Informacija

Koje je značenje iza Kcat / Km?

Koje je značenje iza Kcat / Km?


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

Pokušavam razumjeti kinetiku enzima, formulu za Km i Kmačka ima smisla za mene.

Km , koncentracija supstrata pri kojoj je brzina reakcije polovica Vmax

Kmačka, koji se koristi za opisivanje granične brzine bilo koje enzimski katalizirane reakcije pri zasićenju. Većinu vremena Kmačka jednako K2 (NIJE slučaj kada postoji više koraka reakcije)

Mogu pronaći informacije o izračunu konstanta specifičnosti (Kmačka / Km) i što to znači:

konstanta specifičnosti, konstanta brzine za pretvorbu E + S u E + P

Međutim, ne mogu pronaći nikakvo detaljno objašnjenje ZAŠTO biste trebali podijeliti Kmačka od strane Km. Drugo Km je POLOVINA Vmax (tako da djeluje na pola zasićenja), ali Kmačka je u punom zasićenju, dijeljenje ova dva broja za mene nema smisla. Dakle, da ljetujem, pitam: Što je "značenje" podjele ova dva suglasnika?

definicije su izvedene/uređene iz Lehningerovih principa biokemije


Kao što $k_{cat}$ predstavlja brzinu reakcije pri zasićenoj koncentraciji supstrata, $k_{cat} / K_m$ predstavlja brzinu reakcije pri zanemarivoj koncentraciji supstrata.

Ako pogledamo standardnu ​​Michaelis-Mentenovu kinetičku jednadžbu jedan supstrat/jedan proizvod:

$$v = frac{k_{cat}[E][S]}{K_m + [S]}$$

Možemo zamisliti što se događa kada je $[S] o 0$, vidimo da kada $[S] ll K_m$, nazivnik se može svesti na $K_m$, a time i jednadžba stope postaje

$$v = frac{k_{mačka}}{K_m}[E][S]$$

Ili drugim riječima, $k_{cat} / K_m$ je (pseudo) konstanta brzine drugog reda između enzima i supstrata, kada je $[S] ll K_m$.

Zapravo, kada uđete u složenije jednadžbe brzine (kao što su inhibitori, pH efekti i kinetički izotopski efekti), postoji pristojan argument (koji često iznosi WW Cleland) da su dvije ključne konstante za enzimske reakcije $k_{ cat}$ i $k_{cat} / K_m$, a $K_m$ treba smatrati "izvedenom" konstantom. (Činjenica da pišemo jednadžbu stope u terminima $k_{cat}$ i $K_m$ povijesna je nesreća - mogli smo jednako lako imati $ v = frac{k_{cat}Phi [E][ S]}{K_m + Phi [S]}$, gdje sam proizvoljno odabrao $Phi$ kao simbol za $k_{cat}/K_m$.)

Ovo još uvijek ostavlja pitanje zašto se $k_{cat} / K_m$ često naziva "konstantom specifičnosti" enzima. Razlog za to je taj što ako imate jedan enzim u prisutnosti dva različita supstrata, imate kompetitivnu postavku inhibicije. Matematika je malo gusta (vidi ovdje ili ovdje za primjere), ali krajnji rezultat je da je omjer brzina reakcije za dva supstrata povezan s omjerom njihovih odgovarajućih $k_{cat} / K_m$:

$$frac{v_a}{v_b} = frac{k_{mačka,A} / K_{m,A}}{k_{mačka,B} / K_{m,B}}frac{[A]} {[B]}$$

Ovo zapravo ima intuitivni smisao, s pravim načinom razmišljanja - jedina faza u kojoj se dva supstrata natječu (gdje donosite odluku da izvedete reakciju A u odnosu na reakciju B) je kada se vežu na slobodni enzim. "Stopa kada vam je stalo samo do slobodnog enzima" jednaka je zanemarivom slučaju supstrata. Uz zanemariv supstrat, sve što imate je slobodan enzim - nema dovoljno supstrata da bi imali značajne količine supstrata vezanog oblika, a brzina susreta enzima i supstrata je mnogo niža od brzine stvaranja proizvoda, što znači da u stalnom navedite da također nemate značajne količine obrasca vezanog uz proizvod. Stoga $k_{cat} / K_m$ za određeni supstrat predstavlja koliko je dobar besplatno enzim je u izvođenju te reakcije.


Taj se omjer češće naziva "katalitička učinkovitost" i to je loša mjera. U mnogim slučajevima, enzimi su bolji samo kada imaju veći kcat, jer je koncentracija supstrata uvijek daleko iznad Km. Korištenje omjera kada je to očito slučaj samo je zavaravajuće imo, ali to se događa prečesto.

U nekim slučajevima može biti korisna mjera za usporedbu s enzimima. Na primjer, ako ne možete mjeriti pri višim koncentracijama supstrata. Imali biste samo početni nagib grafa [S] vs vmax. Pri niskim koncentracijama ovaj nagib se približava kcat/Km.

Omjer kcat/Km ne predstavlja nešto stvarno, to je samo lijen način za usporedbu enzima, kombinirajući dva broja od kojih svaki predstavlja nešto drugačije u jedan broj koji izgleda dobro samo zato što je jedan broj.


Na dijagramu brzine u odnosu na koncentraciju supstrata (V vs. [S]), maksimalna brzina (poznata kao Vmax) je vrijednost na Y osi kojoj se krivulja asimptotski približava. Treba napomenuti da vrijednost V max ovisi o količini enzima koji se koristi u reakciji. Udvostručite količinu enzima, udvostručite Vmax. Ako se želi usporediti brzine dvaju različitih enzima, bilo bi potrebno koristiti iste količine enzima u različitim reakcijama koje kataliziraju. Poželjno je imati mjeru brzine koja je neovisna o koncentraciji enzima. Za to definiramo vrijednost Kcat , također poznatu kao broj prometa. Matematički,

Da bi se odredio Kcat, očito se mora znati Vmax pri određenoj koncentraciji enzima, ali ljepota pojma je u tome što je to mjera brzine neovisna o koncentraciji enzima, zahvaljujući pojmu u nazivniku. Kcat je dakle konstanta za enzim pod danim uvjetima. Jedinice za K cat su ( ext

