Enzymer är proteiner som arbetar för att sänka aktiveringsenergin i kemiska reaktioner medan de inte konsumeras i reaktionen. Biologiskt sett är enzymer viktiga molekyler som påskyndar reaktioner i metaboliska system. Som ett resultat studerar enzymkinetik reaktionshastigheten för enzymer i olika kemiska miljöer. Många faktorer påverkar hastigheten på ett enzym. Koncentrationen av ett substrat, temperatur, hämmare och pH påverkar tröskeln för ett enzym i en kemisk reaktion. Med hjälp av linjära förhållanden som Lineweaver-Burk-plot kan du hitta den maximala hastigheten för ett enzym.
Enkel beräkning av Vmax i Lineweaver-Burk-plot
Börja med att plotta Michaelis-Menten-ekvationen för att få en hyperbolkurva. Använd sedan det ömsesidiga av Michaelis-Menten-ekvationen för att få en lutningsavlyssningsform av enzymaktiviteten. Därefter får du hastigheten på enzymaktiviteten som 1 / Vo = Km / Vmax (1 / [S]) + 1 / Vmax, där Vo är den initiala hastigheten, Km är den dissociationskonstant mellan substratet och enzymet, Vmax är den maximala hastigheten och S är koncentrationen av substrat.
Eftersom lutningsavlyssningsekvationen relaterar hastigheten till substratets koncentration kan du använda det typiska formel för y = mx + b, där y är den beroende variabeln, m är lutningen, x är den oberoende variabeln och b är y-avlyssning. Innan specifik datorprogramvara skulle du använda grafpapper för att rita linjen. Nu använder du typisk databasprogramvara för att plotta ekvationen. Så att känna till den initiala hastigheten, Vo och substratets olika koncentration, kan du skapa en rak linje. Linjediagrammet representerar lutningen för Km / Vmax och y-skärningspunkten för 1 / Vmax. Använd sedan den ömsesidiga y-skärningen för att beräkna Vmax för enzymaktiviteten.
Användningsområden för Lineweaver-Burk-tomten
Hämmare ändrar den maximala hastigheten för enzymaktiviteten huvudsakligen på två sätt: konkurrenskraftigt och icke-konkurrenskraftigt. En konkurrerande hämmare binder till aktiveringsstället för ett enzym som blockerar substratet. På detta sätt konkurrerar inhibitorn med substratet för att binda till enzymstället. Att tillåta hög koncentration av den konkurrerande hämmaren säkerställer bindningen till platsen. Följaktligen förändrar den konkurrerande hämmaren dynamiken i den enzymatiska hastigheten. Först modifierar hämmaren lutningen och x-avlyssningen Km skapar en mycket brantare lutning. Den maximala hastigheten, Vmax, förblir dock densamma.
Å andra sidan binder en icke-konkurrerande hämmare vid ett annat ställe än aktiveringsstället för enzymet och konkurrerar inte med substratet. Inhibitorn modifierar de strukturella komponenterna i aktiveringsstället som förhindrar substratet eller en annan molekyl från att binda till platsen. Denna förändring påverkar substratets affinitet till enzymet. Icke-konkurrerande hämmare ändrar lutningen och y-skärningen för Lineweaver-Burk-plot, vilket minskar Vmax samtidigt som y-skärningen ökar med en brantare sluttning. Emellertid förblir x-avlyssningen densamma. Medan Lineweaver-Burk-plottet är användbart på många sätt har linjeplottet begränsningar. Tyvärr börjar tomten snedvrida hastigheter vid mycket höga eller låga substratkoncentrationer, vilket skapar extrapoleringar på tomten.