Enzymen zijn eiwitten die werken om de activeringsenergie in chemische reacties te verlagen, terwijl ze niet in de reactie worden verbruikt. Biologisch gezien zijn enzymen essentiële moleculen die reacties in metabole systemen versnellen. Als gevolg hiervan bestudeert enzymkinetiek de reactiesnelheid van enzymen in verschillende chemische instellingen. Veel factoren beïnvloeden de snelheid van een enzym. De concentratie van een substraat, temperatuur, remmers en pH beïnvloeden de drempel van een enzym in een chemische reactie. Met behulp van lineaire relaties zoals de Lineweaver-Burk-plot kun je de maximale snelheid van een enzym vinden.
Gemakkelijk berekenen van de Vmax in Lineweaver-Burk-plot
Begin met het uitzetten van de Michaelis-Menten-vergelijking om een hyperboolcurve te krijgen. Gebruik vervolgens het omgekeerde van de Michaelis-Menten-vergelijking om een helling-onderscheppingsvorm van de enzymactiviteit te verkrijgen. Vervolgens verkrijgt u de snelheid van enzymactiviteit als 1/Vo = Km/Vmax (1/[S]) + 1/Vmax, waarbij Vo de initiële snelheid is, Km de dissociatieconstante tussen het substraat en het enzym, Vmax is de maximale snelheid en S is de concentratie van de substraat.
Aangezien de helling-snijvergelijking de snelheid relateert aan de concentratie van het substraat, kunt u de typische. gebruiken formule van y = mx + b, waarbij y de afhankelijke variabele is, m de helling is, x de onafhankelijke variabele en b de y-onderscheppen. Vóór specifieke computersoftware zou u ruitjespapier gebruiken om de lijn te tekenen. Nu gebruikt u typische databasesoftware om de vergelijking te plotten. Dus als u de beginsnelheid, Vo en de verschillende concentraties van het substraat kent, kunt u een rechte lijn maken. De lijngrafiek vertegenwoordigt de helling van Km/Vmax en het y-snijpunt van 1/Vmax. Gebruik vervolgens het omgekeerde van het y-snijpunt om de Vmax van de enzymactiviteit te berekenen.
Gebruik voor de Lineweaver-Burk-plot
Remmers veranderen de maximale snelheid van de enzymactiviteit voornamelijk op twee manieren: competitief en niet-competitief. Een competitieve remmer bindt aan de activeringsplaats van een enzym dat het substraat blokkeert. Op deze manier concurreert de remmer met het substraat om aan de enzymplaats te binden. Door een hoge concentratie van de competitieve remmer toe te staan, wordt de binding aan de site verzekerd. Daarom verandert de competitieve remmer de dynamiek van de enzymatische snelheid. Ten eerste wijzigt de remmer de helling en het x-snijpunt Km, waardoor een veel steilere helling ontstaat. De maximale snelheid, Vmax, blijft echter hetzelfde.
Aan de andere kant bindt een niet-competitieve remmer op een andere plaats dan de activeringsplaats van het enzym en concurreert niet met het substraat. De remmer modificeert de structurele componenten van de activeringsplaats, waardoor wordt voorkomen dat het substraat of een ander molecuul aan de plaats bindt. Deze verandering heeft invloed op de affiniteit van het substraat voor het enzym. Niet-competitieve remmers veranderen de helling en het y-snijpunt van de Lineweaver-Burk-plot, waardoor de Vmax wordt verlaagd terwijl het y-snijpunt wordt vergroot met een steilere helling. Het x-snijpunt blijft echter hetzelfde. Hoewel de Lineweaver-Burk-plot op veel manieren nuttig is, heeft de lijnplot beperkingen. Helaas begint de plot de snelheid te vervormen bij zeer hoge of lage substraatconcentraties, waardoor extrapolaties op de plot ontstaan.