형적인 색분석이 뒤따릅니다. 응용 분야섹션은 Förster 공명 에너지 전달(FRET) 분석을 통한 효소 분석, 환경내 세포외 효소 활성 특성화, 분자 프로브를 이용한 DNA 복구 운동학 조사에 대해 설명합니다.
<div class="chapter_text" id="script_0">
효소는 삶에 필수적인 생화학 촉매입니다. 효소 분석은 효소반응의 운동 특성을 연구하는 데 사용되며, 효소의 촉매 효과를 해명합니다. 이 비디오는 효소 운동 및 분석제를 다루고, 일반적인 절차를 거치고, 일부 응용 프로그램을보여줍니다.
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<div class="chapter_text" id="script_1">
효소는 단백질, 또는 보다 적게 자주 RNA, 기판이라고 불리는 특정 반응제에 작용합니다. 효소는 생화학 반응을 시작하는 데 필요한 활성화 에너지를 감소시켜 반응을 더 빠른 속도로 발생시킵니다.
효소 반응은 세 가지 기본 구성 요소로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 효소 활성 부위에 기판의 결합에 의해 형성된 효소 기판 복합체의 형성이다. 이 단지는 원래 의 성분으로 분해 될 수 있습니다. 이것은 두 번째 초등학교 반응입니다. 대안적으로, 복합체는 제품을 형성하고 효소, 제3차 기본 반응을 회복할 수 있다.
초등학교 반응의 역학은 기본 속도 법 방정식에 의해 주어진다. 속도 법 방정식은 반응제의 농도와 일정한 비율의 관점에서 속도를 제공합니다. 각 기본 반응은 개별 요금법 방정식을 가지고 있으며, 자체 요금은 일정합니다. 이러한 방정식은 Michaelis-Menten 방정식으로 알려진 운동 모델로 증류할 수 있습니다. 이것은 기판 농도의 관점에서 반응 비율을 줍니다; 실험적으로 결정할 수 있습니다. 효소 반응에 대한 몇 가지 일반적인 동향은 Michaelis-Menten 방정식을 사용하여 확인할 수 있습니다. 높은 기판 농도에서, 포화점에 도달하여 Vmax라고 불리는, 여기서, 속도는 총 효소 농도에 의해 제한되고, 기질 분자의 수는 주어진 시간에 따라 제품으로 변환되며, 또한 K고양이라고도한다. Michaelis-Menten 운동학 K고양이는 반응 속도를 제어하는 두 상수 중 하나입니다. 다른 상수KM은 상냥함 상수라고 합니다. KM은 반응 속도가 절반 V최대에 해당하는 농도와도 동일하다. 선호도가 높은 효소는 KM이 낮아지면 Vmax에 더 빠르게 도달할 수 있으며, 선호도가 낮은 효소는 KM이 더 높고 V max에 도달하는 데 시간이 더 오래걸린다. K고양이와 KM을 아는 것은 효소를 비교할 수 있습니다. 이를 위해 효소 효율이라고 불리는 비율을 사용합니다. K고양이가 높고 KM가 낮아지며 효율성이 높아지며, K고양이가 낮아지고 KM가 높아집니다.
효소 운동학을 해명하는 데 사용되는 요인은 실험적으로 결정되어야 합니다. 이러한 소법은 일반적으로 제어된 환경에서 효소 및 기판 용액을 혼합하여 수행됩니다. 관찰은 시간에 대하여 기판, 제품 또는 부산물의 농도의 변화를 측정하여 이루어집니다.
시간이 지남에 따라 농도의 변화는 반응 속도를 결정하는 데 사용됩니다. 운동학을 결정하기 위해서는 여러 농도에서 속도 데이터를 얻어야 합니다. Lineweaver-Burk 플롯이라고 하는 역 초기 비율과 역초기 농도의 플롯이 선형인 경우, 반응은 Michaelis-Menten 역학을 따릅니다. 선의 경사 및 요격은 운동 매개 변수 KM 및 Vmax의측정을 허용하며, 이는 K고양이와 효소 효율을 계산하는 데 사용할 수 있습니다.
