Enzymy to białka, które działają w celu obniżenia energii aktywacji w reakcjach chemicznych, a jednocześnie nie są zużywane w reakcji. Biologicznie enzymy są niezbędnymi cząsteczkami, które przyspieszają reakcje w układach metabolicznych. W rezultacie kinetyka enzymów bada szybkość reakcji enzymów w różnych warunkach chemicznych. Na szybkość działania enzymu wpływa wiele czynników. Stężenie substratu, temperatura, inhibitory i pH wpływają na próg enzymu w reakcji chemicznej. Za pomocą zależności liniowych, takich jak wykres Lineweavera-Burka, możesz znaleźć maksymalną szybkość enzymu.
Łatwość obliczania Vmax na wykresie Lineweaver-Burk
Zacznij od wykreślenia równania Michaelisa-Mentena, aby uzyskać krzywą hiperboli. Następnie użyj odwrotności równania Michaelisa-Mentena, aby uzyskać formę przecięcia nachylenia aktywności enzymu. Następnie uzyskasz szybkość aktywności enzymu jako 1/Vo = Km/Vmax (1/[S]) + 1/Vmax, gdzie Vo jest szybkością początkową, Km jest stała dysocjacji między substratem a enzymem, Vmax to maksymalna szybkość, a S to stężenie podłoże.
Ponieważ równanie przecięcia nachylenia odnosi się do stężenia substratu, można użyć typowego wzór na y = mx + b, gdzie y jest zmienną zależną, m jest nachyleniem, x jest zmienną niezależną, a b jest przecięcie y. Przed konkretnym oprogramowaniem komputerowym do rysowania linii używano papieru milimetrowego. Teraz do wykreślenia równania używasz typowego oprogramowania bazodanowego. Znając więc początkową szybkość Vo i różne stężenia substratu, możesz stworzyć linię prostą. Wykres liniowy przedstawia nachylenie Km/Vmax i punkt przecięcia y 1/Vmax. Następnie użyj odwrotności punktu przecięcia y, aby obliczyć Vmax aktywności enzymu.
Zastosowania wykresu tkacza-Burka
Inhibitory zmieniają maksymalną szybkość aktywności enzymu głównie na dwa sposoby: kompetycyjnie i niekonkurencyjnie. Inhibitor kompetycyjny wiąże się z miejscem aktywacji enzymu blokującego substrat. W ten sposób inhibitor konkuruje z substratem o wiązanie się z miejscem enzymu. Dopuszczenie wysokiego stężenia inhibitora kompetycyjnego zapewnia wiązanie z miejscem. Zatem konkurencyjny inhibitor zmienia dynamikę szybkości enzymatycznej. Po pierwsze, inhibitor modyfikuje nachylenie i przecięcie X km, tworząc znacznie bardziej strome nachylenie. Jednak maksymalna szybkość, Vmax, pozostaje taka sama.
Z drugiej strony, niekonkurencyjny inhibitor wiąże się w innym miejscu niż miejsce aktywacji enzymu i nie konkuruje z substratem. Inhibitor modyfikuje składniki strukturalne miejsca aktywacji, zapobiegając wiązaniu się substratu lub innej cząsteczki z miejscem. Ta zmiana wpływa na powinowactwo substratu do enzymu. Inhibitory niekonkurencyjne zmieniają nachylenie i punkt przecięcia y wykresu Lineweaver-Burk, zmniejszając Vmax, jednocześnie zwiększając punkt przecięcia y z bardziej stromym nachyleniem. Jednak przecięcie osi X pozostaje takie samo. Chociaż wykres Lineweaver-Burk jest przydatny pod wieloma względami, wykres liniowy ma ograniczenia. Niestety, wykres zaczyna zniekształcać wskaźniki przy bardzo wysokich lub niskich stężeniach substratu, tworząc ekstrapolacje na wykresie.