Slika 4.7.2: Uobičajeni brojevi prometa

Drugi parametar enzima koji je koristan poznat je kao KM, Michaelisova konstanta. Ono što on mjeri, jednostavno rečeno, je afinitet enzima prema svom supstratu. Afiniteti enzima za supstrate znatno variraju, pa nam poznavanje KM pomaže razumjeti koliko je enzim prikladan za supstrat koji se koristi. Mjerenje KM ovisi o mjerenju Vmax. Na dijagramu V naspram [S] KM se određuje kao vrijednost x koja daje Vmax/2. Uobičajena pogreška koju učenici čine pri opisivanju V max je da kažu da je KM = Vmax/2. To, naravno, nije istina. KM je koncentracija supstrata i količina supstrata koja je potrebna enzimu da postigne Vmax/2. S druge strane Vmax/2 je brzina i nije ništa više od toga. Vrijednost KM je obrnuto povezana s afinitetom enzima za njegov supstrat. Visoke vrijednosti KM odgovaraju niskom afinitetu enzima prema supstratu (potrebno je više supstrata da se dođe do Vmax). Niske vrijednosti KM za enzim odgovaraju visokom afinitetu za supstrat.


Omjer kmačka/KM – koji se često naziva „konstantom specifičnosti” – koristan je indeks za usporedbu relativnih stopa enzima koji djeluje na alternativne, konkurentske supstrate. Međutim, za usporedbu reaktivnosti dvaju enzima koji djeluju na isti supstrat, često se koristi, a ponekad i pogrešno, alternativni opis, "katalitička učinkovitost". Ovdje ističemo zamke u korištenju kmačka/KM usporediti katalitičku učinkovitost enzima.

Koristimo kolačiće za pružanje i poboljšanje naše usluge i prilagođavanje sadržaja i oglasa. Nastavkom pristajete na korištenje kolačića .


Vrlo brzo pitanje u vezi Km i Kcat

Kad bih uzeo enzim i modificirao aminokiselinsku sekvencu tako da se aminokiselina koja se koristi za stvaranje vodikovih veza za stabilizaciju aktivnog mjesta zamijeni onom koja nije u stanju tvoriti vodikove veze, Km bi se smanjio, zar ne? Budući da se enzim ne može tako učinkovito vezati za supstrat. Bi li to značilo da će se i Kcat smanjiti? Nisam siguran kako su konceptualno povezani.

Dakle, u pravu ste da se supstrat ne bi vezao tako učinkovito, međutim, morate se prisjetiti da je Km više kao konstanta disocijacije. Stoga, ako se supstrat ne veže tako čvrsto, očekivali bismo da se supstrat više disocira i stoga bi se Km povećao. Kcat bi se, s druge strane, vjerojatno smanjio jer bi manje učinkovito vezivanje na aktivno mjesto kasnije uzrokovalo brže vezanje manjeg supstrata, stoga enzim ne bi mogao pretvoriti toliko proizvoda kao enzim divljeg tipa.

Sjajan odgovor. Ako OP ovo traži za nastavu, učitelj bi definitivno želio da to shvatite. Želim dodati da je u nekim rubnim slučajevima moguće da se kcat poveća iako bi se većinu vremena vjerojatno smanjio kao što ste rekli. Možemo zamisliti scenarij u kojem je korak ograničavanja brzine enzimskog mehanizma oslobađanje molekule konačnog proizvoda koja je potrebna da se oslobodi aktivno mjesto za vezanje sljedećeg supstrata. Moguće je da bi uklanjanje ove vodikove veze moglo olakšati oslobađanje proizvoda bez previše utjecaja na afinitet supstrata što bi zauzvrat povećalo kcat. Opet, nije vjerojatno jer obično utječete na vezanje supstrata, ali je zabavna mala iznimka od uobičajene logike koja je moguća.


Koje je značenje iza Kcat / Km? - Biologija

Km na &ndash znate da&rsquove moramo razgovarati o kinetici enzima! Mislim, opusti me, kcats su mnogo hladniji od kit kat barova! I Mjesec povijesti Women&rsquos nudi savršenu ispriku (nije da mi treba) Mentenu jednu od jedinih biokemijskih jednadžbi nazvanih po ženi (barem djelomično) &ndash Michaelis-Mentenova jednadžba. Ova temeljna biokemijska jednadžba nudi način da se izvrši &ldquoperformance&rdquo pregled enzima kako bi se utvrdilo koliko dobro ti posrednici biokemijskih reakcija (obično proteini, ponekad kombinacije proteina/RNA ili samo RNA) mogu obavljati svoje specifične poslove: koliko brzo mogu ići? što određuje tu brzinu? i kako to možemo izmjeriti? Danas se bavimo prastarim pitanjem: koliko bi štapića mogao puknuti štap-škljocaj ako bi štap mogao lomiti štapiće?

Skidanje štapića čini jednostavnu analogiju, ali stvarni poslovi enzima su još hladniji i njihovi poslovi se kreću od razbijanja stvari (npr. restrikcijski enzimi režu DNK) do stvaranja stvari (npr. DNA polimeraza kopira DNK) i koliko brzo to mogu učiniti (pretvoriti početni materijali (supstrat) u konačni proizvod) ovisi o stvarima poput toga koliko im se supstrat sviđa (odraženo u km) i koliko su dobri u mijenjanju (odraženo u kcat). Početkom 1900-ih, Maud Menten i Leonor Michaelis smislili su matematičku formulu koja povezuje ta različita temeljna svojstva enzima s vidljivim stvarima (kao što je nestanak reaktanata i/ili pojava proizvoda tijekom vremena). To omogućuje znanstvenicima da rade eksperimente aktivnosti enzima kako bi vidjeli koje supstrate enzim preferira i koji su enzimi najučinkovitiji u različitim uvjetima.

Prvo, brzi pregled enzima. Za više pogledajte jučerašnji&rsquos post: http://bit.ly/2VGlI0u

Ali u osnovi &ndash enzimi su biokemijski katalizatori &ndash katalizatori su stvari koje ubrzavaju reakcije, a da se ne troše u procesu (tako da nakon što ubrzaju 1 reakciju, mogu ubrzati drugu, zatim drugu, pa drugu) &ndash možete pronaći katalizatore posvuda mjesto &ndash čak iu vašim automobilima (katalizator zvoni?) &ndash i &ldquoenzyme&rdquo je ime koje dajemo katalizatorima koje nalazimo u našim tijelima.

