F23 Flashcards
Michaelis-Menten-kinetik og allosteri
Hvad er enzym primær funktion?
Primær funktion
- Accelerere reaktioners hastighed eller velocitisere
Kinetisk beskrivelse for deres aktivitet, bruges til at kvantificerer kinetiske parametere, f.eks. hvor hurtigt den opererer ved substratkoncentrationer og hvilke substrater er bedre.
hvad er allosterisk ezymer?
Består af flere subunits
Funktion
- Forebygger kaos ved regulering
- Tillader effektivt integration af metabolisme.
- De kan også være informatinos senorere
- De sender signaler i miljøet, som tillader dem at ændre hastigheden af reaktioner, pga. den metaboliskiske behov en celle har og facilitere kooridantion af mange forskellig pathways.
hvad er enzym kinetik?
Viden om hastighed af enzymkatakyserede reaktioner
hvad er velocity (V)?
Hastighed for en kemisk reaktion.
A→P
V er hastigheden for reaktionen er: er kvantiteten af reaktant A, som forsvinder ved et specifikt enhed af tid t. den er ækvivalent til velociteten af tilblivelsen af produkt P eller kvantiteten af produkt P, som tilbliver ved en specifik enhed af tid.
V=-d[A]/dt=d[P]/dt
d: øgning i substratkoncentrationen eller mindskningen af produktkoncentrationen
derved er er velociteten af reaktionen ækvivalent til koncentrationen af A ved proportional konstant k (rate konstant/hastighedskonstant)
V=k[A]
Der findes forskellige ordner af i forholdt til velociteten. Både første- anden- og nul orden reaktioner.
hvad er førsteorden reaktion?
V er direkte proportional med reaktantens koncentration
Har enheden s-1.
V=k[A]
hvad er andenorden reaktioner?
Mange biokemiske reaktioner er biomolekylær: de inkludere 2 reaktanter.
2 A →P
Eller
A+B→P
Korresponderende hastighedsligninger:
V=k[A]^2
Og
V=k[A][B]
Har enheden M-1 s-1.
Pseudo-first order reaktioner: Nogle gange kan andenordens reaktioner ligne førsteordens reaktioner. Hvis koncentrationen B er større end A og hvis A er tilstede i meget små mængder, vil reaktionen være af førsteorden med respekt for A. derved vil den ikke være afhængig af koncentrationen af B men af A.
hvad er Pseudo-first-order reaktion?
Nogle gange kan andenordens reaktioner ligne førsteordens reaktioner. Hvis koncentrationen B er større end A og hvis A er tilstede i meget små mængder, vil reaktionen være af førsteorden med respekt for A. derved vil den ikke være afhængig af koncentrationen af B men af A.
hvad er nul ordens reaktion?
- Hastigheden er uafhængig af reaktantkoncentration.
- Under specifikke vilkår.
hvad er Michaelis-Menten lingning?
E+s■(k1@⇌@k-1)ES■(k2@⇌@k-2)E+P
k1: hastighedskonstanten for dannelse af enzymsubstratet ES
k2: hastighedskonstanten for dannelse af produkt P
k-1 og k-2: er hastigheds konstanter for de modsatte reaktioner
dvs.
Mængden af produkt formet er bestemt som en funktion af tid for en serie af substratkoncentrationer.
ved øgelse af tid sker der øgelse af koncentration af produkt.
Dog ved ækvivalente mænfder af både reaktanter of produkt vil der være lige store koncentrationer af både produkt og reaktanter. Enzymet vil stadig være aktivt.
Ved aproximering at dannelse af produkt måles i mol pr. sekund og ved t=o er der [P]=0.
E+s■(k1@⇌@k-1)ES■(k2@⇌@)E+P
Enzym E kombineres med substrat S og danne kompleks ES, ved en hastighedskonstant på k1. derved har ES komplekset to muligheder; enten kan de deles igen i de to komplekser ved hastighedskonstant k-1, eller det kan danne produkt P ved hastighedskonstant k2.
Det specifikke ES kompleks er nødvendigt intermediate for katalysen. Enzymer skal binde til substrat inden de katalysere reaktionen. Beskriver variation af enzymaktivitet som en funktion af substratkoncentration. V_0=V_max ([S])/([S]+K_M ) Hvor KM er defineret som K_M=(k_(-1)+k_2)/k_1
Ved lav substratkoncentration:
Når [S] er lavere end KM,
er velociteten direkte proportional med substratkoncentrationen;
V_0=V_max/K_M *[S]
Ved høj substratkoncentration
Når [S] er højere end KM
V_max≈V_0
Velociteten er på max
Velociteten af uafhængig af substratkoncentrationen.
Dvs. alle enzymer er bundet til substrat, hvorved det ike påvirkes af yderligere tilførsel af substrat.
Dvs. enzymreaktionen opføere sig som nul-orden reaktion kinetik.
Dvs. enzymet er mættet.
Når V_0=V_max/2
Er [S]=K_M
Dvs. KM er ækvivalent til substratkoncentrationen, når reaktionen har nået halvdelen af den dens velocitets maximum(V_max)
hvad er Km?
KM:
- er en hastighedskonstant kaldet Michaelis konstant.
- Er unik for hvert enzym
- er uafhængig af enzymkoncentration
- beskriver egenskaber for enzymsubstrat interaktioner
- er forskellige for enzym som kan bruge forskellige substrater.
- Brues til at karakterisere enzymkatalyseret reaktion.
