קינטיקה של תגובות אנזימטיות. תלות בקצב התגובות האנזימטיות בריכוז המצע, במדיום ובטמפרטורה. משוואת מיכאליס-מנטן והפרמטרים שלה. תכונות כלליות של אנזימים

קינטיקה של תגובה אנזימטית

בוחן את דפוסי הזרימה בזמן של p-tions אנזימטיים, כמו גם את המנגנון שלהם; פֶּרֶק קינטיקה כימית.

מְזַרֵז מחזור ההמרה in-va S (סובסטרט) לתוצר P תחת פעולת האנזים E ממשיך עם היווצרות של תוצר ביניים. קשר איקס אני:

איפה קי-קבועי קצב של שלבים יסודיים בודדים, היווצרות קומפלקס מצע של אנזים X 1 (ES, Michaelis complex).

ב-t-re נתון, קצב ה-p-tion תלוי בריכוזי האנזים, הסובסטרט והרכב המדיום. ישנן קינטיקה נייחת, טרום נייחת והרפיה של p-tions אנזימטיים.

קינטיקה נייחת.במצב נייח ב-Comm. (dX אני/dt= 0, i = 1, ..., נ) ועם עודף של מצע , כאשר [S] 0 ו- [E] 0 הם הריכוזים ההתחלתיים, בהתאמה. סובסטרט ואנזים, הקינטיקה של התהליך מאופיינת ברמה קבועה, בלתי משתנה בזמן, של ריכוזים ביניהם. comp., והביטוי לקצב התהליך v 0, נקרא למהירות נייחת ראשונית, יש את הצורה (משוואת מיכאליס-מנטן):

(1)

שבו הערכים k cat ו ק מ ->פונקציות של קבועי הקצב של שלבים יסודיים וניתנות על ידי המשוואות:

הערך של k cat שקוראים לו קטליטי יעיל. קצב תהליך קבוע, פרמטר ק מ ->מיכאליס קבוע. הערך של k cat נקבע לפי הכמויות מקסימום שלבים איטיים קטליטיים. מחוזות ולפעמים נקראים. מספר הסיבובים של האנזים (מערכת האנזים); k חתול מאפיין את מספר הקטליטי. מחזורים המבוצעים על ידי מערכת האנזים ליחידת זמן. נאיב. נפוץ, בעל ערך של k cat. עבור ספציפי. מצעים בטווח של 10 2 -10 3 s -1. ערכים אופייניים של קבוע מיכאליס נמצאים בטווח 10 -3 - 10 -4 M.

בריכוזים גבוהים של המצע, כאשר כלומר, קצב ה-p-tion אינו תלוי בריכוז המצע ומגיע לערך קבוע, הנקרא. מקסימום מְהִירוּת. מבחינה גרפית, משוואת מיכאליס-מנטן היא היפרבול. ניתן לבצע ליניאריזציה בשיטת ההדדיות הכפולה (שיטת Lineweaver-Burk), כלומר לבנות את התלות של 1/v ב-1/[S] 0 , או שיטות אחרות. לצורה הליניארית של המשוואה (1) יש את הצורה:

(2)

זה מאפשר לך לקבוע באופן גרפי את הערכים ק מו-v max (איור 1).

אורז. 1. גרף של הטרנספורמציה הליניארית של משוואת Michaelis - Menten בהדדיות כפולה (לפי Lineweaver - Burke).

ערך ק מ >שווה מספרית לריכוז המצע, שבו קצב ה-p-tion שווה, לפיכך ק ממשמש לעתים קרובות כמדד לזיקה של הסובסטרט והאנזים, אבל זה נכון רק אם

כמיות ק מ >ו משתנה בהתאם לערכי ה-pH. זה נובע מהיכולת של קבוצות מולקולת האנזים המעורבות בקטליזה לשנות את מצב היינון שלהן ובכך את הקטליטי שלהן. יְעִילוּת. במקרה הפשוט ביותר, שינוי ב-pH מוביל לפרוטונציה או דה-פרוטונציה של לפחות שתי קבוצות מייננות של האנזים המעורבים בקטליזה. אם במקרה זה רק צורה אחת של קומפלקס האנזים-סובסטרט (למשל, ESH) מתוך שלוש אפשריות (ES, ESH ו-ESH 2) מסוגלת להפוך לתוצר תמיסה, אזי מתוארת התלות של הקצב ב-pH. על ידי ה-f-loy:

