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Gli enzimi sono proteine che lavorano per ridurre l'energia di attivazione nelle reazioni chimiche senza essere consumate nella reazione. Biologicamente, gli enzimi sono molecole essenziali che accelerano le reazioni nei sistemi metabolici. Di conseguenza, la cinetica enzimatica studia la velocità di reazione degli enzimi in vari contesti chimici. Molti fattori influenzano la velocità di un enzima. La concentrazione di un substrato, la temperatura, gli inibitori e il pH influenzano la soglia di un enzima in una reazione chimica. Con l'aiuto di relazioni lineari come il diagramma di Lineweaver-Burk, è possibile trovare la velocità massima di un enzima.
Facilità di calcolo del Vmax nel grafico di Lineweaver-Burk
Inizia tracciando l'equazione di Michaelis-Menten per ottenere una curva iperbole. Quindi, utilizzare il reciproco dell'equazione di Michaelis-Menten per ottenere una forma di intercettazione dell'inclinazione dell'attività dell'enzima. Successivamente, otterrai il tasso di attività dell'enzima come 1 / Vo = Km / Vmax (1 /) + 1 / Vmax, dove Vo è il tasso iniziale, Km è la costante di dissociazione tra il substrato e l'enzima, Vmax è il massimo velocità e S è la concentrazione del substrato.
Poiché l'equazione di intercettazione pendenza mette in relazione la velocità con la concentrazione del substrato, è possibile utilizzare la formula tipica di y = mx + b, dove y è la variabile dipendente, m è la pendenza, x è la variabile indipendente e b è l'intercetta y. Prima di specifici software per computer, si utilizzava carta millimetrata per disegnare la linea. Ora, usi un tipico software di database per tracciare l'equazione. Quindi, conoscendo la velocità iniziale, Vo e la diversa concentrazione del substrato, è possibile creare una linea retta. Il grafico lineare rappresenta la pendenza di Km / Vmax e l'intercetta y di 1 / Vmax. Quindi, utilizzare il reciproco dell'intercetta y per calcolare la Vmax dell'attività dell'enzima.
Utilizza per il grafico Lineweaver-Burk
Gli inibitori modificano il tasso massimo di attività enzimatica principalmente in due modi: competitivo e non competitivo. Un inibitore competitivo si lega al sito di attivazione di un enzima che blocca il substrato. In questo modo, l'inibitore compete con il substrato per legarsi al sito dell'enzima. Consentire un'alta concentrazione dell'inibitore competitivo garantisce il legame con il sito. Pertanto, l'inibitore competitivo modifica la dinamica del tasso enzimatico.Innanzitutto, l'inibitore modifica la pendenza e l'intercetta x Km creando una pendenza molto più ripida. Tuttavia, la velocità massima, Vmax, rimane la stessa.
D'altra parte, un inibitore non competitivo si lega in un sito diverso rispetto al sito di attivazione dell'enzima e non compete con il substrato. L'inibitore modifica i componenti strutturali del sito di attivazione impedendo al substrato o ad un'altra molecola di legarsi al sito. Questa modifica influisce sull'affinità del substrato con l'enzima. Gli inibitori non competitivi modificano la pendenza e l'intercetta y del diagramma Lineweaver-Burk, diminuendo il Vmax e aumentando l'intercetta y con una pendenza più ripida. Tuttavia, l'intercetta x rimane la stessa. Mentre la trama di Lineweaver-Burk è utile in molti modi, la trama di linea ha delle limitazioni. Sfortunatamente, la trama inizia a distorcere i tassi a concentrazioni di substrato molto alte o basse, creando estrapolazioni sulla trama.