Aj to najmenšie z molekúl alebo organizmov s rýchlymi časmi reprodukcie môže trvať dlho, kým vyrobia to, čo chcete študovať. Pre baktérie v Petriho miske rýchlosť reakcie závisí od množstva reaktantu a tiež od prítomnosti enzýmov. Nech je to tak alebo onak, na určenie rýchlosti týchto biochemických reakcií môžete použiť rovnice.
Kinematika enzýmov
V chémii,reakčné rýchlostisú opísané pomocouk hodnotyktoré merajú, ako rýchlo dôjde k reakcii z reaktantov na produkty. Pre reakcie, ktoré používajú katalyzátory, biologické zlúčeniny, ktoré urýchľujú reakčnú rýchlosť, rýchlosť,kkat, vám umožňuje určiť maximálnu rýchlosť reakcie. Themaximálna rýchlosť reakcie, V.max, vám povie, koľko molekúl sa prevedie na produkt reakcie, keď sa enzým úplne rozpustí.
Enzýmy dosahujú tieto vysoké rýchlosti znížením aktivačnej energie reakcie, množstva energie potrebnej na uskutočnenie reakcie. Keď sa enzým naviaže na substrát, molekulu alebo zlúčeniny, ktoré pozorujete, vytvára komplex enzým-substrát. Neovplyvňujú priamo to, koľko máte reaktantov alebo produktových zlúčenín, a tiež závisia od ďalších faktorov, ako je koncentrácia enzýmu, teplotné pH a sila medzi iónovými dlhopisy.
Rovnica KCAT
Reakčná rýchlosť vám umožňuje písať rovnice a určovať, ako rôzne množstvá reaktantov vedú k množstvu produktov, ktoré máte. Pre základnú reakciuxA + yB → zC(to znamená prevádzanieXkrtkovia zAsrkrtkovia zBvýnosyzkrtkovia zC.), rýchlostná rovnica by bola
r = k [A] ^ m \ krát [B] ^ n
pre reakčnú rýchlosťr,rýchlostná konštantaka molárne koncentrácieAaBv zátvorkách. M ansú exponenty, ktoré určujete pomocou experimentov, ktoré merajú rýchlosť reakcie. F
Pre špecifický prípad reakcie katalyzovanej enzýmom je počiatočná rýchlosťv0je
v_0 = \ frac {k_ {cat}} {K_m}
pre počiatočnú reakčnú rýchlosťv0. Táto rýchlosť vám hovorí rýchlosť katalýzykkatvzorec.KmjeMichaelis-Mentenova konštanta, ktoré môžete experimentálne zmerať alebo vypočítať ako koncentráciu substrátu pri polovici maximálnej rýchlosti.
Konštanta získa svoje meno odMichaelis-Mentenova rovnica
v_0 = \ frac {v_ {max} \ krát [S]} {K_m + [S]}
na koncentráciu substrátu[S]a maximálna rýchlosťvmaxvám povie, ako rýchlo prebieha enzymatická reakcia. Keď vypočítatekkat, môžete tiež napísať
v_0 = \ frac {k_ {cat} \ krát [E] \ krát [S]} {K_m}
ako všeobecná metóda reakčnej rýchlosti pre koncentrácie enzýmu a substrátu[E]a[S], resp.
Ďalšie metódy rovnice KCAT
Tieto rôzne rovnice vám umožňujú použiť tú najvhodnejšiu na akýkoľvek účel, ktorý potrebujete, či už je to rýchlosť množenia baktérií alebo rýchlosť zapálenia medzi palivami a plynom. Tieto rovnice môžete dokonca použiť pri kombinácii experimentálnych pozorovaní s teoretickými modelmi a výpočtami. Môžete sa dozvedieť o dôležitosti metód Michaelis Mentenovej rovnice pomocou týchto rôznych spôsobov definovania reakčnej rýchlosti.
Thekkatrovnica slúži ako základ pre tvorbubioreaktory. Jedná sa o systémy, ktoré nechávajú mikroorganizmy rásť v optimálnom prostredí, ktoré dokáže vyprodukovať čo najviac produktu. Bioreaktory sa v niektorých ázijských krajinách dokonca používajú na výrobu fermentovaných potravín.
Všeobecne je veľmi ťažké alebo nemožné určiť významKmbez ďalších informácií. Vedci používajú tento pomerkcat / Kmna meranie toho, ako konkrétne a efektívne sa enzým viaže so substrátom. Tento pomer, známy ako konštanta špecificitykSP, vám umožní reformovať Michaelis-Mentenovu rovnicu ako
v = \ frac {k_ {SP} [S]} {1+ \ frac {k_ {SP} [S]} {k_ {cat}}}
na meranie presnejších hodnôtkSP.