Enzimi su obično proteini, ponekad kompleksi protein/RNA, a ponekad samo RNA. Oni pomažu da se dogode biokemijske reakcije &ndash sve, od cijepanja molekula (npr. razgradnje šećera na manje dijelove za energiju) do spajanja molekula (npr. DNA ligaze zatvaraju lomove u DNK lancima) do samo &ldquoshifting molekula&rdquo (npr. kompleksi proteina koji remodeliraju kromatin koji pomiču DNK histolog smotana je (radi uštede prostora) kako bi se otkrila područja koja se čitaju).

Iako ti procesi mogu biti vrlo složeni i zahtijevaju puno koordinacije, svi bi se *mogli* dogoditi bez enzima &ndash jer imaju biokemijski &ldquodrive&rdquo za to. Bilo bi vrlo malo vjerojatno da će se dogoditi jer morate imati slobodno lutajuće molekule koji se sudaraju u pravoj orijentaciji s pravim uvjetima, itd.

Ovaj biokemijski &ldquodrive&rdquo negativna je promjena Gibbsove slobodne energije (G). Volim razmišljati o G kao o molekularnoj &ldquocomfiness&rdquo &ndash zamislite da se&rsquore fotografirate &ndash potrebna je energija za držanje neugodne poze (neudobne molekule imaju visok G), dok se možete opustiti ako žele samo iskrenu sliku (udobne molekule imaju nizak G). Ne znam za vas, ali mrzim te slike &ldquosay sira&rdquo-y &ndash, radije bih se osjećao udobno.

I molekule bi također. Dakle, oni reagiraju i međusobno djeluju na načine koji ih dovode u udobniji položaj (niži G)-> reakcije su energetski povoljne ako proizvod(i) P imaju MANJE slobodne energije (niži G) od reaktanata (R), a mi možemo ovu razliku u slobodnoj energiji između proizvoda i reaktanata nazovite &DeltaG (&Delta se izgovara &ldquodelta&rdquo i znači &ldquopromjena u&rdquo). Kod reakcija kataliziranih enzimima, reaktante obično nazivamo SUPSTRATI (S) &ndash kao u, &ldquoting&rdquo je supstrat za &ldquocool enzim.&rdquo Dakle, cjelokupnu reakciju možemo zapisati kao

Nemaju sve reakcije negativne &DeltaG, ali možete spojiti nepovoljne s povoljnim da biste obavili posao. Ovo je jedan od razloga zašto neki enzimi koriste ATP &ndash cijepanje ATP oslobađa puno energije &ndash i ako se cijepanje ATP-a i nepovoljna reakcija odvijaju zajedno u istom enzimu, ta energija oslobođena cijepanjem ATP-a može se koristiti za napajanje onaj nepovoljan.

Čak i kada je reakcija stvarno povoljna &ndash, proizvodi su mnogo ugodniji od reaktanata, tako da postoji vrlo negativan &DeltaG, često mora preći u stvarno neugodno stanje da bi došlo do toga &ndash to najneugodnije (najviše energije) stanje nazivamo prijelaznim stanjem (⧧). Zamislite da&rsquore pokušavate prepoloviti štap (radi analogije pretvarajte se da je&rsquos perforiran u sredini tako da postoji&rsquos samo jedna moguća prijelomna točka). Dakle, počnete savijati štap i postaje sve teže i teže, a prijelazna točka bila bi onaj stvarno napet trenutak prije nego što se štap slomi (ako mislite da vas bole ruke, zamislite kakav je osjećaj!). U ovom prijelaznom stanju (TS) enzim najčvršće grli supstrat &ndash tako nekako mami supstrat da zauzme taj neugodan položaj &ndash neudobnost jer je supstrat &ldquobends&rdquo nadoknađen pozitivnim interakcijama s enzimom koje savijanje dopušta.

Promjene energije tijekom reakcije možemo izračunati pomoću KOORDINATNOG DIJAGRAMA REAKCIJE. Podsjeća me na dugu u obliku slatkiša sa zlatnom posudom na dnu &ndash morate prijeći preko duge prije nego što možete doći do zlata. Vrh duge je energija prijelaznog stanja, a energija potrebna da se tamo stigne je energija aktivacije. Enzimi pružaju alternativno prijelazno stanje s &ldquoskraćom dugom&rdquo &ndash niža energija prijelaznog stanja znači nižu energiju aktivacije, tako da je&rsquos manje prepreka za reakciju. No budući da su početna i završna točka iste, ukupni &DeltaG za reakciju je isti bez obzira na to je li katalizirana enzimima ili ne.

Kada imate količinu poput ove u kojoj vam je stalo samo do početka i cilja &ldquostates, a ne i putanje, mi to nazivamo &ldquostate svojstvom.&rdquo I to&rsquos ovaj ukupni &DeltaG reakcije koja daje &ldquodrive&rdquo za reakciju &ndash tako enzim ne&rsquot mijenja taj pogon &ndash on&rsquot bira hoće li se reakcija dogoditi ili ne &ndash, a kada spustite barijeru, olakšavate i &ldquogo unatrag&rdquo, tako da enzimi ne&rsquot mijenjaju konstante ravnoteže &ndash ako počnete s istom količinom reaktanta koju&rsquooll na kraju dosegnete istu količinu stvorenog proizvoda (čak i ako morate čekati milijarde godina), ali oni utječu na stope reakcije &ndash tako da ne&rsquot ne morate čekati milijarde godina &ndash, ali koliko dugo morate čekati? Da bismo to shvatili, idemo od termodinamičke stvari o kojoj smo govorili, a koja se bavi povoljnošću reakcije na kinetiku, koja se bavi brzinama (brzina reakcije, v).

