Incluso las moléculas u organismos más pequeños con tiempos de reproducción rápidos pueden tardar mucho en producir lo que desea estudiar. Para las bacterias en una placa de Petri, la velocidad de reacción depende de la cantidad de reactivo que haya y de la presencia de enzimas. Cualquiera que sea el caso, puede usar ecuaciones para determinar la velocidad de estas reacciones bioquímicas.
Cinemática enzimática
En Quimica,tasas de reacciónse describen usandok valoresque miden qué tan rápido ocurre una reacción de los reactivos a los productos. Para reacciones que utilizan catalizadores, compuestos biológicos que aceleran la velocidad de reacción, la velocidad,kgato, le permite determinar la velocidad máxima de la reacción. Lavelocidad máxima de reacción, Vmax, le dice cuántas moléculas se convierten en el producto de la reacción cuando la enzima se disuelve completamente.
Las enzimas alcanzan estas altas velocidades reduciendo la energía de activación de una reacción, la cantidad de energía requerida para que ocurra la reacción. Cuando una enzima se une al sustrato, la molécula o los compuestos que está observando, forma un complejo enzima-sustrato. No afectan directamente la cantidad de reactivo o compuestos del producto que tiene, y también Dependen de otros factores como la concentración de la enzima, la temperatura, el pH y la fuerza entre iones cautiverio.
Ecuación KCAT
La velocidad de reacción le permite escribir ecuaciones para determinar cómo diferentes cantidades de reactivos conducen a la cantidad de productos que tiene. Para una reacción básica dexA + yB → zC(es decir, convertirXlunares deAconylunares deBrendimientoszlunares deC), la ecuación de la tasa sería
r = k [A] ^ m \ veces [B] ^ n
para la velocidad de reacciónr,tarifa constanteky concentraciones molares deAyBdenotado por los corchetes. M ynorteson exponentes que se determinan mediante experimentos que miden qué tan rápido ocurre una reacción. F
Para el caso específico de una reacción catalizada por enzimas, la velocidad inicialv0es
v_0 = \ frac {k_ {cat}} {K_m}
para la velocidad de reacción inicialv0. Esta velocidad le dice la tasa de catálisis en estekgatofórmula.Kmetroes elConstante de Michaelis-Menten, que puede medir experimentalmente o calcular como la concentración de sustrato a la mitad de la velocidad máxima.
La constante recibe su nombre de laEcuación de Michaelis-Menten
v_0 = \ frac {v_ {max} \ times [S]} {K_m + [S]}
para concentración de sustrato[S]y velocidad máximavmaxle dice qué tan rápido es una reacción enzimática. Cuando calculaskgato, también puedes escribir
v_0 = \ frac {k_ {gato} \ veces [E] \ veces [S]} {K_m}
como método general de velocidad de reacción para concentraciones de enzima y sustrato[MI]y[S], respectivamente.
Otros métodos de ecuación KCAT
Estas diferentes ecuaciones le permiten usar la más apropiada para cualquier propósito que necesite, ya sea la tasa de reproducción de bacterias o la tasa de ignición entre los combustibles y el gas. Incluso puede usar estas ecuaciones para combinar observaciones experimentales con modelos y cálculos teóricos. Puede aprender sobre la importancia de los métodos de la ecuación de Michaelis Menten a través de estas diferentes formas de definir la velocidad de reacción.
LakgatoLa ecuación sirve la base para crearbiorreactores. Estos son sistemas que permiten que los microorganismos crezcan en un ambiente óptimo, uno que pueda producir la mayor cantidad de producto posible. Los biorreactores incluso se utilizan para hacer alimentos fermentados en algunos países asiáticos.
Generalmente es muy difícil o imposible determinar el significado deKmetrosin más información. Los científicos usan la proporciónkcat / Kmpara medir qué tan específica y eficientemente una enzima se une a un sustrato. Esta relación, conocida como constante de especificidadkSP, le permite reformar la ecuación de Michaelis-Menten como
v = \ frac {k_ {SP} [S]} {1+ \ frac {k_ {SP} [S]} {k_ {cat}}}
para medir valores más precisos dekSP.