효소 운동학의 원리가 논의되었으므로 일반적인 효소 분석이 어떻게 수행되는지 살펴보겠습니다.
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이 절차에서는 색분석이 입증된다. 첫 번째 단계는 기판 농도와 흡광도의 상관 관계를 나타내는 표준 곡선을 생성하는 것입니다. 알려진 농도의 솔루션은 대조군 샘플과 함께 제조됩니다. 기판과 반응하는 개발자 솔루션이 추가되어 유색 화합물을 생성합니다. 흡광도는 표준 곡선을 생성하기 위해 농도에 대해 측정및 플롯됩니다.
분석방법을 수행하기 위해, 공지된 기질 농도는 적절한 양의 효소와 함께 제조된다. 효소와 기판은 혼합되어 정해진 시간 간격으로 배양할 수 있습니다. pH 및 온도는 완충 액스 및 난방 블록으로 제어됩니다. 담금질제는 반응을 멈추기 위해 추가됩니다. 그런 다음 개발자 솔루션이 반응에 추가되고 혼합됩니다. 그런 다음 솔루션은 큐벳에 배치되고 흡수도가 측정됩니다. 소비된 기판의 양은 측정된 흡광도를 표준 곡선과 비교하여 결정됩니다. 수집된 데이터를 사용하여, 초기 반응 속도는 시간이 지남에 따라 농도를 플로팅하여 결정됩니다. 마지막으로, 속도 데이터와 농도로, 마이클리스 - 멘텐 플롯이 만들어집니다. 이를 통해 회전수 및 효소 효율과 같은 효소에 대한 운동 특성의 판정을 가능하게 한다.
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이제 분석 절차를 검토한 후 분석이 수행되고 응용 프로그램을 수행하는 다른 방법을 살펴보겠습니다.
이 절차에서 FRET 분석은 단백질의 펩티드 결합을 가수분해하는 프로테아제의 운동학을 연구하는 데 사용된다. 이러한 배출은 반응 역학의 측정을 돕기 위해 기판 소비 및 생산의 연속적이고 정량적 분석을 가능하게 하여 측정할 수 있습니다.
효소 작용은 환경 과학에서 환경 외 세포 효소 활동의 수준을 결정하는 데 사용할 수 있습니다. 물, 토양 및 퇴적물은 환경에서 수집하여 실험실에서 처리 할 수 있습니다. 이러한 물질의 세포 외 효소 활동은 효소 삽술을 사용하여 특성화 될 수 있습니다. 이 도구는 환경이 유기 물질을 처리하는 방법을 이해하는 데 유용한 도구입니다.
세포의 DNA 수리 메커니즘은 핵에서 발견되는 효소의 운동학을 연구함으로써 평가될 수 있다. 효소가 DNA 병변 또는 손상을 제거하는 속도는 독특한 DNA 서열에 묶여있을 때만 형광 분자 비콘을 사용하여 측정 할 수 있습니다. DNA 수반의 수준은 형광으로 표지된 분열 제품을 검출함으로써 실시간으로 측정될 수 있다.
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당신은 효소 운동 과 분석에 JoVE의 비디오를 보았다. 이 비디오는 효소 운동학, 덮여 분석 개념을 설명하고, 일반적인 절차를 통해 갔다, 일부 응용 프로그램을 설명했다.
시청해 주셔서 감사합니다!
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Enzyme kinetics describes the catalytic effects of enzymes, which are biomolecules that facilitate chemical reactions necessary for living organisms. ...