איפה f= 1 + / ו ו" = 1 + +K" b/>-ט. שקוראים לו פונקציות pH של Michaelis, ו ק א, ק בו K" a, K" b ->קבועי יינון קבוצתיים a ו-b, בהתאמה. חינם מתחם אנזים ואנזים-סובסטרט. בקואורדינטות lg - pH תלות זו מוצגת באיור. 2, והמשיקים של שיפועים של המשיקים לענפים העולים, הבלתי תלויים ב-pH ויורדים של העקומה צריכים להיות +1, 0 ו-1, בהתאמה. מגרף כזה אפשר לקבוע את הערכים RK אקבוצות המעורבות בקטליזה.

אורז. 2. תלות של הקטליטי קבועים מ-pH ללוגריתמי. קואורדינטות.

קצב ה-p-tion האנזימטי אינו תמיד כפוף למשוואה (1). אחד המקרים הנפוצים ביותר - השתתפות במחוז אלוסטרי. אנזימים (ראה מווסת אנזימים)עבור to-ryk התלות של דרגת הרוויה של האנזים ב-[S] 0 אינה היפרבולית. תו (איור 3). תופעה זו נובעת מקואופרטיביות של קשירת המצע, כלומר כאשר הקישור של סובסטרט לאחד מאתרי המקרומולקולה של האנזים עולה (קואופרטיביות חיובית) או מפחית (שיתופיות שלילית) זיקה למצע של אתר אחר.

אורז. H תלות של מידת הרוויה של האנזים עם הסובסטרט בריכוז המצע עם שיתוף פעולה חיובי (I) ושלילי (II), וכן בהיעדרו (III).

קינטיקה יוקרתית.עם ערבוב מהיר של תמיסות אנזים ומצע במרווח זמן של 10 -6 -10 -1 שניות, ניתן להבחין בתהליכים חולפים הקודמים להיווצרות מצב נייח יציב. במצב טרום נייח זה, כאשר משתמשים בעודף גדול של המצע, המערכת הדיפרנציאלית. ur-tion, המתאר את הקינטיקה של תהליכים, הוא ליניארי. הַחְלָטָה מהסוג הזהמערכות של דיפרנציאלים ליניאריים. ur-tion ניתן על ידי סכום האיברים האקספוננציאליים. אז, לקינטיקה תכנית שהוצגה לעיל, לקינטיקה של הצטברות המוצר יש את הצורה:

היכן ש אני ->, b ו-n ->פונקציות של קבועי קצב אלמנטריים; -שורשים של המאפיין המקביל. ur-tion.

ההדדיות של , נקרא. מאפיין זמן עיבוד:

עבור p-tion, זורם בהשתתפות nintermediate. Comm., אתה יכול לקבל nאופייני. פִּי.

חקר הקינטיקה של המחוז האנזימטי במצב טרום נייח מאפשר לך לקבל מושג על המנגנון המפורט של קטליטי. מחזור וקבע את קבועי הקצב של השלבים היסודיים של התהליך.

באופן ניסיוני, הקינטיקה של התמיסה האנזימטית במצב טרום נייח נחקרת בשיטת סילון עצור (ראה איור. שיטות קינטיות סילון),המאפשר לערבב את מרכיבי המחוז בתוך 1 אלפית השנייה.

קינטיקה של הרפיה.עם השפעה מטרידה מהירה על המערכת (שינויים ב-t-ry, לחץ, שדות חשמליים), הזמן שלוקח למערכת להשיג שיווי משקל או מצב נייח חדש תלוי במהירות התהליכים הקובעים את הקטליטי. מחזור אנזימטי.

