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Km

La costante di Michaelis, Km, è un parametro dell'equazione di Michaelis-Menten. Km è uguale alla concentrazione del substrato dove la corrispondente velocità di reazione è ½ • Vmax. Un enzima con una bassa Km, quindi, raggiunge la metà della sua velocità massima ad una bassa concentrazione di substrato, mentre un enzima con un alta Km ha bisogno di alte concentrazioni di substrato per raggiungere questa velocità. È stato dimostrato in modo sperimentale che il Km di un enzima è solitamente vicino alla concentrazione cellulare del suo substrato. Per una reazione enzimatica che coinvolge 2 passi, dove il secondo passo è limitante, Km è approssimativamente uguale alla costante di dissociazione del complesso ES. In questo caso, un basso Km implica un'alta affinità per il substrato; tuttavia questa interpretazione di Km è valida solo per alcuni enzimi [1].

La figura 1.a mostra un grafico delle velocità iniziali di una reazione enzimatica tracciata in funzione della concentrazione del substrato, che ha la concentrazione del substrato sull'asse x e la velocità di reazione sull'asse y. Una curva di Michaelis-Menten è adattata al grafico come una curva che aumenta velocemente e poi si stabilizza poco dopo. I dati sono segnati con punti e una linea tra loro è disegnata in blu. Il grafico mostra che all'aumentare della concentrazione del substrato, aumenta anche la velocità di reazione. L'aumento della velocità di reazione è rapido all'inizio della reazione, ma quando la concentrazione del substrato aumenta ulteriormente, la velocità di reazione rallenta e la curva inizia a stabilizzarsi. A questo punto, la reazione si avvicina alla sua velocità massima, che è segnata sul grafico come V max. Anche ½ • V max è segnata sul grafico, dove la reazione ha raggiunto il 50% della sua velocità massima. Una terza variabile sul grafico è il k m che è uguale alla concentrazione di substrato dove la velocità di reazione è ½ • V max. Sotto c'è la figura 1.b che mostra un'illustrazione dell'equazione di Lineweaver-Burk adattata a una doppia trasformazione reciproca di un dataset cinetico enzimatico. Il grafico mostra 1 diviso per la concentrazione del substrato sull'asse delle x e 1 diviso per V sull'asse delle y, mostra anche una linea retta crescente adattata al dataset. Sulla linea ci sono l'intersezione y segnata con una freccia dove la linea incontra l'asse y e l'intersezione x segnata con una freccia dove la linea incontra l'asse x. Inoltre, c'è l'interpretazione della pendenza della regressione, segnata sulla linea con un marcatore rosso

Figura 1: Figura 1.a; Equazione di Michaelis-Menten adattata a un grafico delle velocità iniziali in funzione della concentrazione del substrato. Quando la concentrazione del substrato è uguale a Km, la velocità di reazione è ½*Vmax. Figura 1.b; Un'illustrazione dell'equazione di Lineweaver-Burk adattata a una doppia trasformazione reciproca di un set di dati cinetici enzimatici.

L'equazione Lineweaver-Burk

Esistono diversi metodi per determinare il Km. Il metodo più diretto è quello di tracciare V0 in rapporto a [S] e usare il software di adattamento della curva per adattare direttamente l'equazione di Michaelis-Menten. Tuttavia, alcune trasformazioni permettono la determinazione tramite regressione lineare, e queste trasformazioni sono anche utili quando si analizza l'inibizione dell'enzima. Sono possibili diverse trasformazioni; tuttavia, una semplice si ottiene prendendo il reciproco su entrambi i lati dell'equazione di Michaelis-Menten. Questo porta alla seguente espressione, chiamata equazione di Lineweaver-Burk:

1/V0 = 1/Vmax + Km/Vmax • 1/[S]

Questa equazione mostra che un grafico di 1/V0 contro 1/[S] dovrebbe dare un grafico che può essere adattato da una linea retta con l'intercetta y 1/Vmax e la pendenza Km/Vmax. Così, Km può essere ottenuto usando la regressione lineare. La figura 1.b mostra un'illustrazione di come interpretare la pendenza e le intersezioni su un grafico Lineweaver-Burk. [1]

Altre trasformazioni

Da notare che la trasformazione Lineweaver-Burk non è l'unica opzione. Per esempio, anche un grafico di [S]/V0 contro [S] (un grafico di Hanes-Woolf) risulterà in una linea retta [2]. Tuttavia, in questo caso, useremo la trasformazione Lineweaver-Burk.

Fonti

  1. Lehninger, Albert L.; Nelson, David L.; Cox, Michael M. (2008). Principles of Biochemistry (5th ed.). New York, NY: W.H. Freeman and Company. ISBN 978-0-7167-7108-1.

  2. Atkins, G.L. and Nimmo, I.A. (1975) A comparison of seven methods for fitting the Michaelis-Menten equation. Biochem. J. 149, 775-777.

Velocità di reazione iniziale

Vmax

Panoramica della teoria

Referred from:

Articolo
ADH