효소는 생명에 필수적인 생화학 촉매입니다. 효소 분석은 효소 반응의 운동 특성을 연구하고 효소의 촉매 효과를 설명하는 데 사용됩니다. 이 동영상은 효소 반응 속도학 및 분석을 다루고, 일반적인 절차를 살펴보고, 몇 가지 응용 분야를 보여줍니다. 효소는 단백질 또는 드물게 RNA로, 기질이라고 하는 특정 반응물에 작용합니다. 효소는 생화학 반응을 시작하는 데 필요한 활성화 에너지를 줄여 반응이 더 빠른 속도로 일어나도록 합니다. 효소 반응은 세 가지 기본 구성 요소로 나눌 수 있습니다. 첫 번째는 효소 활성 부위에 대한 기질의 결합에 의해 형성되는 효소-기질 복합체의 형성입니다. 복합체는 원래 구성 요소로 분해 될 수 있습니다. 이것이 두 번째 기본 반응입니다. 대안적으로, 복합체는 생성물을 형성하고 효소, 세 번째 기본 반응을 회수할 수 있습니다. 기본 반응의 역학은 기본 속도 법칙 방정식에 의해 제공됩니다. 속도 법칙 방정식은 반응물의 농도와 속도 상수의 관점에서 속도를 제공합니다. 각 기본 반응에는 자체 속도 상수가 있는 개별 속도 법칙 방정식이 있습니다. 이러한 방정식은 Michaelis-Menten 방정식으로 알려진 운동 모델로 정제할 수 있습니다. 이것은 기질 농도 측면에서 반응 속도를 제공합니다. 이는 실험적으로 결정될 수 있습니다. 효소 반응에 대한 몇 가지 일반적인 경향은 Michaelis-Menten 방정식을 사용하여 식별할 수 있습니다. 높은 기판 농도에서는 Vmax라고 하는 포화점에 도달합니다. 여기서 속도는 총 효소 농도와 주어진 시간당 효소가 생성물로 전환되는 기질 분자의 수에 의해 제한되며, kcat이라고도 합니다. Michaelis-Menten 역학에서 kcat은 반응 속도를 제어하는 두 가지 상수 중 하나입니다. 다른 상수인 KM은 친화도 상수로 알려져 있습니다. KM은 또한 반응 속도가 Vmax의 1/2에 해당하는 농도와 동일합니다. 친화도가 높은 효소는 KM이 낮고 Vmax에 더 빨리 도달하는 반면, 친화도가 낮은 효소는 KM이 높고 Vmax에 도달하는 데 더 오래 걸립니다. kcat과 KM을 알면 효소를 비교할 수 있습니다. 이를 위해 우리는 효소 효율(enzyme efficiency)이라는 비율을 사용합니다. kcat이 높을수록 효율이 높아지고, kcat이 낮을수록 KM이 높을수록 효율이 낮아집니다. 효소 반응 속도학을 밝히는 데 사용되는 요인은 실험적으로 결정해야 합니다. 이러한 분석은 일반적으로 통제된 환경에서 효소와 기질 용액을 혼합하여 수행됩니다. 관찰은 시간에 대한 기질, 생성물 또는 부산물의 농도 변화를 측정하여 이루어집니다. 시간 경과에 따른 농도 변화는 반응 속도를 결정하는 데 사용됩니다. 역학을 측정하려면 여러 농도에서 속도 데이터를 얻어야 합니다. Lineweaver-Burk 플롯으로 알려진 역 초기 농도 대 역 초기 농도의 플롯이 선형인 경우 반응은 Michaelis-Menten 역학을 따릅니다. 라인의 기울기와 절편을 통해 운동 매개변수 KM 및 Vmax를 측정할 수 있으며, 이를 사용하여 kcat 및 효소 효율을 계산할 수 있습니다. 효소 반응속도론의 원리에 대해 논의했으므로 이제 일반적인 효소 분석이 어떻게 수행되는지 살펴보겠습니다. 이 절차에서는 비색 분석이 시연됩니다. ? 첫 번째 단계는 흡광도와 기판 농도를 연관시키는 표준 곡선을 생성하는 것입니다. 농도가 알려진 용액을 대조군 샘플과 함께 준비합니다. 기질과 반응하는 현상액이 첨가되어 착색된 화합물을 생성합니다. 흡광도는 측정되고 농도에 대해 표시되어 표준 곡선을 생성합니다. 분석을 수행하기 위해 적절한 양의 효소와 함께 알려진 농도의 기질을 준비합니다. 효소와 기질을 혼합하여 설정된 시간 간격 동안 배양합니다. pH와 온도는 완충 용액과 가열 블록으로 제어됩니다. 반응을 멈추기 위해 담금질제가 첨가됩니다. 그런 다음 개발자 솔루션이 반응에 추가되고 혼합됩니다. 그런 다음 용액을 큐벳에 넣고 흡광도를 측정합니다. 소비되는 기판의 양은 측정된 흡광도를 표준 곡선과 비교하여 결정됩니다. 수집된 데이터를 사용하여 초기 반응 속도는 시간 경과에 따른 농도를 플로팅하여 결정됩니다. 마지막으로, 비율 데이터 및 농도를 사용하여 Michaelis-Menten 플롯을 만듭니다. 이를 통해 회전율 수 및 효소 효율과 같은 효소의 운동 특성을 결정할 수 있습니다. 지금까지 분석 절차를 검토했으므로 이제 분석이 수행되는 다른 방법과 그 응용 분야에 대해 살펴보겠습니다. 이 절차에서 FRET 분석은 단백질의 펩타이드 결합을 가수분해하는 프로테아제의 역학을 연구하는 데 사용됩니다. 이러한 배출량을 측정할 수 있어 기질 소비 및 생산에 대한 지속적이고 정량적인 분석이 가능하여 반응 역학 측정에 도움이 됩니다. 효소 분석은 환경 과학에서 환경 내 세포 외 효소 활성 수준을 측정하는 데 사용할 수 있습니다. 물, 토양 및 퇴적물은 환경에서 수집하여 실험실에서 처리할 수 있습니다. 그런 다음 효소 분석을 사용하여 이러한 물질의 세포 외 효소 활성을 특성화할 수 있습니다. 이것은 환경이 유기 물질을 처리하는 방법을 이해하는 데 유용한 도구입니다. 세포의 DNA 복구 메커니즘은 핵에서 발견되는 효소의 동역학을 연구하여 평가할 수 있습니다. 효소가 DNA 병변 또는 손상을 제거하는 속도는 고유한 DNA 염기서열에 결합할 때만 형광을 발하는 형광 분자 비콘을 사용하여 측정할 수 있습니다. DNA 복구 수준은 형광 표지된 절단 산물을 감지하여 실시간으로 측정할 수 있습니다. 효소 반응 속도학 및 분석에 대한 JoVE의 비디오를 시청하셨습니다. 이 동영상은 효소 반응속도학을 설명하고, 분석 개념을 다루고, 일반적인 절차를 검토하고, 몇 가지 응용 분야에 대해 설명했습니다. 시청해 주셔서 감사합니다!