- KM og Vmax er noget af det første man undersøger ved en enzymkatalyseret reaktion.
- Er afhængig af pH, temp. Og ionisk styrke.
- Kan angive eller give et indblik i, hvor meget substrat (koncentration) der skal bruges for enzymet til at lave en signifikant catalyse. (også i vivo, hvorved det antages, at enzymer har en signifikant aktivitete til substratkoncentrationen, som er tilgængelig i cellen)
- [S] = KM
Enzym viser signifikant akvitivet
Er følsom overfor ændringer i forholdende omkring den (substratkoncentration) - [S]<KM
Enzym viser lille aktivitet
Er følsom overfor ændringer i substratkoncentration - [S]>KM
Enzym er meget aktiv katalytisk
Er ikke sensitiv overfor ændringer i substratkoncentrationen. - Dvs. ved normal substratkoncentration, som er omkring KM, enzym har et signifikant aktivitet (½ Vmax) men er også sensitiv overfor ændringer i substratkoncentration.
KM er enzymets Michaeliskonstant. Konstanten er et mål for, hvor nemt et bestemt enzym binder til sit substrat (kaldes også for enzymets affinitet).
Hvad er Vmax?
kan findes når alle enzymer (total enzym eller ET) er bundet til et substrat (S):
V_max=k_2 〖[E]〗_T
er direkte afhængig af enzymkoncentration.
Kan aldrig opnås som efterstræbes.
Den maksimale velocitet, som Vmax viser, antyder turnover antal for et enzym, som er antal af subtrat molekyler, som et enzym kan konvertere til et produkt pr. enheder tid, når et enzym er fuldt mættet med substrat. Turnover antal er ækvivalent til hastighedkonstant k2, som også kaldes kcat, for hastigheden af katalyse.
Vis den totale koncentration af aktive site ([E]T) er kendt;
V_max=k_2 〖[E]〗_T
Og dermed
k_2=V_max/[E]_T
Hver katalyseret reaktion finder sted i et tidsinterval, som er ækvivalent med (generelt) 1/k2.
De flester turnover antal, for de fleste enzymer med deres fysiologiske substrat, mellem 1-10^4 pr. sekund.
hvad er Lineweaver-Burk plot?
Dobbel reciprokke plot
Vmax og KM kan findes ved hastigheder af katalyse målt ved forskellige koncentrationer af subtrat. .
Ved at tage det reciprokke af denne ligning:
V_0=V_max ([S])/([S]+K_M )
Fås Lineweaver-Burk plot
1/V_0 =K_M/V_max *1/S+1/V_max
Danner linær linje
Skæring med y-aksen: 1/V_max
Skæring med x-aksen: 1/K_M
Hældning (slope): a=K_M/V_max
Dog bruges denne metode sjældent, da den er sensitiv for fejl.
Celle og substrat?
De fleste enzymer er ikke mættede in vivo.
Dvs. under fysiologiske forhold er koncentrationen af substrat mellem 10%-50% af KM,
[S]/KM forhold er typisk mellem 0,01 og 1,0.
Når [S]≪KM
Er enzymatisk hastighed meget mindre end kcat (k2), hvorved de fleste aktive site er ikke i brug. Under disse cellulære forhold kan denne ligning bruges
V_0=k_cat/K_M [E] 〖[E]〗_T
Dvs. ved disse forhold ([S]≪KM) er de fleste aktive sites tomme, og stor koncentration af frie enzymer [E], som er næsten ækvivalent til den totale koncentration af enzymer 〖[E]〗_T dvs.
V_0=k_cat/K_M [S] 〖[E]〗_T
Dvs. den katalytiske hastighed er afhængig af Kcat/Km, [S] og 〖[E]〗_T værdierne.
Derved er kcat/KM hastighedskonstant for interaktion for S og E. dette kaldes den specifikke konstant (kcat/KM], som måler den katalytiske effektivitet, da den måler både den katalytske hastighed for det specifikke subtrat (kcat) og naturen af enzym-substrat interaktion (KM).
Dvs. ved brug af den specifikke konstant kan man finde ud af enzymet præference for substrater. Jo støre specifik konstant, jo bedre kan enzymet lide substratet.
Noter:
Forholdet mellem kcat/KM er afhængig af k1, k-1 og kcat.
Forholdet mellem kcat/KM har en grænse, som sættes af kinetisk perfektion. Deres katalytiske velocitet er begrænses kun af hastigheden for, hvor sandsynligt det er at de møder substrat i opløsningen.
hvordan fungerer Biokemiske reaktioner med flere substrater ?
De fleste enzymer bruger flere subtrater og danner flere produkter (ofte 2 af hver)
A+B→P+Q
Ofte overfører de en funktionel gruppe
Disse kan opdeles 2 kategorier: sequentiale reaktioner og dobbel-displacemtnt (ping-pong) reaktioner
hvad er sequential reaktion?
- Alle substrater skal bindes til enzymet, før noget produkt kan frigives.
- Dvs. der dannes et ternary kompleks med substrater og enzym.
- Der findes 2 typer: ordnet (de binder i en specifik rækkefølde) og tilfældig.
hvad er dobbel-displacement reaktion?
- Et eller flere produkter frigøres inden alle substrater binder til enzym.
- Eksistensen af substitueret enzym intermediate (hvor enzymet er midlertidigt modificeret) .
- Produkter og substrater ligner at de bouncher på og af hinanden (ping-pong).
