Даже самые маленькие молекулы или организмы с коротким временем воспроизводства могут занять много времени, чтобы произвести то, что вы хотите изучить. Для бактерий в чашке Петри скорость реакции зависит от количества реагента, а также от присутствия ферментов. В любом случае вы можете использовать уравнения для определения скорости этих биохимических реакций.
Кинематика ферментов
В химии,скорость реакцииописаны с использованиемk значениякоторые измеряют, насколько быстро происходит реакция реагентов на продукты. Для реакций, в которых используются катализаторы, биологические соединения, которые увеличивают скорость реакции, скорость,kКот, позволяет определить максимальную скорость реакции. Вмаксимальная скорость реакции, VМаксимум, сообщает вам, сколько молекул превращается в продукт реакции, когда фермент полностью растворяется.
Ферменты достигают этих высоких скоростей за счет снижения энергии активации реакции, количества энергии, необходимого для протекания реакции. Когда фермент связывается с субстратом, молекулой или соединениями, которые вы наблюдаете, он образует комплекс фермент-субстрат. Они не влияют напрямую на количество реагентов или продуктовых соединений, которые у вас есть, а также зависят от других факторов, таких как концентрация фермента, температура, pH и сила между ионными облигации.
Уравнение KCAT
Скорость реакции позволяет вам писать уравнения, чтобы определить, как разные количества реагентов приводят к тому, сколько у вас продуктов. Для основной реакцииxA + yB → zC(то есть преобразованиеИксмольАс участиемумольBдаетzмольC) уравнение скорости было бы
r = k [A] ^ m \ times [B] ^ n
для скорости реакциир,константа скоростиkи молярные концентрацииАа такжеBобозначается скобками. М ип- это показатели, которые вы определяете с помощью экспериментов, которые измеряют, насколько быстро происходит реакция. F
Для конкретного случая реакции, катализируемой ферментами, начальная скоростьv0является
v_0 = \ frac {k_ {cat}} {K_m}
для начальной скорости реакцииv0. Эта скорость показывает скорость катализа в этомkКотформула.KмэтоКонстанта Михаэлиса-Ментен, который можно измерить экспериментально или рассчитать как концентрацию субстрата при половине максимальной скорости.
Константа получила свое название отУравнение Михаэлиса-Ментен
v_0 = \ frac {v_ {max} \ times [S]} {K_m + [S]}
для концентрации субстрата[S]и максимальная скоростьvМаксимумговорит вам, насколько быстро ферментативная реакция. Когда вы рассчитываетеkКот, вы также можете написать
v_0 = \ frac {k_ {cat} \ times [E] \ times [S]} {K_m}
как общий метод определения скорости реакции для концентраций фермента и субстрата[E]а также[S], соответственно.
Другие методы уравнения KCAT
Эти разные уравнения позволяют использовать наиболее подходящее для любых целей, будь то скорость размножения бактерий или скорость воспламенения топлива и газа. Вы даже можете использовать эти уравнения в сочетании экспериментальных наблюдений с теоретическими моделями и расчетами. Вы можете узнать о значении методов уравнения Михаэлиса Ментен с помощью этих различных способов определения скорости реакции.
ВkКотуравнение служит основой для созданиябиореакторы. Это системы, которые позволяют микроорганизмам расти в оптимальной среде, способной производить как можно больше продукта. Биореакторы даже используются для приготовления ферментированных продуктов в некоторых азиатских странах.
Как правило, очень сложно или невозможно определить значениеKмбез дополнительной информации. Ученые используют соотношениетыс. кат. / кмдля измерения того, насколько конкретно и эффективно фермент связывается с субстратом. Это соотношение, известное как константа специфичностиkSP, позволяет преобразовать уравнение Михаэлиса-Ментен как
v = \ frac {k_ {SP} [S]} {1+ \ frac {k_ {SP} [S]} {k_ {cat}}}
для измерения более точных значенийkSP.