Навіть найменші молекули або організми з швидким часом розмноження можуть зайняти багато часу, щоб отримати те, що ви хочете вивчити. Для бактерій у чашці Петрі швидкість реакції залежить від кількості реагенту, а також від наявності ферментів. Як би там не було, ви можете використовувати рівняння для визначення швидкості цих біохімічних реакцій.
Кінематика ферментів
У хімії,швидкості реакціїописані з використаннямk значеннящо вимірюють, наскільки швидко відбувається реакція від реагентів до продуктів. Для реакцій, що використовують каталізатори, біологічні сполуки, що прискорюють швидкість реакції, швидкість,kкішка, дозволяє визначити максимальну швидкість реакції.максимальна швидкість реакції, Vмакс, говорить вам, скільки молекул перетворюється в продукт реакції, коли фермент повністю розчиняється.
Ферменти досягають цих високих швидкостей, знижуючи енергію активації реакції, кількість енергії, необхідної для реакції. Коли фермент зв'язується з субстратом, молекулою або сполуками, які ви спостерігаєте, він утворює фермент-субстратний комплекс. Вони не впливають безпосередньо на те, скільки реагенту або сполук продуктів у вас є, і вони також залежать від інших факторів, таких як концентрація ферменту, температура рН та сила між іонними облігації.
Рівняння KCAT
Швидкість реакції дозволяє писати рівняння, щоб визначити, як різні кількості реагентів призводять до того, скільки продуктів у вас є. Для основної реакціїxA + yB → zC(тобто перетворенняхродимкиAзрродимкиBврожайністьzродимкиC.), рівняння норми буде
r = k [A] ^ m \ разів [B] ^ n
для швидкості реакціїr,константа швидкостіkі молярних концентраційAіBпозначаються дужками. М іп- показники ступеня, які ви визначаєте за допомогою експериментів, що вимірюють, як швидко відбувається реакція. F
Для конкретного випадку каталізованої ферментами реакції початкова швидкістьv0є
v_0 = \ frac {k_ {кішка}} {K_m}
для початкової швидкості реакціїv0. Ця швидкість говорить про швидкість каталізу в цьомуkкішкаформула.КмєКонстанта Майкеліса-Ментена, яку ви можете або виміряти експериментально, або розрахувати як концентрацію основи при половині максимальної швидкості.
Константа отримала свою назву відРівняння Міхеліса-Ментена
v_0 = \ frac {v_ {макс. \ раз [S]} {K_m + [S]}
для концентрації субстрату[S]і максимальна швидкістьvмаксговорить про те, як швидко відбувається ферментативна реакція. Коли обчислюєшkкішка, Ви також можете писати
v_0 = \ frac {k_ {cat} \ times [E] \ times [S]} {K_m}
як загальний метод швидкості реакції для концентрацій ферменту та субстрату[E]і[S]відповідно.
Інші методи рівняння KCAT
Ці різні рівняння дозволяють використовувати одне з найбільш підходящих для тих цілей, які вам потрібні, будь то швидкість розмноження бактерій або швидкість займання між паливом та газом. Ви навіть можете використовувати ці рівняння при поєднанні експериментальних спостережень з теоретичними моделями та розрахунками. Ви можете дізнатися про значення методів рівняння Майкеліса Ментена за допомогою цих різних способів визначення швидкості реакції.
kкішкарівняння служить основою для створеннябіореактори. Це системи, які дозволяють мікроорганізмам рости в оптимальному середовищі, яке може виробляти якомога більше продукту. Біореактори навіть використовуються для виготовлення ферментованих продуктів у деяких країнах Азії.
Як правило, дуже важко або неможливо визначити значенняКмбез додаткової інформації. Вчені використовують співвідношенняkcat / кмвиміряти, наскільки конкретно та ефективно фермент зв’язується з субстратом. Це співвідношення, відоме як константа специфічностіkІП, дозволяє реформувати рівняння Майкеліса-Ментена як
v = \ frac {k_ {SP} [S]} {1+ \ frac {k_ {SP} [S]} {k_ {кішка}}}
для вимірювання більш точних значеньkІП.