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화학

Biochemistry

생화학

measuring enzyme reaction rates

Enzyme reaction rates can be measured with assays that track how substrate or product levels change over time. Enzymes are proteins, or sometimes RNAs, that speed up chemical reactions by lowering the activation energy needed to start them. They act on a specific substrate and help form a product that supports life processes.

Enzymatic reactions are often described in three steps. First, the substrate binds to the enzyme active site and forms an enzyme-substrate complex. That complex can fall apart again, or it can make product and release the enzyme. Each step has its own rate law and rate constant.

These steps are often simplified with the Michaelis-Menten equation. This model links reaction rate to substrate concentration and helps show general enzyme trends. At high substrate levels, the reaction reaches a saturation point called V max. The turnover number, or k cat, describes how many substrate molecules one enzyme converts per unit time. KM is the concentration where the rate is half of V max, and it also reflects affinity. A lower KM usually means higher affinity, while a higher KM usually means lower affinity. The ratio of k cat and KM is used as enzyme efficiency.

To find these values, scientists run assays in a controlled setting. They mix enzyme and substrate and measure changes in substrate, product, or byproducts over time. Reaction rates are collected at multiple substrate concentrations. If a Lineweaver-Burk plot, which graphs inverse initial rate against inverse initial concentration, is linear, the reaction follows Michaelis-Menten kinetics. The slope and intercept can then be used to determine KM and V max, and these values help calculate k cat and enzyme efficiency.

A common lab method is a colorimetric assay, which uses color to measure concentration. First, a standard curve is made from known concentrations and a control sample. A developer solution reacts with the substrate and creates a colored compound. Absorbance is measured and plotted against concentration to build the curve.

For the assay, a known amount of substrate and enzyme is prepared. The two are mixed and incubated for a set time. Buffer solutions and heating blocks keep pH and temperature controlled. A quenching agent stops the reaction, and developer solution is added. The samples are placed in cuvettes, and absorbance is measured. The amount of substrate used is found by comparing the result to the standard curve. Initial rates are then plotted over time, and the Michaelis-Menten plot is used to determine turnover number and enzyme efficiency.

Other assay methods can track reactions in real time. FRET, or Förster resonance energy transfer, can measure a protease breaking a peptide bond in a protein. The emitted signal can be monitored continuously, which helps quantify substrate consumption and product formation. Enzyme assays are also used in environmental science to measure extracellular enzyme activity in waters, soils, and sediments. These samples are processed in the lab to help explain how the environment breaks down organic material.

Enzyme kinetics can also be used to study DNA repair. Enzymes in the nucleus remove DNA lesions, or damage, and their activity can be followed with fluorescent molecular probes. These beacons fluoresce only when they bind specific DNA sequences. The fluorescent cleavage products make it possible to measure DNA repair in real time.

