酵素は、化学反応で消費されることなく、化学反応の活性化エネルギーを低下させる働きをするタンパク質です。 生物学的には、酵素は代謝システムの反応を加速する必須の分子です。 その結果、酵素反応速度論は、さまざまな化学的設定における酵素の反応速度を研究します。 多くの要因が酵素の速度に影響を与えます。 基質の濃度、温度、阻害剤、およびpHは、化学反応における酵素の閾値に影響を与えます。 Lineweaver-Burkプロットなどの線形関係の助けを借りて、酵素の最大速度を見つけることができます。
Lineweaver-BurkプロットでのVmaxの計算のしやすさ
ミカエリスメンテン方程式をプロットして誇張曲線を取得することから始めます。 次に、ミカエリスメンテン式の逆数を使用して、酵素活性の傾き切片形式を取得します。 次に、酵素活性の速度を1 / Vo = Km / Vmax（1 / [S]）+ 1 / Vmaxとして取得します。ここで、Voは初期速度、Kmは 基質と酵素の間の解離定数、Vmaxは最大速度、Sは濃度 基板。
スロープインターセプトの式は、速度を基質の濃度に関連付けるため、通常の y = mx + bの式。ここで、yは従属変数、mは勾配、xは独立変数、bは y切片。 特定のコンピュータソフトウェアの前に、方眼紙を使用して線を引きます。 ここで、典型的なデータベースソフトウェアを使用して方程式をプロットします。 したがって、初期速度、Vo、および基質のさまざまな濃度がわかれば、直線を作成できます。 折れ線グラフは、Km / Vmaxの傾きと1 / Vmaxのy切片を表します。 次に、y切片の逆数を使用して、酵素活性のVmaxを計算します。
Lineweaver-BurkPlotの用途
阻害剤は、主に2つの方法で酵素活性の最大速度を変化させます：競合的および非競合的。 競合阻害剤は、基質をブロックする酵素の活性化部位に結合します。 このようにして、阻害剤は基質と競合して酵素部位に結合します。 高濃度の競合阻害剤を許可すると、その部位への結合が確実になります。 したがって、競合阻害剤は酵素速度のダイナミクスを変化させます。 まず、抑制剤は勾配とx切片Kmを変更して、はるかに急な勾配を作成します。 ただし、最大レートVmaxは同じままです。
一方、非競合的阻害剤は、酵素の活性化部位とは異なる部位に結合し、基質と競合しません。 阻害剤は、活性化部位の構造成分を修飾して、基質または別の分子がその部位に結合するのを防ぎます。 この変化は、酵素に対する基質の親和性に影響を与えます。 非競合的阻害剤は、Lineweaver-Burkプロットの傾きとy切片を変更し、Vmaxを下げ、傾きが急になるとy切片を増やします。 ただし、x切片は同じままです。 Lineweaver-Burkプロットは多くの点で役立ちますが、折れ線グラフには制限があります。 残念ながら、プロットは非常に高いまたは低い基質濃度で速度を歪め始め、プロット上に外挿を作成します。