Chiar și cea mai mică dintre molecule sau organisme cu timp de reproducere rapid poate dura mult timp pentru a produce ceea ce doriți să studiați. Pentru bacteriile dintr-o cutie Petri, viteza de reacție depinde de cât de mult din reactant există, precum și de prezența enzimelor. Indiferent de caz, puteți utiliza ecuații pentru a determina viteza acestor reacții biochimice.
Cinematica enzimatică
În chimie,viteze de reacțiesunt descrise folosindk valoricare măsoară cât de repede are loc o reacție de la reactanți la produse. Pentru reacțiile care utilizează catalizatori, compuși biologici care accelerează viteza de reacție, viteza,kpisică, vă permite să determinați viteza maximă a reacției.viteza maximă de reacție, Vmax, vă spune câte molecule sunt transformate în produsul reacției atunci când enzima se dizolvă complet.
Enzimele ating aceste viteze mari prin scăderea energiei de activare a unei reacții, cantitatea de energie necesară pentru ca reacția să aibă loc. Când o enzimă se leagă de substrat, molecula sau compușii pe care îi observați, aceasta formează un complex enzimă-substrat. Acestea nu afectează în mod direct cât de mult din reactanți sau compuși ai produsului aveți și, de asemenea, ei depind de alți factori, cum ar fi concentrația enzimei, temperatura pH-ului și puterea dintre ionice legături.
Ecuația KCAT
Rata de reacție vă permite să scrieți ecuații pentru a determina modul în care diferite cantități de reactanți duc la cât de multe produse aveți. Pentru o reacție de bază axA + yB → zC(adică convertireaXalunițe deAcuyalunițe deBrandamentezalunițe deC), ecuația ratei ar fi
r = k [A] ^ m \ times [B] ^ n
pentru viteza de reacțier,constanta rateikși concentrațiile molare deAșiBnotate prin paranteze. M șinsunt exponenți pe care îi determinați prin experimente care măsoară cât de repede are loc o reacție. F
Pentru cazul specific al unei reacții catalizate de enzime, viteza inițialăv0este
v_0 = \ frac {k_ {cat}} {K_m}
pentru viteza de reacție inițialăv0. Această viteză vă indică rata de cataliză în aceastakpisicăformulă.KmesteConstanta Michaelis-Menten, pe care îl puteți măsura experimental sau calculați ca concentrație de substrat la jumătate din viteza maximă.
Constanta își primește numele de laEcuația Michaelis-Menten
v_0 = \ frac {v_ {max} \ times [S]} {K_m + [S]}
pentru concentrarea substratului[S]și viteza maximăvmaxvă spune cât de rapidă este o reacție enzimatică. Când calculezikpisică, puteți scrie și
v_0 = \ frac {k_ {cat} \ times [E] \ times [S]} {K_m}
ca metodă generală a vitezei de reacție pentru concentrațiile de enzimă și substrat[E]și[S], respectiv.
Alte metode de ecuație KCAT
Aceste ecuații diferite vă permit să o utilizați pe cea mai potrivită pentru orice scop aveți nevoie, fie că este rata de reproducere a bacteriilor sau rata de aprindere între combustibili și gaze. Puteți folosi chiar aceste ecuații în combinarea atât a observațiilor experimentale, cât și a modelelor teoretice și a calculelor. Puteți afla despre semnificația metodelor ecuației Michaelis Menten prin aceste moduri diferite de a defini viteza de reacție.
kpisicăecuația servește la baza creăriibioreactoare. Acestea sunt sisteme care permit microorganismelor să crească într-un mediu optim, unul care poate produce cât mai mult produs posibil. Bioreactoarele sunt utilizate chiar și în fabricarea alimentelor fermentate în unele țări asiatice.
În general, este foarte dificil sau imposibil de determinat semnificațiaKmfără mai multe informații. Oamenii de știință folosesc raportulkcat / Kmpentru a măsura cât de specific și eficient se leagă o enzimă de un substrat. Acest raport, cunoscut sub numele de constanta de specificitatekSP, vă permite să reformați ecuația Michaelis-Menten ca
v = \ frac {k_ {SP} [S]} {1+ \ frac {k_ {SP} [S]} {k_ {cat}}}
pentru a măsura valori mai precise alekSP.