Measuring Enzyme Reaction Rates

dialysis: diffusion based separation

Dialysis for Buffer Exchange in Biochemistry

Dialysis is a common biochemistry technique for buffer exchange and desalting. It separates molecules by diffusion through a semipermeable membrane, which lets small molecules pass while holding larger biomolecules inside the sample. The membrane is the key part of the setup. Its pores create a molecular weight cutoff, so a membrane such as a 10 kDa membrane usually keeps molecules larger than 10 kilodaltons inside. This cutoff is not exact, because membranes have a range of pore sizes.

enzyme assays and kinetics

Enzyme reaction rates can be measured with assays that track how substrate or product levels change over time. Enzymes are proteins, or sometimes RNAs, that speed up chemical reactions by lowering the activation energy needed to start them. They act on a specific substrate and help form a product that supports life processes. Enzymatic reactions are often described in three steps. First, the substrate binds to the enzyme active site and forms an enzyme-substrate complex. That complex can fall...

maldi-tof mass spectrometry

How MALDI-TOF Reads Biomolecules

MALDI-TOF mass spectrometry reads biomolecules by using a laser, a matrix, and a time-of-flight analyzer. MALDI, or matrix-assisted laser desorption ionization, helps fragile molecules keep their structure while they are moved into the mass analyzer. The analyzer then separates compounds based on size and charge. In MALDI, the sample is mixed into a matrix, usually an organic compound with aromatic and conjugated double bonds. A laser pulse strikes the spot, and the matrix absorbs most of the...

tandem mass spectrometry

Tandem Mass Spectrometry for Biomolecule Analysis

Tandem mass spectrometry is used to isolate a biomolecule and break it into smaller pieces so its makeup can be studied. Because biomolecules often have large, complex structures, it can be hard to identify their molecular composition and sequence from a single measurement. By linking mass spectrometers in series, the technique first selects one ion and then analyzes the fragments it produces. The process starts with an ion source that converts the sample into ions. A mass analyzer then...

protein crystallization

Protein Crystals for Structure Analysis

Protein crystals help scientists study protein structure and function. A crystal is a solid lattice made from purified protein molecules. These crystals are useful in structural biology because they reveal details that methods like mass spectrometry and SDS-PAGE cannot show on their own. Protein crystallization is paired with recombinant protein expression and x-ray diffraction to support this work. The process starts with a large amount of very pure protein. Researchers often make that...

chromatography-based biomolecule purification methods

chromatography-based-biomolecule-purification-methods

Protein Purification with SEC and IMAC

Protein purification with size-exclusion chromatography and affinity chromatography helps isolate biomolecules from complex mixtures. These methods are common in biochemistry because purified samples are needed before a biomolecule’s properties and activity can be studied. The video focuses on the principles behind size-exclusion chromatography, affinity chromatography, and immobilized metal affinity chromatography, or IMAC. Size-exclusion chromatography, or SEC, separates molecules by size. A...

two-dimensional gel electrophoresis

Protein Mapping with 2D Gel Electrophoresis

Protein mapping with 2D gel electrophoresis separates complex protein mixtures across two steps. The method combines isoelectric focusing, or IEF, with sodium dodecyl sulfate polyacrylamide gel electrophoresis, or SDS-PAGE. Together, these methods can resolve thousands of biomolecules from a single sample by their isoelectric point and molecular weight. The first dimension is IEF. Each protein has an isoelectric point, or pI, which is the pH where its net charge is zero. Proteins are loaded...

metabolic labeling

Tracking Cell Chemistry with Metabolic Labels

Metabolic labeling tracks cell chemistry by using chemical analogs that cells take up and build into biomolecules. These labels help scientists follow biochemical changes and modifications inside cells. The labeled products can then be studied with tools such as SDS-PAGE and NMR to learn more about metabolic pathways. Several labeling strategies are shown here. Isotopic labeling uses analogs that match the natural molecule but contain uncommon isotopes, such as carbon-13 and nitrogen-15 in an...

electrophoretic mobility shift assay (emsa)

electrophoretic-mobility-shift-assay-emsa

Detecting Protein-DNA Binding by EMSA

Electrophoretic mobility shift assay, or EMSA, is a biochemical method used to detect binding between proteins and nucleic acids. It is also called a gel shift assay. The test compares how a labeled nucleic acid moves through a gel before and after it binds a protein. EMSA is used to see whether a specific protein binds to a specific nucleic acid. First, the nucleic acid is labeled to make a probe. The transcript describes radioactive phosphorus-32 as a common label. The probe is then mixed...

photometric protein determination

Measuring Protein Concentration with Absorbance

Measuring protein concentration with absorbance is a key step in many biochemical assays. Photometric methods use the fact that samples with more light-absorbing material transmit less light. Because concentration and absorption are directly related, this makes it possible to measure an unknown sample. The core idea comes from the Beer-Lambert Law. This law states that the concentration of a light-absorbing species is proportional to its absorbance. The video also introduces the Bradford assay...

