אפילו הקטנה ביותר של מולקולות או אורגניזמים עם זמני רבייה מהירים יכולה לקחת זמן רב לייצר את מה שאתה רוצה ללמוד. עבור חיידקים בצלחת פטרי, מהירות התגובה תלויה בכמות המגיב שיש ובנוכחות האנזימים. יהיה המקרה אשר יהיה, אתה יכול להשתמש במשוואות כדי לקבוע את מהירות התגובות הביוכימיות הללו.
קינמטיקה של אנזים
בכימיה,שיעורי תגובהמתוארים באמצעותערכי kהמודדים כמה מהר מתרחשת תגובה ממגיבים למוצרים. לתגובות המשתמשות בזרזים, תרכובות ביולוגיות המזרזות את קצב התגובה, הקצב,kחתול, מאפשר לך לקבוע את המהירות המרבית של התגובה. הקצב תגובה מקסימלי, ומקסימום, מספר לך כמה מולקולות מומרות לתוצר התגובה כאשר האנזים מתמוסס לחלוטין.
אנזימים משיגים מהירויות גבוהות אלה על ידי הורדת אנרגיית ההפעלה של תגובה, כמות האנרגיה הדרושה להתרחשות התגובה. כאשר אנזים נקשר למצע, למולקולה או לתרכובות שאתה צופה בהם, הוא יוצר קומפלקס אנזים-מצע. הם לא משפיעים ישירות על כמות המגיב או התרכובות המוצר שיש לך, והם גם תלויים בגורמים אחרים כמו ריכוז האנזים, טמפרטורת ה- pH והעוצמה בין יונית קשרים.
משוואת KCAT
קצב התגובה מאפשר לך לכתוב משוואות כדי לקבוע כמה כמויות שונות של מגיבים מובילות לכמות המוצרים שיש לך. לתגובה בסיסית של
xA + yB → zC(כלומר, המרהאיקסשומות שלאעםyשומות שלבתשואותzשומות שלג), משוואת הקצב תהיהr = k [A] ^ m \ times [B] ^ n
לשיעור התגובהr,קצב קבועkוריכוזים טוחניים שלאובמסומן בסוגריים. M ו-נהם מעריכים שאתה קובע באמצעות ניסויים המודדים כמה מהר מתרחשת תגובה. F
במקרה הספציפי של תגובה מזרזת אנזים המהירות הראשוניתv0הוא
v_0 = \ frac {k_ {cat}} {K_m}
למהירות תגובה ראשוניתv0. מהירות זו אומרת לך את קצב הזרז בזהkחתולנוּסחָה.קMהאם הקבוע מיכאליס-מנטן, שאותם תוכלו למדוד בניסוי או לחשב כריכוז המצע בחצי מהמהירות המרבית.
הקבוע מקבל את שמו מה-משוואת מיכאליס-מנטן
v_0 = \ frac {v_ {max} \ times [S]} {K_m + [S]}
לריכוז מצע[S]ומהירות מרביתvמקסימוםאומר לך כמה מהר תגובה אנזימטית. כשאתה מחשבkחתול, אתה יכול גם לכתוב
v_0 = \ frac {k_ {cat} \ times [E] \ times [S]} {K_m}
כשיטה כללית של קצב תגובה עבור ריכוזי אנזים ומצע[E]ו[S], בהתאמה.
שיטות משוואה אחרות של KCAT
משוואות שונות אלו מאפשרות לך להשתמש במתאימה ביותר לכל מטרה שאתה זקוק לה, בין אם זה קצב רביית החיידקים או קצב ההצתה בין דלקים וגז. אתה יכול אפילו להשתמש במשוואות אלה בשילוב תצפיות ניסיוניות עם מודלים תיאורטיים וחישובים. תוכלו ללמוד על המשמעות של שיטות המשוואה של מיכאליס מנטן באמצעות דרכים שונות להגדרת קצב התגובה.
הkחתולמשוואה משמשת בסיס ליצירהמגיבים ביולוגיים. מדובר במערכות המאפשרות למיקרואורגניזמים לצמוח בסביבה אופטימלית, כזו שיכולה לייצר כמה שיותר מוצרים. ביו-ריאקטורים משמשים אפילו לייצור מזון מותסס בחלק ממדינות אסיה.
בדרך כלל קשה מאוד או בלתי אפשרי לקבוע את המשמעות שלקMללא מידע נוסף. מדענים משתמשים ביחסkcat / Kmכדי למדוד עד כמה אנזים נקשר במצע באופן ספציפי ויעיל. יחס זה, המכונה קבוע הספציפיותkSP, מאפשר לך לשנות את משוואת מיכאליס-מנטן כ-
v = \ frac {k_ {SP} [S]} {1+ \ frac {k_ {SP} [S]} {k_ {cat}}}
כדי למדוד ערכים מדויקים יותר שלkSP.