Reakcija&rsque samo onoliko brza koliko i njen najsporiji korak, a reakciju možete podijeliti u nekoliko koraka: vezanje (E+S ⇌ ES), promjena (ES⇌EP), & release (EP⇌E+P). Jednostavnosti&rsquos radi, neka&rsquos kaže da je reakcija&rsquos stvarno povoljna pa je malo vjerojatno da će ići u obrnutom smjeru (nećete mijenjati proizvod u supstrat). (Čak i ako reakcija krene unatrag, ako izmjerite kinetiku na samom početku, kada nema&rsquot bilo kakvog proizvoda koji bi se vratio u supstrat, možete zanemariti obrnuto). Zatim možemo ukloniti nekoliko tih strelica unatrag tako da imamo

vezati (E+S ⇌ ES), promijeniti (ES->EP), & release (EP->E+P)

Možete vidjeti da nisam&rsquot oduzeo tu prvu strelicu unatrag jer je korak vezanja još uvijek reverzibilan &ndash i na koji način leži ravnoteža (je li preferiraniji E + S ili ES) ovisi o afinitetu (ljepljivosti) 2 jedno za drugo. I iako mi&rsquore pod pretpostavkom da *možete* ići samo ES->EP (a ne EP->ES) &ndash, to ne&rsquot znači da ćete * napraviti tu promjenu. Ako razmišljate o stvarima slučajno (vjerojatno), svaki put kad se supstrat sudari s enzimom, on ima priliku zalijepiti se i svaki put kad se zalijepi, ima priliku pretvoriti se u proizvod. Koliko brzo će se reakcija dogoditi ovisi o:

  • kolika je vjerojatnost da će se E & S sudariti (ovisi o njihovoj koncentraciji i koliko energije imaju)
  • kolika je vjerojatnost da će se E & S držati (ovisi o njihovoj ljepljivosti &ldquoafinity&rdquo jedno za drugo)
  • kolika je vjerojatnost da će se S pretvoriti (ovisi o tome koliko je visoka aktivacijska barijera i koliko je dugo podloga&rsquos zaglavila tamo kako bi mogla &ldquonastaviti pokušavati&rdquo)

Imate i korak otpuštanja, ali, osim u nekim čudnim slučajevima, to&rsquos obično nije zastoj, pa ćemo&rsquooll kombinirati korake promjene i otpuštanja u ES -> E + P. Dakle, sada imamo 2 koraka, vezanje (E+ S ⇌ ES) &izmjena/otpuštanje pojačala (ES -> E + S) i svaki se od njih može dogoditi različitim brzinama

Svakom koraku možemo dati konstantu brzine, k. To&rsquos &ldquokonstantno&rdquo u smislu da na njega ne utječu koncentracije jer je&rsquos inherentno svojstvo molekula, ali *na* utječu razlike u okolišu (pH, itd.) pa je&rsquos specifično za određenu reakciju u specifičnim uvjetima.

Dakle, koliko bi štapića mogao škljocnuti štapić ako bi štap mogao pucati? Kako bismo &ldquoodgovorili&rdquo ovo, neka se&rsquos okrene Michaelis-Menten kinetici.

Recimo da želite shvatiti koliko brzo škljocaj može škljocnuti štapiće & ndash ako uzmete jedan štapić, date joj nekoliko štapića, postavite mjerač vremena na 60 sekundi, a zatim izbrojite koliko je štapića puknula, to biste mogli podijeliti s vremenom da bi se štapovi škljocnuli u sekundi po snapperu. To je ekvivalentno kinetičkoj konstanti zvanoj kcat (aka &ldquoturnover number&rdquo) koja vam govori koliko molekula supstrata jedan enzim može pretvoriti u proizvod u jedinici vremena (obično sekundi) &ndash sve dok ima dovoljno štapića!

Ako imate veliki višak štapića, (S >>>> E), ne morate se brinuti da li će vam ponestati, tako da na brzinu koju promatrate ne utječe [S] (koncentracija supstrata) i svaka molekula enzima može raditi na kcat (svaki vrijeme kad škljocaj tamo škljocne štap&rsquos još jedan štap da škljocne). Ali ako nemate veliki višak, supstrat se sav potroši, tako da može djelovati najbrže tek na samom početku reakcije, odmah nakon što pomiješate E & S.

Pa, ne baš *u pravu* na početku. Na samom početku (mi&rsquore obično govorimo o prvih nekoliko milisekundi) morate napuniti enzime &ndash škljocaj mora zgrabiti svoj prvi štap, tako da imate rafal formiranja ES-a, ali oni još nisu&rsquot imali vremena škljocnuti štapiće tako da formiranje proizvoda počinje sporo zahvaljujući ovom zaostatku dok grizlice otimaju štapove. Ovu kratku početnu fazu nazivamo PRETHODNO STANJE.

Kao što naziv implicira, nakon toga slijedi STEADY STATE &ndash i tu se obično vrše kinetička mjerenja. Zapravo, u Michaelis-Menten kinetici pravimo &ldquosteady state pretpostavku&rdquo &ndash u osnovi pretpostavljamo da je ES u ravnoteži &ndash znate kako sam rekao da je E+S⇌ES reverzibilan &ndash dobro, ravnoteža je tamo gdje su *stope* naprijed ( E+S -> ES) & obrnute (ES -> E+S) reakcije su iste &ndash to ne&rsquot znači da imate istu količinu S vezanog kao i nevezanog, to samo znači da se količina vezanog u odnosu na nevezano ne mijenja (za svakog snappera koji ispusti štap drugi ga pokupi).

U početku nitko nije bio vezan, a u predstabilnom stanju ES u odnosu na E+S se mijenjao jer je S sada imao mogućnost vezanja. Ali na kraju postižete dinamičku ravnotežu u kojoj se, za svaki S koji se oslobodi ili pretvori, veže još jedan. To se obično postiže unutar mikrosekunda & je ono što mjerite kada mjerite &ldquoinicijalnu brzinu&rdquo (vo)

Ali može se vezati samo ako je ostalo još S za vezanje! A S nije&rsquot samo obvezujući &ndash it&rsquos također &ldquodisappearing&rdquo jer se pretvara u proizvode (i možete&rsquot škljocnuti već puknuti štapić!). Dakle, ulazite u STANJE STABILNOG STANJA u kojem se supstrat počinje trošiti, može se formirati manje ES kompleksa (jadni sneperi ostaju bez ljepljenja) i može se formirati manje proizvoda

kcat je gledao samo jedan šmek &ndash, ali&rsquos nije lako izmjeriti jednu molekulu enzima jer su ti dečki stvarno sićušni i obično ih imate puno &ndash pa umjesto da se bavite pojedinačnim molekulama, vi&rsquore imate posla s molovima molekula. Mol je biokemičar&rsquos &ldquodozen&rdquo &ndash to samo znači 6,02&puta10^23 nečega. http://bit.ly/2OfeHQg

Dakle, sada možemo zamisliti gomilu identičnih hvataljki, a količina uhvaćenih štapića ovisi o tome koliko dobro svaki škljocaj može škljocnuti štapiće (kcat) I koliko ima hvataljki (koncentracija enzima, [E]).

