الإنزيمات عبارة عن بروتينات تعمل على خفض طاقة التنشيط في التفاعلات الكيميائية مع عدم استهلاكها في التفاعل. من الناحية البيولوجية ، تعد الإنزيمات جزيئات أساسية تسرع التفاعلات في أنظمة التمثيل الغذائي. نتيجة لذلك ، تدرس حركية الإنزيم معدل تفاعل الإنزيمات في بيئات كيميائية مختلفة. تؤثر العديد من العوامل على سرعة الإنزيم. يؤثر تركيز الركيزة ودرجة الحرارة والمثبطات ودرجة الحموضة على عتبة الإنزيم في تفاعل كيميائي. بمساعدة العلاقات الخطية مثل مخطط Lineweaver-Burk ، يمكنك العثور على الحد الأقصى لمعدل الإنزيم.
سهولة حساب Vmax في مؤامرة Lineweaver-Burk
ابدأ بالتخطيط لمعادلة Michaelis-Menten للحصول على منحنى الغلو. بعد ذلك ، استخدم مقلوب معادلة Michaelis-Menten للحصول على شكل منحدر وتقاطع لنشاط الإنزيم. بعد ذلك ، ستحصل على معدل نشاط الإنزيم مثل 1 / Vo = Km / Vmax (1 / [S]) + 1 / Vmax ، حيث Vo هو المعدل الأولي ، و Km هو ثابت التفكك بين الركيزة والإنزيم ، Vmax هو المعدل الأقصى ، و S هو تركيز المادة المتفاعلة.
نظرًا لأن معادلة الميل والمقطع تتعلق بالمعدل بتركيز الركيزة ، يمكنك استخدام المعادلة النموذجية صيغة y = mx + b ، حيث y هو المتغير التابع ، m هو الميل ، x هو المتغير المستقل ، و b هو تقاطع ص. قبل استخدام برنامج كمبيوتر معين ، يمكنك استخدام ورق الرسم البياني لرسم الخط. الآن ، يمكنك استخدام برنامج قاعدة بيانات نموذجي لرسم المعادلة. لذلك ، بمعرفة المعدل الأولي ، Vo ، والتركيز المختلف للركيزة ، يمكنك إنشاء خط مستقيم. يمثل مخطط الخط ميل Km / Vmax وتقاطع y لـ 1 / Vmax. بعد ذلك ، استخدم مقلوب التقاطع y لحساب Vmax لنشاط الإنزيم.
استخدامات مؤامرة Lineweaver-Burk
تقوم المثبطات بتغيير المعدل الأقصى لنشاط الإنزيم بشكل رئيسي بطريقتين: تنافسيًا وغير تنافسي. يرتبط المثبط التنافسي بموقع تنشيط إنزيم يسد الركيزة. بهذه الطريقة ، يتنافس المثبط مع الركيزة لربط موقع الإنزيم. إن السماح بالتركيز العالي للمانع التنافسي يضمن الارتباط بالموقع. ومن ثم ، فإن المانع التنافسي يغير ديناميكيات المعدل الأنزيمي. أولاً ، يقوم المانع بتعديل المنحدر و x-intercept Km مما يخلق منحدرًا أكثر حدة. ومع ذلك ، فإن المعدل الأقصى ، Vmax ، يبقى كما هو.
من ناحية أخرى ، يرتبط المثبط غير التنافسي في موقع مختلف عن موقع تنشيط الإنزيم ولا يتنافس مع الركيزة. يقوم المانع بتعديل المكونات الهيكلية لموقع التنشيط مما يمنع الركيزة أو جزيء آخر من الارتباط بالموقع. يؤثر هذا التغيير على تقارب الركيزة مع الإنزيم. تقوم المثبطات غير التنافسية بتغيير المنحدر وتقاطع y في مخطط Lineweaver-Burk ، مما يقلل Vmax مع زيادة تقاطع y مع منحدر أكثر انحدارًا. ومع ذلك ، يظل تقاطع x كما هو. في حين أن مؤامرة Lineweaver-Burk مفيدة من نواح كثيرة ، إلا أن مخطط الخط له حدود. لسوء الحظ ، تبدأ الحبكة في تشويه المعدلات بتركيزات عالية جدًا أو منخفضة من الركيزة ، مما يؤدي إلى استقراء على قطعة الأرض.