Mesmo as menores moléculas ou organismos com tempos de reprodução rápidos podem levar muito tempo para produzir o que você deseja estudar. Para bactérias em uma placa de Petri, a velocidade da reação depende da quantidade de reagente existente, bem como da presença de enzimas. Seja qual for o caso, você pode usar equações para determinar a velocidade dessas reações bioquímicas.
Enzima cinemática
Na quimica,taxas de reaçãosão descritos usandovalores kque medem a rapidez com que ocorre uma reação dos reagentes aos produtos. Para reações que usam catalisadores, compostos biológicos que aceleram a taxa de reação, a taxa,kgato, permite determinar a velocidade máxima da reação. Otaxa máxima de reação, Vmax, informa quantas moléculas são convertidas no produto da reação quando a enzima se dissolve totalmente.
As enzimas alcançam essas altas velocidades diminuindo a energia de ativação de uma reação, a quantidade de energia necessária para que a reação ocorra. Quando uma enzima se liga ao substrato, à molécula ou aos compostos que você está observando, ela forma um complexo enzima-substrato. Eles não afetam diretamente a quantidade de reagentes ou compostos do produto que você tem, e também dependem de outros fatores como concentração da enzima, temperatura, pH e força entre iônicos títulos.
Equação KCAT
A taxa de reação permite escrever equações para determinar como diferentes quantidades de reagentes levam à quantidade de produtos que você tem. Para uma reação básica dexA + yB → zC(isto é, convertendoxmoles deUMAcomymoles deBrendimentoszmoles deC), a equação da taxa seria
r = k [A] ^ m \ vezes [B] ^ n
para a taxa de reaçãor,constante de taxake concentrações molares deUMAeBdenotado pelos colchetes. M ensão expoentes que você determina por meio de experimentos que medem a rapidez com que uma reação ocorre. F
Para o caso específico de uma reação catalisada por enzima, a velocidade inicialv0é
v_0 = \ frac {k_ {cat}} {K_m}
para velocidade de reação inicialv0. Esta velocidade informa a taxa de catálise nestekgatoFórmula.Kmé oMichaelis-Menten constante, que você pode medir experimentalmente ou calcular como a concentração de substrato na metade da velocidade máxima.
A constante recebe o nome doEquação de Michaelis-Menten
v_0 = \ frac {v_ {max} \ times [S]} {K_m + [S]}
para concentração de substrato[S]e velocidade máximavmaxinforma a rapidez de uma reação enzimática. Quando você calculakgato, você também pode escrever
v_0 = \ frac {k_ {cat} \ times [E] \ times [S]} {K_m}
como um método geral de taxa de reação para concentrações de enzima e substrato[E]e[S], respectivamente.
Outros métodos de equação KCAT
Essas diferentes equações permitem que você use a mais apropriada para qualquer finalidade necessária, seja a taxa de reprodução de bactérias ou a taxa de ignição entre combustíveis e gás. Você pode até usar essas equações combinando observações experimentais com modelos e cálculos teóricos. Você pode aprender sobre a importância dos métodos de equação de Michaelis Menten por meio dessas diferentes maneiras de definir a taxa de reação.
Okgatoequação serve de base para a criaçãobiorreatores. São sistemas que permitem que os microrganismos cresçam em um ambiente ideal, capaz de produzir o máximo de produto possível. Os biorreatores são usados até mesmo na preparação de alimentos fermentados em alguns países asiáticos.
Geralmente é muito difícil ou impossível determinar o significado deKmsem mais informações. Os cientistas usam a proporçãokcat / Kmpara medir o quão específica e eficientemente uma enzima se liga a um substrato. Esta relação, conhecida como constante de especificidadekSP, permite reformar a equação de Michaelis-Menten como
v = \ frac {k_ {SP} [S]} {1+ \ frac {k_ {SP} [S]} {k_ {cat}}}
para medir valores mais precisos dekSP.