Umjesto pronalaženja maksimalne stope po snapperu, prvo pronalazite maksimalnu brzinu stvaranja proizvoda (Vmax) za grupu hvatača, a zatim uzimate u obzir broj hvatača.

Vmax = kcat[E]o, gdje je [E]o koncentracija enzima

Ali &ldquotstopa prometa&rdquo nije&rsquot sve do čega vas zanima. Koliko dobro hvataljka ima štap? Je li to stvarno dobra utakmica? Kada imate mnogo više supstrata nego enzima, enzim&rsquos se stalno bombardira supstratom, pa čak i ako mu se&rsquot voli supstrat, toliko se on&rsquos i dalje veže većinu vremena jer svaki put kada se pusti tamo&rsquos druga molekula supstrata čeka da se zaglavi. Tako možete&rsquot reći je li supstrat stvarno dobar za enzim.

Ali ako imate niže koncentracije supstrata, ako enzim otpusti molekulu supstrata, manja je vjerojatnost da će brzo pronaći drugu molekulu s kojom će se sudariti. Dakle, kada se ti rjeđi sudari dogode, ljepljivost će biti važnija &ndash ako ne&rsquot štap oni&rsquooll moraju čekati na još jedan &ndash, a vi&rsquooll ćete morati pričekati proizvod.

Kako to uzeti u obzir kada &ldquoscoring&rdquo enzime? &ndash unesite MICHAELIS-MENTEN CONSTANT (Km). Izvlačim to na slikama za vas tako da možete vidjeti kako dolazi iz konstanti brzine i koncentracija (i potičem vas da sami izvedete izvođenje u procesu proučavanja), ali ovdje&rsquos upozorenje za spojler: Km je koncentracija supstrata pri kojoj je stvaranje proizvoda pri 1/2 it&rsquos maksimalne brzine (dakle 1/2 Vmax).

Obično ga pronađete mjerenjem Vo (ta početna brzina stvaranja proizvoda) na više koncentracija supstrata (još jedna prilika za korištenje tih serijskih razrjeđenja!). Zatim crtate koncentraciju supstrata na horizontalnoj (x) osi i brzinu reakcije na okomitoj (y) os. Učinite to i (često) ćete dobiti krivulju poput ,-, parabolu koja počinje strmo, a zatim visoravni. Za enzime koji daju ovakve krivulje se kaže da se pokoravaju Michaelis-Menten kinetici.

Krivulja počinje strmo (ali sporo) jer na početku ima više nego dovoljno enzima za brzu promjenu cijelog supstrata u proizvod, ali onda supstrata ponestane (previše ugriza, premalo štapića) Ali kako se koncentracija supstrata povećava, enzim postaje zasićen &ndash svaki enzim radi najteže, ali može ići samo tako brzo &ndash da enzim postaje ograničavajući (previše štapića, premalo hvatača). Visina na kojoj se krivulja platoa naziva maksimalnom brzinom (Vmax), a koncentracija supstrata pri kojoj krivulja dođe do pola puta do Vmax naziva se Km.

Ovaj Vmax ovisi o koncentraciji enzima (zbog čega ga prilagođavamo da dobijemo kcat), ali Km ne ovisi o koncentraciji enzima, samo o tome koliko dobro enzim voli supstrat. To&rsquos nije baš tako jednostavno, ali, općenito govoreći i tipični slučajevi

niži Km -> bolje vezivo (veći afinitet za podlogu)

veći Km -> lošije vezivo (manji afinitet za supstrat)

veći kcat -> bolji mjenjač

niži kcat -> lošiji mjenjač

Ako želite dobru ideju o tome koliko je enzim &ldquogood&rdquo općenito za određeni supstrat, morate znati koliko dobro veže supstrat i koliko dobro ga mijenja. Dakle, kombinirate te 2 mjere da biste dobili drugu vrijednost, &ldquospecifičnost konstantu&rdquo (aka &ldquokatalitička učinkovitost&rdquo) koja je = kcat/Km

Znaš kako sam rekao &ldquoponekad&rdquo ti&rsquoll ćeš dobiti parabolu? Pa, drugi put vi&rsquoll imate enzime gdje kada napravite taj graf vi&rsquoll dobijete krivulju u obliku slova S. To obično implicira da imate &ldquoallosteric enzim&rdquo &ndash alosterija je mjesto gdje se nešto događa negdje na molekuli što mijenja nešto na drugom mjestu u molekuli. Alosterični enzimi obično imaju više aktivnih mjesta i kada supstrat veže jedno od njih, drugim aktivnim mjestima olakšava vezanje supstrata, tako da dobivate kooperativnost i vidite prijelaz nalik prekidaču. To smo vidjeli kada smo pogledali hemoglobin &ndash koji ima 4 podjedinice koje vežu kisik i vezanje kisika na jedno mjesto znatno olakšava kisiku da veže druga mjesta (pozitivna kooperativnost) http://bit.ly/39p5RqW

Maud Menten i Leonor Michaelis objavili su svoju formulu 1913. Maud je bila prilično nevjerojatna znanstvenica &ndash Rođena u Kanadi 1879., Maud je postala jedna od prvih liječnica u toj zemlji&rsquos, ali u Kanadi su bile ograničene mogućnosti da žena nastavi istraživačku karijeru , pa se preselila u SAD, gdje je radila na Rockefeller institutu, istražujući učinke radija na tumore, prije nego što je emigrirala u Njemačku da radi s Michaelisom. Nakon svog revolucionarnog rada tamo, vratila se u SAD kako bi stekla doktorat na Sveučilištu u Chicagu i nastavila raditi kao profesorica i patolog na Sveučilištu u Pittsburghu te znanstveni novak na Institutu za medicinska istraživanja British Columbia. Menten je također imala pun život izvan laboratorija &ndash osim što je bila briljantan biokemičar i histolog, također je bila vješt glazbenik i umjetnica te je govorila 6 jezika! Menten je preminula 1960. godine, no njezino će ime zauvijek ostati sinonim za kinetiku enzima.


