Τα ένζυμα είναι πρωτεΐνες που λειτουργούν για τη μείωση της ενέργειας ενεργοποίησης σε χημικές αντιδράσεις, ενώ δεν καταναλώνονται στην αντίδραση. Βιολογικά, τα ένζυμα είναι απαραίτητα μόρια που επιταχύνουν τις αντιδράσεις στα μεταβολικά συστήματα. Ως αποτέλεσμα, η κινητική των ενζύμων μελετά το ρυθμό αντίδρασης των ενζύμων σε διάφορες χημικές ρυθμίσεις. Πολλοί παράγοντες επηρεάζουν την ταχύτητα ενός ενζύμου. Η συγκέντρωση ενός υποστρώματος, η θερμοκρασία, οι αναστολείς και το ρΗ επηρεάζουν το κατώφλι ενός ενζύμου σε μια χημική αντίδραση. Με τη βοήθεια γραμμικών σχέσεων όπως η γραφική παράσταση Lineweaver-Burk, μπορείτε να βρείτε τη μέγιστη ταχύτητα ενός ενζύμου.
Ευκολία υπολογισμού του Vmax στο Lineweaver-Burk Plot
Ξεκινήστε σχεδιάζοντας την εξίσωση Michaelis-Menten για να πάρετε μια καμπύλη υπερβολής. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε την αμοιβαία εξίσωση Michaelis-Menten για να αποκτήσετε μια μορφή κλίσης-αναχαίτισης της ενζυματικής δραστηριότητας. Στη συνέχεια, θα λάβετε τον ρυθμό της ενζυματικής δραστηριότητας ως 1 / Vo = Km / Vmax (1 / [S]) + 1 / Vmax, όπου Vo είναι ο αρχικός ρυθμός, το Km είναι το σταθερά διαχωρισμού μεταξύ του υποστρώματος και του ενζύμου, το Vmax είναι ο μέγιστος ρυθμός και το S είναι η συγκέντρωση του υπόστρωμα.
Δεδομένου ότι η εξίσωση κλίσης-αναχαίτισης σχετίζεται το ποσοστό με τη συγκέντρωση του υποστρώματος, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε το τυπικό τύπος του y = mx + b, όπου το y είναι η εξαρτημένη μεταβλητή, το m είναι η κλίση, το x είναι η ανεξάρτητη μεταβλητή και το b είναι το Υ-τομή. Πριν από συγκεκριμένο λογισμικό υπολογιστή, θα χρησιμοποιούσατε χαρτί γραφήματος για να σχεδιάσετε τη γραμμή. Τώρα, χρησιμοποιείτε τυπικό λογισμικό βάσης δεδομένων για να σχεδιάσετε την εξίσωση. Έτσι, γνωρίζοντας τον αρχικό ρυθμό, το Vo και τη διαφορετική συγκέντρωση του υποστρώματος, μπορείτε να δημιουργήσετε μια ευθεία γραμμή. Το διάγραμμα γραμμής αντιπροσωπεύει την κλίση Km / Vmax και y-intercept του 1 / Vmax. Στη συνέχεια, χρησιμοποιήστε το αντίστροφο του y-intercept για να υπολογίσετε το Vmax της ενζυματικής δραστηριότητας.
Χρήσεις για το οικόπεδο Lineweaver-Burk
Οι αναστολείς μεταβάλλουν το μέγιστο ρυθμό της ενζυμικής δραστηριότητας κυρίως με δύο τρόπους: ανταγωνιστικά και μη ανταγωνιστικά. Ένας ανταγωνιστικός αναστολέας συνδέεται με τη θέση ενεργοποίησης ενός ενζύμου που δεσμεύει το υπόστρωμα. Με αυτόν τον τρόπο, ο αναστολέας ανταγωνίζεται το υπόστρωμα για να συνδεθεί στη θέση του ενζύμου. Επιτρέποντας την υψηλή συγκέντρωση του ανταγωνιστικού αναστολέα διασφαλίζει τη δέσμευση στον ιστότοπο. Ως εκ τούτου, ο ανταγωνιστικός αναστολέας αλλάζει τη δυναμική του ενζυματικού ρυθμού. Πρώτον, ο αναστολέας τροποποιεί την κλίση και το Χ-τομής Χιλιόμετρα δημιουργώντας μια πολύ πιο απότομη κλίση. Ωστόσο, το μέγιστο ποσοστό, Vmax, παραμένει το ίδιο.
Από την άλλη πλευρά, ένας μη ανταγωνιστικός αναστολέας δεσμεύεται σε διαφορετική θέση από τη θέση ενεργοποίησης του ενζύμου και δεν ανταγωνίζεται το υπόστρωμα. Ο αναστολέας τροποποιεί τα δομικά συστατικά της θέσης ενεργοποίησης εμποδίζοντας το υπόστρωμα ή άλλο μόριο να συνδεθεί στη θέση. Αυτή η αλλαγή επηρεάζει τη συγγένεια του υποστρώματος με το ένζυμο. Οι μη ανταγωνιστικοί αναστολείς αλλάζουν την κλίση και την υ-τομή της γραμμής Lineweaver-Burk, μειώνοντας το Vmax ενώ αυξάνουν την υ-τομή με μια πιο απότομη κλίση. Ωστόσο, το x-intercept παραμένει το ίδιο. Ενώ το οικόπεδο Lineweaver-Burk είναι χρήσιμο με πολλούς τρόπους, το οικόπεδο γραμμής έχει περιορισμούς. Δυστυχώς, η πλοκή αρχίζει να παραμορφώνει τους ρυθμούς σε πολύ υψηλές ή χαμηλές συγκεντρώσεις υποστρώματος, δημιουργώντας παρεκτάσεις στην πλοκή.
