3.14:

3.14: Liczba obrotów i wydajność katalityczna

Turnover Number and Catalytic Efficiency

JoVE Core
Cell Biology

A subscription to JoVE is required to view this content. Sign in or start your free trial.

JoVE Core Cell Biology

Turnover Number and Catalytic Efficiency

Please note that all translations are automatically generated. Click here for the English version.

3.6: Endergonic and Exergonic Reactions in the Cell

3.15: Catalytically Perfect Enzymes

10,222 Views

•

01:19 min

•

April 30, 2023

Overview

Liczba obrotu enzymu to maksymalna liczba cząsteczek substratu, które może przekształcić w jednostce czasu. Liczby obrotu dla większości enzymów wahają się od 1 do 1000 cząsteczek na sekundę. Katalaza ma znaną najwyższą liczbę obrotów, zdolną do przekształcenia do 2,8×10⁶cząsteczek nadtlenku wodoru w wodę i tlen na sekundę. Lizozym ma najniższą znaną liczbę obrotu wynoszącą pół cząsteczki na sekundę.

Chymotrypsyna jest enzymem trzustkowym, który rozkłada białka podczas trawienia. Liczba obrotu chymotrypsyny wynosi 100 cząsteczek na sekundę. Gdyby ta reakcja zaszła bez katalizy, wiązania peptydowe potrzebowałyby setek lat, aby pęknąć w wodzie o neutralnym pH. Tak więc wysoka liczba obrotu chymotrypsyny pomaga w szybkim trawieniu białek w jelicie.

Enzym oksygenaza karboksylazy 1,5-bisfosforanu rybulozy lub RuBisCO ma bardzo niską liczbę obrotu wiązania 3 cząsteczek CO₂ na sekundę i jest jednym z najwolniejszych enzymów. Jednak obfitość RuBisCO w przyrodzie rekompensuje niską liczbę obrotów. RuBisCO stanowi około 50% całkowitego białka znajdującego się w liściach.

Enzym o wysokiej liczbie obrotu niekoniecznie musi być wysoce wydajny. Sprawność katalityczna enzymu jest określona przez stosunek liczby obrotu, k_cat, do powinowactwa_,K_M.Innymi słowy, enzym powinien mieć również niski _{poziom K M}dla substratu, aby był skuteczny. Średnia wydajność katalityczna większości enzymów wynosi około 10⁵ ^M-1 ^s-1, co oznacza, że są one umiarkowanie wydajne. Niewiele enzymów o sprawności katalitycznej między 10^8-10 ⁹ ^M-1 ^s-1 jest superwydajnych lub katalitycznie doskonałych.

Transcript

Liczba obrotu lub k_catwskazuje, jak szybko enzym może przekształcić cząsteczki substratu w produkty.

k_cat jest równe maksymalnej liczbie cząsteczek substratu, które mogą zostać przekształcone w danym czasie na miejsce aktywne enzymu.

Liczby obrotu różnych enzymów wahają się od mniej niż jednej cząsteczki substratu do milionów cząsteczek na sekundę.

Aby obliczyć k_cat, maksymalną prędkość lub V_max reakcji katalizowanej enzymem dzieli się przez całkowite stężenie enzymu.

Zarówno k_cat, szybkość katalityczna, jak i K_M, powinowactwo do substratu, wpływają na wydajność katalityczną enzymu – jak skutecznie enzym przyspiesza daną reakcję biochemiczną.

Jednym ze sposobów pomiaru wydajności katalitycznej dla określonego podłoża jest stosunek k_catdo K_M.

Enzymy o wysokim współczynniku kszybko katalizują przemianę substratu, a te o niskim _{poziomie K M} silnie wiążą swoje substraty. Dlatego te enzymy o większym stosunku są bardziej wydajne.

Enzym, który wiąże wiele substratów, jest najbardziej efektywny katalitycznie dla substratu o najwyższym stosunku k_catdo k_m.

Key Terms and definitions

Learning Objectives

Questions that this video will help you answer

This video is also useful for

Tags

Liczba obrotu wydajność katalityczna enzym cząsteczki substratu katalaza lizozym chymotrypsyna trawienie RuBisCO powinowactwo kcat KM zakres wydajności katalitycznej enzymy superwydajne