Enzimi i enzimski mehanizmi

Marcy Hernick, Carol Fierke, u Comprehensive Natural Products II, 2010.

8.15.2.1.2 Metalna ligacija

Odabir metalnih iona i katalitička učinkovitost također su pod utjecajem preferencija u vezivanju metala, uključujući koordinacijski broj (CN), geometrije i tip liganda (donorski atom). Elektronska konfiguracija metalnog iona važna je odrednica u koordinacijskom broju i geometriji metalnih iona. Poželjni koordinacijski brojevi i geometrije za najčešće korištene metalne ione prikazani su u stol 1 i Slika 1 . Postoje razlike među ionima metala s istim oksidacijskim stanjem. Na primjer, Zn 2+ ima blagu prednost prema tetraedarskoj geometriji (četiri liganda), dok Co 2+, Fe 2+ i Mn 2+ favoriziraju veće koordinacione brojeve i oktaedarsku geometriju (šest liganda). Također su uočene razlike za jedan metal pri različitim oksidacijskim stanjima Cu 1+ preferira linearnu geometriju (dva liganda), dok Cu 2+ preferira kvadratnu planarnu geometriju (četiri liganda). Posljedično, sposobnost metalnih iona da usvoje geometrijska ograničenja koja diktira mjesto vezanja metala tijekom reakcije (vezivanje supstrata, kataliza, oslobađanje proizvoda) bit će važne determinante za odabir metala i katalitičku učinkovitost.

Slika 1 . Uobičajene geometrije koordinacije za metalne ione s dva do šest liganda. Slika je nastala korištenjem programa Accelrys DS Visualizer.

Ukupna termodinamička stabilnost kompleksa formiranih između iona prijelaznog metala i liganada može jako varirati ovisno o prirodi atoma ligand-donor, i općenito slijedi redoslijed: O ligandi < N ligandi < S ligandi. Međutim, relativna termodinamička stabilnost kompleksa za prijelazne metale s istim atomom donora uvelike je neovisna o atomu donora i slijedi Irving-Williamsov niz: Ca 2+ < Mg 2+ < Mn 2+ < Fe 2+ < Co 2+ < Ni 2+ < Cu 2+ > Zn 2+, što je povezano sa smanjenjem ionskih radijusa u nizu što dovodi do jačih veza metalnih liganda. Preference u vezivanju metala definirane razlikama u atomima ligand-donor također su opisane konceptom tvrdo-meka kiselina-baza (HSAB). Ovaj koncept se usredotočuje na polarizabilnost metalnog iona, koja je aproksimirana korištenjem ionskog potencijala (elektrostatičkog vezanja) kako je definirano z/r (z = punjenje, r = ionski radijus) i ionizacijski potencijal (jan) od M do M n+ (snaga akceptora elektrona). Polarizabilnost odražava sposobnost iona da iskuse a z pomak u njihovoj elektronskoj ljusci kroz interakciju s koordinacijskim partnerom. Pojam "tvrdi" odnosi se na male ione koji su prilično nepolarizirajuće vrste (npr. Mg 2+, Ca 2+, Mn 2+, Fe 3+), dok se "meki" odnosi na veće, polarizabilnije vrste (npr. Cd 2 + , Cu + ). Što se tiče koordinacije metal-ligand, vrste radije komuniciraju s partnerima iste vrste – 'tvrdi' ioni metala preferiraju 'tvrde' ligande (tj. O ligande) i formiraju visoko ionsku vezu, dok 'meki' metalni ioni preferiraju ' meki' ligandi (tj. S ligandi) i tvore djelomično kovalentnu vezu. Metalni ioni srednje tvrdoće (npr. Zn 2+, Fe 2+, Co 2+, Ni 2+, Cu 2+) radije koordiniraju međuligande (tj. N ligande) i čini se da su poželjni kofaktori za metal- ovisne hidrolaze. Consequently, the most common ligands for catalytic metal ions observed for the metal-dependent hydrolases are the side chains of His > Asp/Glu ∼ Cys for protein ligands and water is the most commonly observed nonprotein ligand. Metal ligation may also be used to distinguish between structural and catalytic metal ion binding sites. For example, structural zinc-binding sites, such as zinc fingers, typically contain four protein ligands (Cys > His > Asp/Glu), whereas catalytic zinc-binding sites, which also contain four ligands, typically have three protein ligands (His > Asp/Glu, Cys) and a water molecule as the fourth ligand. The presence of a water ligand is typically the distinguishing feature of catalytic metal ions, with the exception of enzymes that catalyze electron transfer reactions. Finally, in situations where there is a cavity of a specific size, it is possible that the ionic radii of the metal ion will be a determinant in cofactor selection ( stol 1 Mg 2+ < Cu 2+ < Zn 2+ < Co 2+ < Ni 2+ < Fe 2+ < Mn 2+ < Cd 2+ < Ca 2+ ). However, typically other factors such as the nature of the ligand–donor atoms and stereochemistry are proposed to play larger roles in metal ion selection.


How do we study competitive inhibition. It is typically done as follows. First one performs a set of V vs. [S] reactions without inhibitor (20 or so tubes, with buffer and constant amounts of enzyme, varying amounts of substrate, equal reaction times). V vs. [S] is plotted, as well as 1/V vs. 1/[S], if desired. Next, a second set of reactions is performed in the same manner as before, except that a fixed amount of the methotrexate inhibitor is added to each tube. At low concentrations of substrate, the inhibitor competes for the enzyme effectively, but at high concentrations of substrate, the inhibitor will have a much reduced effect, since the substrate outcompetes it, due to its higher concentration (remember that the inhibitor is at fixed concentration). Graphically, the results of these experiments are shown above. Notice that at high substrate concentrations, the competitive inhibitor has essentially no effect, causing the Vmax for the enzyme to remain unchanged. To reiterate, this is due to the fact that at high substrate concentrations, the inhibitor doesn&rsquot compete well. However, at lower substrate concentrations it does.