density gradient ultracentrifugation

Sucrose Gradient Separation in an Ultracentrifuge

Sucrose gradient separation in an ultracentrifuge is a lab method for isolating cell parts and biomolecules. It uses differences in density to make particles sink or rise in a liquid. A high-speed ultracentrifuge speeds up this process so components can be separated without destroying them. The basic idea starts with a suspension, which is particles mixed in a liquid solvent. Particles that are denser than the solvent sediment, while less dense particles float. A rotor inside the...

co-immunoprecipitation and pull-down assays

co-immunoprecipitation-and-pull-down-assays

Protein Interaction Capture Methods in Cells

Co-immunoprecipitation and pull-down assays are laboratory methods used to capture stable protein-protein interactions. Protein-protein interactions help control many biological functions, but many of them have not yet been identified. These assays are related to immunoprecipitation, which isolates a target protein from a mixed sample using an antibody. In co-immunoprecipitation, or CoIP, an antibody binds the target protein, and that protein is already attached to another protein that the...

reconstitution of membrane proteins

Membrane Proteins in Liposome Models

Membrane proteins can be moved into liposome models so their function can be studied outside a cell. Reconstitution means restoring an isolated biomolecule to a working form. For membrane proteins, that usually means placing a purified protein into an artificial lipid membrane. Cell membranes are made mainly of phospholipids and membrane proteins. The phospholipids form a bilayer with hydrophilic phosphate heads facing water and hydrophobic fatty acid tails facing inward. Some membrane...

f&#246;rster resonance energy transfer (fret)

FRET as a Molecular Ruler in Cells

Föster resonance energy transfer, or FRET, is a way to study close-range biochemical interactions using light-emitting molecules. A donor fluorophore can pass energy to an acceptor fluorophore when their emission and absorption spectra overlap. This transfer happens only when the pair is very close together, usually within 10 nm. Because FRET depends on distance, it is often called a molecular or spectroscopic ruler. The strength of the signal is measured as FRET efficiency, which describes...

surface plasmon resonance (spr)

SPR Biosensors for Tracking Binding Kinetics

Surface plasmon resonance, or SPR, is a way to track biomolecular binding on a label-free biosensor. It is used to measure molecular affinity, kinetics, specificity, and concentration. The method works with a thin metal layer on a prism, where changes in reflected light reveal interactions in real time. SPR sensors use a thin layer of a noble metal on the face of a prism. Light is reflected from the prism-metal interface into a photodetector. At one specific angle, called the surface plasmon...

biochemistry

이 컬렉션은 선호도 크로마토그래피와 같은 일반적으로 사용되는 정제 방법과 MALDI-TOF와 같은 분석 방법을 제공합니다. 또한, 비디오는 공동 면역 침전 및 대사 라벨링과 같은 생체 분자 상호 작용 및 기능을 평가하는 방법을 선보이고 있습니다.

Measure enzyme reaction rates with assays, standard curves, and Michaelis-Menten plots. Learn how kcat, KM, colorimetric assays, FRET, and DNA repair studies work.

Measuring Enzyme Reaction Rates | JoVE K12

new-york-state-science-learning-standards

New York State Science Learning Standards

HS. Chemical Reactions

HS-PS1-5.

Life Science

Structure and Function

HS-LS1-1.

matter-and-energy-in-organisms-and-ecosystems

Matter and Energy in Organisms and Ecosystems

HS-LS1-6.

Inheritance and Variation of Traits

HS-LS3-1.

Overveiw

Principles of Enzyme Kinetics

Enzyme Assay

Applications

Summary

The Atomic Theory of Matter

The earliest recorded discussion of the basic structure of matter comes from ancient Greek philosophers. Leucippus and Democritus argued that all matter ...

Atomic Structure

All matter is composed of atoms, the smallest individual units of elements. Each atom is made up of three subatomic particles: protons, neutrons, and ...

Subatomic Particles

Dalton was only partially correct about the particles that make up matter. All matter is composed of atoms, and atoms are composed of three smaller ...

Electronic Structure of Atoms


An atom comprises protons and neutrons, which are contained inside the dense, central&#160;core called the nucleus, with electrons present around the ...

Electron Behavior

Electrons are negatively charged subatomic particles that are attracted to an orbit around the positively-charged nucleus of an atom. They reside in ...

Electron Orbital Model

Orbitals are the areas outside of the atomic nucleus where electrons are most likely to reside. They are characterized by different energy levels, shapes, ...

Atomic Orbitals

An atomic orbital represents the three-dimensional regions in an atom where an electron has the highest probability to reside. The radial distribution ...

