Las enzimas son proteínas que trabajan para reducir la energía de activación en las reacciones químicas mientras no se consumen en la reacción. Biológicamente, las enzimas son moléculas esenciales que aceleran las reacciones en los sistemas metabólicos. Como resultado, la cinética de las enzimas estudia la velocidad de reacción de las enzimas en varios entornos químicos. Muchos factores afectan la velocidad de una enzima. La concentración de un sustrato, la temperatura, los inhibidores y el pH influyen en el umbral de una enzima en una reacción química. Con la ayuda de relaciones lineales como el gráfico Lineweaver-Burk, puede encontrar la tasa máxima de una enzima.
Facilidad de cálculo de Vmax en Lineweaver-Burk Plot
Comience trazando la ecuación de Michaelis-Menten para obtener una curva de hipérbole. Luego, use el recíproco de la ecuación de Michaelis-Menten para obtener una forma pendiente-intersección de la actividad enzimática. A continuación, obtendrá la tasa de actividad enzimática como 1 / Vo = Km / Vmax (1 / [S]) + 1 / Vmax, donde Vo es la tasa inicial, Km es la constante de disociación entre el sustrato y la enzima, Vmax es la tasa máxima y S es la concentración de la sustrato.
Dado que la ecuación pendiente-intersección relaciona la tasa con la concentración del sustrato, puede usar la fórmula de y = mx + b, donde y es la variable dependiente, m es la pendiente, x es la variable independiente y b es la intersección con el eje y. Antes de un software de computadora específico, se usaba papel cuadriculado para trazar la línea. Ahora, usa un software de base de datos típico para trazar la ecuación. Entonces, conociendo la tasa inicial, Vo y las diversas concentraciones del sustrato, puede crear una línea recta. La gráfica de línea representa la pendiente de Km / Vmax y la intersección con el eje y de 1 / Vmax. A continuación, utilice el recíproco de la intersección con el eje y para calcular la Vmax de la actividad enzimática.
Usos de la trama Lineweaver-Burk
Los inhibidores alteran la tasa máxima de actividad enzimática principalmente de dos formas: de forma competitiva y no competitiva. Un inhibidor competitivo se une al sitio de activación de una enzima que bloquea el sustrato. De esta forma, el inhibidor compite con el sustrato para unirse al sitio de la enzima. Permitir una alta concentración del inhibidor competitivo asegura la unión al sitio. Por tanto, el inhibidor competitivo cambia la dinámica de la tasa enzimática. Primero, el inhibidor modifica la pendiente y la intersección con el eje x Km creando una pendiente mucho más pronunciada. Sin embargo, la tasa máxima, Vmax, permanece igual.
Por otro lado, un inhibidor no competitivo se une en un sitio diferente al sitio de activación de la enzima y no compite con el sustrato. El inhibidor modifica los componentes estructurales del sitio de activación evitando que el sustrato u otra molécula se una al sitio. Este cambio afecta la afinidad del sustrato por la enzima. Los inhibidores no competitivos cambian la pendiente y la intersección con el eje y del gráfico de Lineweaver-Burk, disminuyendo la Vmax y aumentando la intersección con el eje y con una pendiente más pronunciada. Sin embargo, la intersección con el eje x sigue siendo la misma. Si bien el gráfico de Lineweaver-Burk es útil de muchas formas, el gráfico de líneas tiene limitaciones. Desafortunadamente, la trama comienza a distorsionar las tasas a concentraciones de sustrato muy altas o bajas, creando extrapolaciones en la trama.