Login processing...

Trial ends in Request Full Access Tell Your Colleague About Jove

7.11: Enzymremming

JoVE Core

A subscription to JoVE is required to view this content. You will only be able to see the first 20 seconds.

Enzyme Kinetics

7.11: Enzyme Kinetics

7.11: Enzymremming

Enzymes speed up reactions by lowering the activation energy of the reactants. The speed at which the enzyme turns reactants into products is called the rate of reaction. Several factors impact the rate of reaction, including the number of available reactants. Enzyme kinetics is the study of how an enzyme changes the rate of a reaction.

Scientists typically study enzyme kinetics with a fixed amount of enzyme in the controlled environment of a test tube. When more reactant, or substrate, is added to a fixed amount of enzyme, the rate of the reaction increases as the enzyme can make more product. As a result, when the reaction rate is graphed against substrate concentration, increasing the substrate increases the reaction rate. However, once all the active sites of the enzyme are occupied, the reaction rate plateaus. The concentration of substrate at which the maximum rate of reaction is reached is called Vmax. The number of present enzyme molecules limits Vmax. If the amount of enzyme is increased, Vmax increases, but adding more substrate has no effect.

The graph of rate of reaction versus substrate concentration can reveal other important characteristics of an enzyme’s kinetics. The substrate concentration at which the reaction rate is halfway to Vmax (i.e., ½ Vmax) is called the Michaelis constant (Km). Km is a representation of the affinity between an enzyme and a substrate. Enzymes with a lower Km require less substrate to reach Vmax and therefore have a higher affinity for their substrate. Interestingly, for many enzymes, the value of Km is very close to the cellular concentration of the substrate. Near Km, slight changes in substrate concentration can significantly impact the reaction rate, so small changes in cellular substrate availability can impact the function of an entire biological pathway.

Not all enzymes produce the hyperbolic-shaped substrate-rate graph known as Michaelis Menten kinetics. Michaelis Menten kinetics assumes that the enzyme catalyzes a single substrate. Enzymes that are regulated allosterically have multiple active sites and tend to produce a sigmoid-shaped graph when the reaction rate is plotted versus the substrate concentration.

Enzymen versnellen reacties door de activeringsenergie van de reactanten te verlagen. De snelheid waarmee het enzym reactanten in producten omzet, wordt de reactiesnelheid genoemd. Verschillende factoren zijn van invloed op de reactiesnelheid, waaronder het aantal beschikbare reactanten. Enzymkinetiek is de studie van hoe een enzym de reactiesnelheid verandert.

Wetenschappers bestuderen doorgaans de enzymkinetiek met een vaste hoeveelheid enzym in de gecontroleerde omgeving van een reageerbuis. Wanneer meer reactant, of substraat, wordt toegevoegd aan een vaste hoeveelheid enzym, neemt de reactiesnelheid toe naarmate het enzym meer product kan maken. Als resultaat, wanneer de reactiesnelheid wordt uitgezet tegen de substraatconcentratie, verhoogt het verhogen van het substraat de reactiesnelheid. Zodra alle actieve plaatsen van het enzym echter bezet zijn, worden de reactiesnelheid plateaus. De substraatconcentratie waarbij de maximale reactiesnelheid wordt bereikt, wordt V max genoemd . Het aantal aanwezige enzymmoleculen beperkt V max. Als de hoeveelheid enzym wordt verhoogd, neemt V max toe, maar het toevoegen van meer substraat heeft geen effect.

De grafiek van reactiesnelheid versus substraatconcentratie kan andere belangrijke kenmerken van de kinetiek van een enzym onthullen. De substraatconcentratie waarbij de reactiesnelheid halverwege V max is (dwz ½ V max ) wordt de Michaelis-constante ( Km ) genoemd. Km is een weergave van de affiniteit tussen een enzym en een substraat. Enzymen met een lagere Km hebben minder substraat nodig om V max te bereiken en hebben daarom een hogere affiniteit voor hun substraat. Interessant is dat voor veel enzymen de waarde van Km zeer dicht bij de cellulaire concentratie van het substraat ligt. In de buurt van Km kunnen kleine veranderingen in de substraatconcentratie een aanzienlijke invloed hebben op de reactiesnelheid, dus kleine veranderingen in de beschikbaarheid van cellulair substraat kunnen de functie van een volledige biologische route beïnvloeden.

Nietalle enzymen produceren de hyperbolisch gevormde substraatsnelheidgrafiek die bekend staat als Michaelis Menten-kinetiek. De kinetiek van Michaelis Menten gaat ervan uit dat het enzym een enkel substraat katalyseert. Enzymen die allosterisch worden gereguleerd, hebben meerdere actieve sites en hebben de neiging om een sigmoïdvormige grafiek te produceren wanneer de reactiesnelheid wordt uitgezet tegen de substraatconcentratie.

Aanbevolen Lectuur

Get cutting-edge science videos from JoVE sent straight to your inbox every month.

Waiting X
simple hit counter