მოლეკულების ან ორგანიზმების მცირე გამრავლების დროსაც კი შეიძლება დიდი დრო დასჭირდეს იმის შესამუშავებლად, რისი შესწავლაც გსურთ. პეტრიის ჭურჭელში არსებული ბაქტერიებისათვის რეაქციის სიჩქარე დამოკიდებულია იმაზე, თუ რამდენად ბევრია რეაქტიული ნივთიერება და ასევე ფერმენტების არსებობა. რაც არ უნდა იყოს შემთხვევა, შეგიძლიათ გამოიყენოთ განტოლებები ამ ბიოქიმიური რეაქციების სიჩქარის დასადგენად.
ფერმენტის კინემატიკა
ქიმიაშირეაქციის სიჩქარეაღწერილია გამოყენებითk ღირებულებებირომ იზომება რამდენად სწრაფი რეაქცია ხდება რეაქტიული ნივთიერებებისგან პროდუქტებზე. იმ რეაქციებისთვის, რომლებიც იყენებენ კატალიზატორებს, ბიოლოგიურ ნაერთებს, რომლებიც აჩქარებენ რეაქციის სიჩქარეს, სიჩქარეს,კკატა, საშუალებას გაძლევთ განსაზღვროთ რეაქციის მაქსიმალური სიჩქარე.რეაქციის მაქსიმალური სიჩქარე, ვმაქსიმალური, გიჩვენებთ რამდენი მოლეკულა გარდაიქმნება რეაქციის პროდუქტად, როდესაც ფერმენტი სრულად იხსნება თავად.
ფერმენტები აღწევენ ამ მაღალ სიჩქარეს რეაქციის აქტივაციის ენერგიის შემცირებით, ენერგიის ოდენობით, რაც საჭიროა რეაქციის წარმოსაქმნელად. როდესაც ფერმენტი უკავშირდება სუბსტრატს, მოლეკულას ან ნაერთებს, რომლებსაც აკვირდებით, ის ქმნის ფერმენტ-სუბსტრატის კომპლექსს. ისინი პირდაპირ გავლენას არ ახდენენ რეაქტივის ან პროდუქტის ნაერთების რა რაოდენობაზე, ასევე მათზე დამოკიდებულია სხვა ფაქტორებზე, როგორიცაა ფერმენტის კონცენტრაცია, ტემპერატურის pH და სიძლიერე იონურ შორის ობლიგაციები.
KCAT განტოლება
რეაქციის სიჩქარე საშუალებას გაძლევთ დაწეროთ განტოლებები იმის დასადგენად, თუ რამდენად იწვევს რეაქტივების სხვადასხვა რაოდენობას რამდენ პროდუქტამდე მიგიყვანთ. ძირითადი რეაქციისთვისxA + yB → zC(ანუ გარდაქმნაxmoles ofათანymoles ofბმოსავლიანობაზmoles ofგ), კურსის განტოლება იქნება
r = k [A] ^ m \ ჯერ [B] ^ n
რეაქციის სიჩქარისთვისr,სიჩქარის მუდმივაკდა მოლური კონცენტრაციებიადაბფრჩხილებით აღინიშნება. მ დანარიან ექსპონენტები, რომლებსაც თქვენ განსაზღვრავთ ექსპერიმენტების საშუალებით, რომლებიც იზომება რამდენად სწრაფი რეაქცია ხდება. ვ
ფერმენტ-კატალიზირებული რეაქციის კონკრეტული შემთხვევისთვის საწყისი სიჩქარევ0არის
v_0 = \ frac {k_ {კატა}} {K_m}
საწყისი რეაქციის სიჩქარისთვისვ0. ეს სიჩქარე გიჩვენებთ ამაში კატალიზის სიჩქარესკკატაფორმულაკმარისMichaelis-Menten მუდმივი, რომელიც შეგიძლიათ ექსპერიმენტულად გაზომოთ ან გამოთვალოთ სუბსტრატის კონცენტრაცია მაქსიმალური სიჩქარის ნახევარზე.
მუდმივას თავისი სახელი აქვსმიქაელისი-მენტენის განტოლება
v_0 = \ frac {v_ {max} \ ჯერ [S]} {K_m + [S]}
სუბსტრატის კონცენტრაციისთვის[S]და მაქსიმალური სიჩქარევმაქსიმალურიგიჩვენებთ რამდენად სწრაფად ხდება ფერმენტული რეაქცია. როცა გამოთვლიკკატა, თქვენ ასევე შეგიძლიათ დაწეროთ
v_0 = \ frac {k_ {cat} \ ჯერ [E] \ ჯერ [S]} {K_m}
როგორც რეაქციის სიჩქარის ზოგადი მეთოდი ფერმენტისა და სუბსტრატის კონცენტრაციებისთვის[E]და[S]შესაბამისად.
KCAT განტოლების სხვა მეთოდები
ეს განსხვავებული განტოლებები საშუალებას მოგცემთ გამოიყენოთ ის, რაც ყველაზე შესაფერისია თქვენთვის ნებისმიერი მიზნისთვის, იქნება ეს ბაქტერიების გამრავლების სიჩქარე თუ საწვავსა და გაზს შორის ანთების სიჩქარე. თქვენ შეგიძლიათ გამოიყენოთ ეს განტოლებები, როგორც ექსპერიმენტული დაკვირვება თეორიულ მოდელებთან, ასევე გამოთვლები. თქვენ შეგიძლიათ გაეცნოთ Michaelis Menten განტოლების მეთოდების მნიშვნელობას რეაქციის სიჩქარის განსაზღვრის ამ სხვადასხვა გზით.
კკატაგანტოლება ქმნის საფუძველს შექმნისთვისბიორეაქტორები. ეს არის სისტემები, რომლებიც მიკროორგანიზმებს ოპტიმალურ გარემოში ზრდის, რაც შეიძლება მეტ პროდუქტს აწარმოებს. აზიის ზოგიერთ ქვეყანაში ბიორეაქტორებს იყენებენ ფერმენტირებული საკვების მიღების დროსაც.
ზოგადად, ძალზე რთული ან შეუძლებელია იმის მნიშვნელობის დადგენაკმდამატებითი ინფორმაციის გარეშე. მეცნიერები იყენებენ თანაფარდობასკატა / კმიმის გარკვევა, თუ რამდენად კონკრეტულად და ეფექტურად კავშირდება ფერმენტი სუბსტრატთან. ეს თანაფარდობა, ცნობილია როგორც სპეციფიკის მუდმივიკSP, საშუალებას გაძლევთ შეცვალოთ მიქაელისი-მენტენის განტოლება, როგორც
v = \ frac {k_ {SP} [S]} {1+ \ frac {k_ {SP} [S]} {k_ {cat}}}
უფრო ზუსტი მნიშვნელობების გაზომვაკSP.