Note that the apparent KM of the enzyme for the substrate increases (-1/KM gets closer to zero - red line above) when the inhibitor is present, thus illustrating the better competition of the inhibitor at lower substrate concentrations. It may not be obvious why we call the changed KM the apparent KM of the enzyme. The reason is that the inhibitor doesn&rsquot actually change the enzyme&rsquos affinity for the folate substrate. It only appears to do so. This is because of the way that competitive inhibition works. When the competitive inhibitor binds the enzyme, it is effectively &lsquotaken out of action.&rsquo Inactive enzymes have NO affinity for substrate and no activity either. We can&rsquot measure KM for an inactive enzyme.

The enzyme molecules that are not bound by methotrexate can, in fact, bind folate and are active. Methotrexate has no effect on them and their KM values are unchanged. Why then, does KM appear higher in the presence of a competitive inhibitor. The reason is that the competitive inhibitor is reducing the amount of active enzyme at lower concentrations of substrate. When the amount of enzyme is reduced, one must have more substrate to supply the reduced amount of enzyme sufficiently to get to Vmax/2.

It is worth noting that in competitive inhibition, the percentage of
inactive enzyme changes drastically over the range of [S] values
korišteni. To start, at low [S] values, the greatest percentage of the
enzyme is inhibited. At high [S], no significant percentage of
enzyme is inhibited. This is not always the case, as we shall see
in non-competitive inhibition.


What's The Science Behind Compression Tights Helping You Run?

Tights may be "tight," as in slang for stylish and cool. But do compression tights really help you run faster or further? Some runners say yes, yet a study presented at the recent American College of Sports Medicine annual meeting in Denver, Colorado, found the evidence thinner than the nylon and spandex form-fitting legwear. However, don't run away from tights just yet.

Keep in mind that this latest study was a presentation at a meeting and not yet a published paper. Presenting a study at a scientific meeting is like a successful marriage proposal. It suggests a commitment, but lots can happen between the engagement and actually walking down the aisle. So, consider the results as preliminary before they actually go through thorough scientific peer review. Ajit Chaudhari and his colleagues from the physical therapy department at Ohio State University conducted the study. Nike provided funds and two sets of prototype compression tights. The researchers had 17 experienced male distance runners run on a treadmill for 30 minutes at high-intensity speeds wearing three different sets of clothes: running shorts, low-compression tights and high-compression tights (not all at once, but different sets on different runs). The results? The compression tights did reduce the amount of muscle vibration in their legs, as measured by special reflectors. However, the tights did not seem to affect muscle strength or how high the runners could jump before and after the run. Here's a CBS report on the study:

Before you jump or run to conclusions, the study did have various limitations. Thirty minutes is not a long time, 17 subjects is not a lot of people, and 17 men is not a whole lot of women. Could the effects take longer than 30 minutes or a single run to accrue? Could compression tights have different effects with different sizes, shapes and ages of people? Could running experience or injury history matter?

What, then, are the theories behind wearing tights to run? One theory is less muscle vibration leads to less muscle fatigue. Think of your leg muscles as a soccer team. If some of your team members are busy running in random directions or vibrating (which would be very concerning) on the field, your team is less likely to achieve its goals, which is basically scoring goals. Tights (again, in theory) may reduce vibration and keep all your muscles focused on the task at hand (or, rather, foot) and be more efficient and last longer. Another theory is that the tights can help the blood flow in your legs by squeezing your veins so that blood returns to your heart faster. (In this case, think of your legs as tubes of toothpaste. An extra squeeze gets things inside your legs moving more.) Better circulation brings more oxygen to your muscles and clears away the stuff that makes your muscles sore and weaker, such as lactic acid and fluid buildup. A third theory is that tights can keep your legs warm, which prevents injury. This theory treats your legs as a car engine. A colder engine may be more likely to stall. Also, in theory, the tights could make your legs more aerodynamic, especially if you have a lot of leg hair (I mean a lot).

Now that you are imagining your legs as a very hairy tube of toothpaste with a car engine and a soccer team, what's the scientific evidence behind these theories? Well, some of these claims don't just come out of thin air, such as the supposed benefits of putting wasp nests in your vagina. In fact, compression garments are routinely used as medical devices. Doctors do commonly prescribe compression stockings to prevent or reduce leg swelling. Patients with circulation problems or at risk for blood clots often wear such stockings. Now compression stockings for medical use typically look a bit different from running tights with differing compositions of nylon, cotton, spandex or natural rubber. Therefore, you may want to double-check before you buy medical compression stockings to go running, just like you want to make sure a bra is really a sports bra before you wear it to the gym. But both types of tights work primarily through a similar mechanism: compression.

In elite athletic competitions, even very small improvement in performance could make a difference. . [+] (Photo: Shutterstock)

Nonetheless, medical use to prevent or treat disease is not exactly the same as sports performance use. The published science to support claims about tights improving athletic performance is still barely out of the starting gate. A systematic review of existing published scientific studies appeared in the December 2016 issue of Sports Medicine. Based on this review, scientific studies that can be found in the major scientific databses such as PubMed, MEDLINE, SPORTDiscus and Web of Science have not shown significant improvements in the following measures: running performance (such as times for half-marathons, 15-km trail running, 5- and 10-km runs and 400m sprints), oxygen uptake, blood lactate concentrations, blood gas kinetics, heart function (including heart rate, cardiac output, cardiac index and stroke volume) and leg strength after running. However, published studies did show small improvements in the time to exhaustion, running economy, clearance of blood lactate, perceived exertion, maximal voluntary isometric contraction, peak leg muscle power immediately after running and markers of muscle damage and inflammation. Moreover, compression garments did seem to moderately affect body core temperature and significantly affect post-exercise leg soreness and how long runners could go before suffering muscle fatigue. For example, a study published in the Journal of Strength and Conditioning Research tried to determine whether wearing compression socks for 48 hours after running a marathon can help with recovery. The study enlisted 33 runners to complete a treadmill running test two weeks before and two weeks after running marathons. Runners who had worn the compression socks for the two days after the marathon performed better on the treadmill test. Therefore, in addition to holding your vibrating leg muscles, tights do hold some promise, but more published scientific studies are necessary to make stronger conclusions.

The other issue is: How much do compression tights affect your head? No, I am not suggesting wearing these leggings around your head. Instead, does wearing compression tights make you feel better or more athletic? Psychology is such a major part of sports performance. Just ask anyone who has "choked" or underperformed during a game. Feeling better may make you run faster.

