Čak i najmanjim molekulama ili organizmima s brzim razmnožavanjem može dugo trebati da proizvedu ono što želite proučiti. Za bakterije u petrijevki, brzina reakcije ovisi o tome koliko reaktanata ima, kao i o prisutnosti enzima. Bez obzira na slučaj, pomoću jednadžbi možete odrediti brzinu ovih biokemijskih reakcija.
Kinematika enzima
U kemiji,brzine reakcijesu opisani pomoćuk vrijednostikoji mjere koliko brzo dolazi do reakcije reaktanata na proizvode. Za reakcije koje koriste katalizatore, biološki spojevi koji ubrzavaju brzinu reakcije, brzinu,kmačka, omogućuje vam određivanje maksimalne brzine reakcije. Themaksimalna brzina reakcije, Vmaks, govori vam koliko se molekula pretvara u produkt reakcije kada se enzim potpuno otopi.
Enzimi postižu ove velike brzine smanjenjem energije aktivacije reakcije, količine energije potrebne za reakciju. Kada se enzim veže za supstrat, molekulu ili spojeve koje promatrate, on tvori kompleks enzim-supstrat. Oni ne utječu izravno na količinu reaktanata ili spojeva proizvoda, a imaju i ovise o drugim čimbenicima poput koncentracije enzima, temperature pH i jačine između ionskih obveznice.
Jednadžba KCAT
Stopa reakcije omogućuje vam pisanje jednadžbi kako biste utvrdili kako različite količine reaktanata dovode do toga koliko proizvoda imate. Za osnovnu reakcijuxA + yB → zC(odnosno pretvaranjexmadeži odAsgmadeži odBprinosizmadeži odC), jednadžba stope bila bi
r = k [A] ^ m \ puta [B] ^ n
za brzinu reakcijer,konstanta brzineki molarne koncentracijeAiBoznačeno zagradama. M insu eksponenti koje određujete eksperimentima kojima se mjeri brzina reakcije. F
Za specifični slučaj enzimski katalizirane reakcije početna brzinav0je
v_0 = \ frac {k_ {mačka}} {K_m}
za početnu brzinu reakcijev0. Ova brzina govori vam o brzini katalize u tomekmačkaformula.KmjeKonstanta Michaelis-Mentena, koju možete ili eksperimentalno izmjeriti ili izračunati kao koncentraciju supstrata na polovici maksimalne brzine.
Konstanta je dobila ime poMichaelis-Mentenova jednadžba
v_0 = \ frac {v_ {max} \ puta [S]} {K_m + [S]}
za koncentraciju supstrata[S]a maksimalna brzinavmaksgovori vam kako brza enzimska reakcija. Kad računatekmačka, također možete pisati
v_0 = \ frac {k_ {mačka} \ puta [E] \ puta [S]} {K_m}
kao opća metoda brzine reakcije za koncentracije enzima i supstrata[E]i[S], odnosno.
Ostale metode jednadžbe KCAT
Ove različite jednadžbe omogućuju vam upotrebu one najprikladnije za bilo koju svrhu koja vam je potrebna, bilo da se radi o brzini razmnožavanja bakterija ili brzini paljenja između goriva i plina. Ove jednadžbe čak možete koristiti u kombiniranju eksperimentalnih promatranja s teoretskim modelima i proračunima. O značaju metoda jednadžbe Michaelisa Mentena možete naučiti kroz ove različite načine definiranja brzine reakcije.
Thekmačkajednadžba služi osnovi za stvaranjebioreaktori. To su sustavi koji mikroorganizmima omogućuju rast u optimalnom okruženju, koje može proizvesti što više proizvoda. Bioreaktori se čak koriste za proizvodnju fermentirane hrane u nekim azijskim zemljama.
Općenito je vrlo teško ili nemoguće odrediti značenjeKmbez više informacija. Znanstvenici koriste omjerkcat / kmkako bi se izmerilo koliko se enzim specifično i učinkovito veže za supstrat. Ovaj omjer, poznat kao konstanta specifičnostikSP, omogućuje vam reformiranje Michaelis-Mentenove jednadžbe kao
v = \ frac {k_ {SP} [S]} {1+ \ frac {k_ {SP} [S]} {k_ {mačka}}}
za mjerenje preciznijih vrijednostikSP.