The Pauli Exclusion Principle

The arrangement of electrons in the orbitals of an atom is called its electron configuration. We describe an electron configuration with a symbol that ...

The Energies of Atomic Orbitals

In an atom, the negatively charged electrons are attracted to the positively charged nucleus. In a multielectron atom, electron-electron repulsions are ...

The Aufbau Principle and Hund's Rule

To determine the electron configuration for any particular atom, we can build the structures in the order of atomic numbers. Beginning with hydrogen, and ...

Electron Configurations

Electron configurations and orbital diagrams can be determined by applying the Aufbau principle (each added electron occupies the subshell of lowest ...

electron-configuration-of-multielectron-atoms

Electron Configuration of Multielectron Atoms

The alkali metal sodium (atomic number 11) has one more electron than the neon atom. This electron must go into the lowest-energy subshell available, the ...

The Periodic Table

As early chemists discovered more elements, they realized that various elements could be grouped by their similar chemical behaviors. One such grouping ...

Periodic Classification of the Elements

The periodic table arranges atoms based on increasing atomic number so that elements with the same chemical properties recur periodically. When their ...

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Atomic Radii and Effective Nuclear Charge

The elements in groups of the periodic table exhibit similar chemical behavior. This similarity occurs because the members of a group have the same number ...

Ionic Radii

Ionic radius is the measure used to describe the size of an ion. A cation always has fewer electrons and the same number of protons as the parent atom; it ...

Ionization Energy

The amount of energy required to remove the most loosely bound electron from a gaseous atom in its ground state is called its first ionization energy ...

Electron Affinity

The electron affinity (EA) is the energy change for adding an electron to a gaseous atom to form an anion (negative ion).



This process can be either ...

Alkali Metals

Group 1 elements are soft and shiny metallic solids. They are malleable, ductile, and good conductors of heat and electricity. The melting points of the ...

Halogens

Group 17 elements, known as halogens, are nonmetals. At room temperature, fluorine and chlorine are gases, bromine is a liquid, and iodine a solid. ...

Noble Gases


The elements in group 18 are noble gases (helium, neon, argon, krypton, xenon, and radon). They earned the name &ldquo;noble&rdquo; because they were ...

Use the periodic table as a model to predict the relative properties of elements based on the patterns of electrons in the outermost energy level of atoms. [Clarification Statement: Examples of properties that could be predicted from patterns could include reactivity of metals, types of bonds formed, numbers of bonds formed, and reactions with oxygen.] [Assessment Boundary: Assessment is limited to main group elements. Assessment does not include quantitative understanding of ionization energy beyond relative trends.]

HS-PS1-1

Atomic Number and Mass Number

The number of protons in the nucleus of an atom is its atomic number (Z). This is the defining trait of an element. Its value determines the identity of ...

Chemical Reactions

A chemical reaction is a process by which the bonds in the atoms of substances are rearranged to generate new substances. Matter cannot be created or ...

Chemical Equations

Chemical equations represent the identities and relative quantities of substances involved in a chemical reaction. The substances undergoing reaction are ...

physical-and-chemical-properties-of-matter

Physical and Chemical Properties of Matter

The characteristics that enable us to distinguish one substance from another are called properties.

Physical Properties of Matter

A physical property is ...

Elements: Chemical Symbols and Isotopes

A chemical symbol is an abbreviation used to indicate an element or an atom of an element. For example, the symbol for mercury is Hg. The same symbol is ...

Predicting Reaction Outcomes

Kinetics describes the rate and path by which a reaction occurs. In contrast, thermodynamics deals with state functions and describes the properties, ...

Chemical Reactions in Aqueous Solutions

Chemical substances interact in many different ways. Certain chemical reactions exhibit common patterns of reactivity. Due to the vast number of chemical ...

Multi-Step Reactions

Chemical reactions often occur in a stepwise fashion involving two or more distinct reactions taking place in a sequence. A balanced equation indicates ...

Reaction Mechanisms

Chemical reactions often occur in a stepwise fashion, involving two or more distinct reactions taking place in a sequence. A balanced equation indicates ...

Rate-Determining Steps

Relating Reaction Mechanisms
In a multistep reaction mechanism, one of the elementary steps progresses significantly slower than the others. This slowest ...

Reaction Stoichiometry

A balanced chemical equation provides a great deal of information in a very succinct format. Chemical formulas provide the identities of the reactants and ...

Limiting Reactant

The relative amounts of reactants and products represented in a balanced chemical equation are often referred to as stoichiometric amounts. However, in ...

