Cinetiche Enzimatiche

Gli enzimi accelerano le reazioni abbassando l’energia di attivazione dei reagenti. La velocità alla quale l’enzima trasforma i reagenti in prodotti è chiamata velocità di reazione. Diversi fattori influenzano il tasso di reazione, compreso il numero di reagenti disponibili. La cinetica enzimatica è lo studio di come un enzima cambia il tasso di una reazione.

Gli scienziati in genere studiano la cinetica enzimatica con una quantità fissa di enzimi nell’ambiente controllato di una provetta. Quando più reattore, o substrato, viene aggiunto a una quantità fissa di enzima, il tasso di reazione aumenta come l’enzima può fare più prodotto. Di conseguenza, quando il tasso di reazione è rappresentato graficamente rispetto alla concentrazione di substrato, aumentando il substrato aumenta il tasso di reazione. Tuttavia, una volta occupati tutti i siti attivi dell’enzima, il tasso di reazione altipiani. La concentrazione di substrato al quale viene raggiunto il tasso massimo di reazione è chiamata V_max. Il numero di molecole enzimatiche presenti limita V_max. Se la quantità di enzima è aumentata, V_max aumenta, ma l’aggiunta di più substrato non ha alcun effetto.

Il grafico del tasso di reazione rispetto alla concentrazione del substrato può rivelare altre importanti caratteristiche della cinetica di un enzima. La concentrazione di substrato alla quale la velocità di reazione è a metà del V_max (cioè, 1/2 V_max) è chiamata costante di Michaelis (K_m). K_m è una rappresentazione dell’affinità tra un enzima e un substrato. Gli enzimi con un K_m inferiore richiedono meno substrato per raggiungere V_max e quindi hanno una maggiore affinità per il loro substrato. È interessante notare che, per molti enzimi, il valore di K_m è molto vicino alla concentrazione cellulare del substrato. Vicino a K_m, lievi cambiamenti nella concentrazione di substrato possono avere un impatto significativo sul tasso di reazione, quindi piccoli cambiamenti nella disponibilità di substrato cellulare possono influenzare la funzione di un intero percorso biologico.

Non tutti gli enzimi producono il grafico a forma di substrato iperbolico noto come cinetica Michaelis Menten. La cinetica Michaelis Menten presuppone che l’enzima catalizzi un singolo substrato. Gli enzimi regolati all’origine hanno più siti attivi e tendono a produrre un grafico a forma di sigmoide quando il tasso di reazione viene tracciato rispetto alla concentrazione di substrato.