3.13: Wprowadzenie do kinetyki enzymów

Kinetyka enzymów bada szybkość reakcji biochemicznych. Naukowcy monitorują szybkość reakcji dla danej reakcji enzymatycznej przy różnych stężeniach substratów. Można również przeprowadzić dodatkowe próby z inhibitorami lub innymi cząsteczkami, które wpływają na szybkość reakcji.

Eksperymentator może następnie wykreślić początkową szybkość lub prędkość reakcji (_Vo) danej próby w stosunku do stężenia substratu ([S]), aby uzyskać wykres właściwości reakcji. W przypadku wielu reakcji enzymatycznych z udziałem pojedynczego substratu dane te pasują do równania Michaelisa-Mentena, równania wyprowadzonego przez Leonor Michaelis i Maud Menten.

Równanie szacuje prędkość maksymalną (V_max) i stałą Michaelisa (K_M) dla badanego enzymu i opiera się na następujących założeniach:

1. Na początku reakcji nie występuje żaden produkt.
2. Szybkość tworzenia kompleksu enzyma-substrat jest równa szybkości dysocjacji i rozpadu na produkty.
3. Stężenie enzymu jest minimalne w porównaniu ze stężeniem substratu.
4. Mierzone są tylko początkowe szybkości reakcji.
5. Enzym występuje albo w postaci wolnej, albo w kompleksie enzym-substrat.

Różne przegrupowania równania Michaelisa-Mentena, takie jak wykresy Lineweavera-Burke’a, Eadie-Hofsteota i Hanesa-Woolfa, są alternatywnymi sposobami przedstawiania parametrów kinetycznych. Wykres Lineweavera-Burke’a lub podwójny wykres odwrotny jest często używany do oszacowania K, _M i V, _max. Wykres wykorzystuje odwrotne wartości osi x i y z wykresu Michaelisa-Mentena. Z matematycznego punktu przecięcia z osią y równa się 1/V_max, a punkt przecięcia z osią x jest równy −1/K_M.

Wykres Lineweavera-Burke’a może być wykorzystany do wizualnego rozróżnienia typów inhibitorów – konkurencyjnych, niekonkurencyjnych i niekonkurencyjnych. Do wyznaczenia parametrów kinetycznych stosuje się również różne przegrupowania równania Michaelisa-Mentena, takie jak wykresy Eadie-Hofstee i Hanesa-Woolfa.