Reaction Yield

The theoretical yield of a reaction is the amount of product estimated to form based on the stoichiometry of the balanced chemical equation. The ...

stoichiometry-product-yield-and-limiting-reactants

Stoichiometry, Product Yield, and Limiting Reactants

Chemical equations represent how a chemical reaction proceeds from reactants to products through physical or chemical change using chemical formulas.
...

Source: Smaa Koraym at Johns Hopkins University, MD, USA

	Preparation of 25% v/v Ethylenediamine in Deionized WaterExpand
	Here, we show the laboratory ...

Source: Smaa Koraym at Johns Hopkins University, MD, USA

	Synthesis of tris(ethylenediamine)nickel chlorideExpand
	In this lab, you will combine nickel ...

Balancing Redox Equations

Electrochemistry is the science involved in the interconversion of electrical and chemical reactions. Such reactions are called reduction-oxidation, or ...

Construct and revise an explanation for the outcome of a simple chemical reaction based on the outermost electron states of atoms, trends in the periodic table, and knowledge of the patterns of chemical properties. [Clarification Steatement: Examples of chemical reactions could include the reaction of sodium and chlorine, of carbon and oxygen, or of carbon and hydrogen.] [Assessment Boundary: Assessment is limited to chemical reactions involving main group elements and combustion reactions.]

HS-PS1-2

What is Matter?

The substance of the universe&#8212;from a grain of sand to a star&#8212;is called matter. Scientists define matter as anything that occupies space and ...

Plan and conduct an investigation to gather evidence to compare the structure of substances at the bulk scale to infer the strength of electrical forces between particles. [Clarification Statement: Emphasis is on understanding the strengths of forces between particles, not on naming specific intermolecular forces (such as dipole-dipole). Examples of particles could include ions, atoms, molecules, and networked materials (such as graphite). Examples of bulk properties of substances could include the melting point and boiling point, vapor pressure, and surface tension.] [Assessment Boundary: Assessment does not include Raoult’s law calculations of vapor pressure.]

HS-PS1-3

Classifying Matter by State

Chemistry is the study of matter and the changes it undergoes. Matter is anything that has mass and occupies space. Matter is all around us; the air, ...

Classifying Matter by Composition

Matter: Pure Substances and Mixtures
According to its composition, the matter can be classified into two broad categories &mdash; pure substances and ...

Bond Energies and Bond Lengths

Stable molecules exist because covalent bonds hold the atoms together. The strength of a covalent bond is measured by the energy required to break it, ...

Bonding in Metals

Metallic bonds are formed between two metal atoms. A simplified model to describe metallic bonding has been developed by Paul Dr&#xFC;de called the ...

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Types of Chemical Reactions: Anabolic and Catabolic

The first law of thermodynamics holds that energy can neither be created nor destroyed&#8212;it can only change form. An organism&#39;s essential function ...

types-of-chemical-reactions-exchange-and-reversible

Types of Chemical Reactions: Exchange and Reversible

An exchange reaction is a chemical reaction in which both synthesis and decomposition occur, chemical bonds are both formed and broken, and chemical ...

Energy Transfer in Chemical Reactions

Chemical reactions require sufficient energy to cause the matter to collide with enough precision and force that old chemical bonds can be broken and new ...

Arrhenius Plots

The Arrhenius equation relates the activation energy and the rate constant, k, for chemical reactions. In the Arrhenius equation, k = Ae&#8722;Ea/RT, R is ...

Reaction Rate

The rate of reaction is the change in the amount of a reactant or product per unit time. Reaction rates are therefore determined by measuring the time ...

Measuring Reaction Rates

Polarimetry finds application in chemical kinetics to measure the concentration and reaction kinetics of optically active substances during a chemical ...

factors-influencing-the-rate-of-chemical-reactions

Factors Influencing the Rate of Chemical Reactions

A variety of factors influence the rate of chemical reactions. For a chemical reaction to happen, atoms must collide with enough energy to overcome the ...

Develop a model to illustrate that the release or absorption of energy from a chemical reaction system depends upon the changes in total bond energy. [Clarification Statement: Emphasis is on the idea that a chemical reaction is a system that affects the energy change. Examples of models could include molecular-level drawings and diagrams of reactions, graphs showing the relative energies of reactants and products, and representations showing energy is conserved.] [Assessment Boundary: Assessment does not include calculating the total bond energy changes during a chemical reaction from the bond energies of reactants and products.]

HS-PS1-4

Measuring Enzyme Reaction Rates

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