Moreover, there may be different times and places for compression tights. During warm weather, compression tights may not necessarily be that much better than going bare-legged when running (with the emphasis on the word "legged"). However, when it is too cold outside to go bare (again, bare-legged) while running, tights could work better than bulkier clothes such as sweatpants.

The bottom line: hang tight for more scientific studies to emerge before drawing any strong conclusions about athletic performance. In the meantime, so far, based on scientific studies, tights don't seem to hurt running performance and could have some benefits. So if they make you feel better, you can afford them and you don't mind putting them on and taking them off, why not wear them?


Sadržaj

Isozymes were first described by R. L. Hunter and Clement Markert (1957) who defined them as different variants of the same enzyme having identical functions and present in the same individual. [1] This definition encompasses (1) enzyme variants that are the product of different genes and thus represent different loci (described as isozymes) and (2) enzymes that are the product of different alleles of the same gene (described as allozymes). [2]

Isozymes are usually the result of gene duplication, but can also arise from polyploidisation or nucleic acid hybridization. Over evolutionary time, if the function of the new variant remains identičan to the original, then it is likely that one or the other will be lost as mutations accumulate, resulting in a pseudogene. However, if the mutations do not immediately prevent the enzyme from functioning, but instead modify either its function, or its pattern of expression, then the two variants may both be favoured by natural selection and become specialised to different functions. [3] For example, they may be expressed at different stages of development or in different tissues. [4]

Allozymes may result from point mutations or from insertion-deletion (indel) events that affect the coding sequence of the gene. As with any other new mutations, there are three things that may happen to a new allozyme:

  • It is most likely that the new allele will be non-functional—in which case it will probably result in low fitness and be removed from the population by natural selection. [5]
  • Alternatively, if the amino acid residue that is changed is in a relatively unimportant part of the enzyme (e.g., a long way from the active site), then the mutation may be selectively neutral and subject to genetic drift. [6]
  • In rare cases, the mutation may result in an enzyme that is more efficient, or one that can catalyse a slightly different chemical reaction, in which case the mutation may cause an increase in fitness, and be favoured by natural selection. [6]

An example of an isozyme is glucokinase, a variant of hexokinase which is not inhibited by glucose 6-phosphate. Its different regulatory features and lower affinity for glucose (compared to other hexokinases), allow it to serve different functions in cells of specific organs, such as control of insulin release by the beta cells of the pancreas, or initiation of glycogen synthesis by liver cells. Both these processes must only occur when glucose is abundant.

1.) The enzyme lactate dehydrogenase is a tetramer made of two different sub-units, the H-form and the M-form. These combine in different combinations depending on the tissue: [7]

2.) Isoenzymes of creatine phosphokinase: [7] Creatine kinase (CK) or creatine phosphokinase (CPK) catalyses the interconversion of phospho creatine to creatine .

CPK exists in 3 isoenzymes. Each isoenzymes is a dimer of 2 subunits M (muscle) , B (brain) or both [7]

Isoenzyme Podjedinica Tissue of Origin
CPK1 BB Mozak
CPK2 MB Srce
CPK3 MM Skeletni mišić

3.) Isoenzymes of alkaline phosphatase: [7] Six isoenzymes have been identified. The enzyme is a monomer, the isoenzymes are due to the differences in the carbohydrate content (sialic acid residues). The most important ALP isoenzymes are α1-ALP , α2-heat labile ALP , α2-heat stable ALP , pre-β ALP and γ-ALP. Increase in α2-heat labile ALP suggests hepatitis whereas pre-β ALP indicates bone diseases.

Isozymes (and allozymes) are variants of the same enzyme. Unless they are identical in their biochemical properties, for example their substrates and enzyme kinetics, they may be distinguished by a biochemical assay. However, such differences are usually subtle, particularly between allozymes which are often neutral variants. This subtlety is to be expected, because two enzymes that differ significantly in their function are unlikely to have been identified as isozymes.

While isozymes may be almost identical in function, they may differ in other ways. In particular, amino acid substitutions that change the electric charge of the enzyme are simple to identify by gel electrophoresis, and this forms the basis for the use of isozymes as molecular markers. To identify isozymes, a crude protein extract is made by grinding animal or plant tissue with an extraction buffer, and the components of extract are separated according to their charge by gel electrophoresis. Historically, this has usually been done using gels made from potato starch, but acrylamide gels provide better resolution.

All the proteins from the tissue are present in the gel, so that individual enzymes must be identified using an assay that links their function to a staining reaction. For example, detection can be based on the localised precipitation of soluble indicator dyes such as tetrazolium salts which become insoluble when they are reduced by cofactors such as NAD or NADP, which generated in zones of enzyme activity. This assay method requires that the enzymes are still functional after separation (native gel electrophoresis), and provides the greatest challenge to using isozymes as a laboratory technique.

Isoenzymes differ in kinetics (they have different KM i Vmax vrijednosti).


Method of Initial Rates

The rate law can be determined by the method of initial rates. In this method, the experiment is performed multiple times, only changing the concentration of one reactant for each run while keeping other variables constant. The rate of the reaction is measured for each run to determine the order of each reactant in the rate law.

For example, consider the following initial rate data for the reaction:

For trial 1 and 3, the concentration of NO is kept constant while the concentration of H2 is doubled. As a result, the initial rate of reaction also doubled (think of it as 2 1 ), so you can conclude y = 1. For trial 1 and 2, the concentration of NO is doubled while the concentration of H2 remains constant. The result of this change is that the initial rate quadrupled (think of it as 2 2 ). You can therefore conclude x = 2.

The rate law for this reaction is therefore:

And the reaction is first order in H2 i second order in NO.


Gledaj video: Catalytic Efficiency of Enzymes kcatKm (Srpanj 2022).


Komentari:

  1. Shaktiktilar

    Oprostite na onome što sam ovdje da se miješam ... u posljednje vrijeme. Ali oni su vrlo bliski temi. Oni mogu pomoći u odgovoru.

  2. Macnair

    I would say about the monumentality, grandeur of some plots. And I would call it - unfiltered real. In my opinion, beauty is still something else: the best, the purest, the chosen one, which makes you tremble and be amazed. You can find beauty in everything, but everything in a crowd is not beauty. IMHO.

  3. Rafiki

    Postoji web mjesto na pitanju zanimljivo.

  4. Zulkiramar

    When will the new articles appear? And then a month has passed. Want something new.



Napišite poruku