Même la plus petite des molécules ou des organismes avec des temps de reproduction rapides peut prendre beaucoup de temps pour produire ce que vous voulez étudier. Pour les bactéries dans une boîte de Pétri, la vitesse de réaction dépend de la quantité de réactif qu'il y a ainsi que de la présence d'enzymes. Quoi qu'il en soit, vous pouvez utiliser des équations pour déterminer la vitesse de ces réactions biochimiques.
Cinématique enzymatique
En chimie,taux de réactionsont décrits à l'aidek valeursqui mesurent la vitesse à laquelle une réaction se produit des réactifs aux produits. Pour les réactions qui utilisent des catalyseurs, des composés biologiques qui accélèrent la vitesse de réaction, la vitesse,kchat, vous permet de déterminer la vitesse maximale de la réaction. levitesse de réaction maximale, Vmax, vous indique combien de molécules sont converties en produit de la réaction lorsque l'enzyme se dissout complètement.
Les enzymes atteignent ces vitesses élevées en abaissant l'énergie d'activation d'une réaction, la quantité d'énergie requise pour que la réaction se produise. Lorsqu'une enzyme se lie au substrat, à la molécule ou aux composés que vous observez, elle forme un complexe enzyme-substrat. Ils n'affectent pas directement la quantité de réactifs ou de composés de produit que vous avez, et ils dépendent d'autres facteurs comme la concentration de l'enzyme, la température, le pH et la force entre les ions ioniques obligations.
Équation KCAT
Le taux de réaction vous permet d'écrire des équations pour déterminer comment différentes quantités de réactifs conduisent à la quantité de produits que vous avez. Pour une réaction basique dexA + yB → zC(c'est-à-dire convertirXtaupes deUNEavecouitaupes deBrendementsztaupes deC), l'équation de taux serait
r=k[A]^m\fois[B]^n
pour la vitesse de réactionr,constante de vitesseket les concentrations molaires deUNEetBdésigné par les parenthèses. M etmsont des exposants que vous déterminez par des expériences qui mesurent la vitesse à laquelle une réaction se produit. F
Pour le cas spécifique d'une réaction catalysée par une enzyme, la vitesse initialev0est
v_0=\frac{k_{cat}}{K_m}
pour la vitesse de réaction initialev0. Cette vitesse vous indique le taux de catalyse dans cekchatformule.Kmest leConstante de Michaelis-Menten, que vous pouvez mesurer expérimentalement ou calculer comme la concentration de substrat à la moitié de la vitesse maximale.
La constante tire son nom duÉquation de Michaelis-Menten
v_0=\frac{v_{max}\times[S]}{K_m+[S]}
pour la concentration du substrat[S]et vitesse maximalevmaxvous indique à quelle vitesse une réaction enzymatique. Quand tu calculeskchat, vous pouvez aussi écrire
v_0=\frac{k_{cat}\times [E]\times [S]}{K_m}
comme méthode générale de vitesse de réaction pour les concentrations d'enzyme et de substrat[E]et[S], respectivement.
Autres méthodes d'équation KCAT
Ces différentes équations vous permettent d'utiliser celle qui convient le mieux à toutes les fins dont vous avez besoin, qu'il s'agisse du taux de reproduction des bactéries ou du taux d'inflammation entre les carburants et le gaz. Vous pouvez même utiliser ces équations pour combiner à la fois des observations expérimentales avec des modèles et des calculs théoriques. Vous pouvez en apprendre davantage sur la signification des méthodes d'équation de Michaelis Menten grâce à ces différentes manières de définir la vitesse de réaction.
lekchatl'équation sert de base à la créationbioréacteurs. Ce sont des systèmes qui permettent aux micro-organismes de se développer dans un environnement optimal, capable de produire le plus de produits possible. Les bioréacteurs sont même utilisés dans la fabrication d'aliments fermentés dans certains pays asiatiques.
Il est généralement très difficile voire impossible de déterminer le sens deKmsans plus d'informations. Les scientifiques utilisent le rapportkcat/Kmpour mesurer comment spécifiquement et efficacement une enzyme se lie avec un substrat. Ce rapport, appelé constante de spécificitékSP, vous permet de reformer l'équation de Michaelis-Menten comme
v=\frac{k_{SP}[S]}{1+\frac{k_{SP}[S]}{k_{cat}}}
pour mesurer des valeurs plus précises dekSP.