מערכת המשוואות המתארת ​​את הקינטיקה של התהליך היא ליניארית אם התזוזה ממיקום שיווי המשקל קטנה. הפתרון של המערכת מוביל לפירוק התלות של ריכוזי הרכיבים. שלבי התהליך בצורה של סכום של מונחים אקספוננציאליים, שהמעריכים שלהם הם בעלי אופי של זמני הרפיה. תוצאת המחקר היא ספקטרום זמני הרפיה התואם למספר המרווחים. קוממיות מעורבת בתהליך. זמני ההרפיה תלויים בקבועי הקצב של השלבים היסודיים של התהליכים.

שיטות הרפיהקינטיקה מאפשרת לקבוע את קבועי הקצב של שלבים יסודיים בודדים של הטרנספורמציה של תוצרי ביניים. שיטות ללימוד קינטיקה של הרפיה שונות. רזולוציה: קליטת אולטרסאונד - 10 -6 -10 -10 s, קפיצת טמפרטורה - 1O -4 -10 -6 s, שיטה חשמלית. דחף - 10 -4 -10 -6 שניות, קפיצת לחץ - 10 -2 שניות. בחקר הקינטיקה של p-tions אנזימטיים, היישום נמצא בשיטת קפיצת הטמפרטורה.

מקרו-קינטיקה של תהליכים אנזימטיים.פיתוח שיטות להשגת זרזים הטרוגניים על ידי אימוביליזציה של אנזימים בפירוק. מדיה (ראה אנזימים משותקים) חייב את ניתוח הקינטיקה של תהליכים תוך התחשבות בהעברת המסה של המצע. הסדירות של הקינטיקה של p-tions נחקרה באופן תיאורטי וניסיוני, תוך התחשבות בהשפעות של שכבת הדיפוזיה ולמערכות עם קשיים תוך-דיפוזיה בהפצת האנזים בתוך הנשא.

בתנאים שבהם הקינטיקה של התהליך מושפעת מהעברת הדיפוזיה של המצע, קטליטי. יעילות המערכת יורדת. מקדם היעילות שווה ליחס של צפיפות זרימת המוצר בתנאי הזרימה של המחוז האנזימטי עם ריכוז מצע מופחת דיפוזיה לזרימה, שיכול להתממש בהיעדר מגבלות דיפוזיה. באזור הדיפוזיה הטהור, כאשר קצב התהליך נקבע על ידי העברת המסה של המצע, גורם היעילות עבור מערכות עם עיכוב דיפוזיה חיצוני עומד ביחס הפוך למודול הדיפוזיה:

איפה עובי שכבת דיפוזיה, D - מקדם. דיפוזי מצע.

למערכות עם האטה תוך-דיפוזיה ב-p-tions מסדר ראשון

איפה פ ט- מודול חסר מימד (מודול Thiele).

בעת ניתוח הקינטיקה סדירות בכורי תסיסה רחבים תיאורטיים. ולהתנסות. פותחו מודלים "אידיאליים" של כורים, כור זרימה (כור זרימה של ערבוב אידיאלי), כור זרימה עם עקירה אידיאלית, כור ממברנה.

קינטיקה של תהליכים פוליאנזימטיים.בגוף (תא), אנזימים אינם פועלים בבידוד, אלא מזרזים את שרשראות הטרנספורמציה של מולקולות. R-tion במערכות פוליאנזימטיות עם קינטיקה. ניתן לראות נקודות מבט עקביות. תהליכים, ספציפיים תכונה של to-rykh היא האנזימים של כל אחד מהשלבים:

איפה , בהתאמה מקסימום, מהירות תהליך וקבוע מיכאליס אניהשלב המחוזי, בהתאמה.

תכונה חשובהתהליך - האפשרות להיווצרות מצב נייח יציב. התנאי להתרחשותו יכול להיות אי השוויון > v 0 , כאשר v 0 הוא קצב השלב המגביל, המאופיין בקבוע הקצב הקטן ביותר ובכך קובע את הקצב של הרצף כולו. תהליך. במצב נייח, ריכוז המטבוליטים לאחר השלב המגביל קטן מקבוע מיכאליס של האנזים המקביל.

ספֵּצִיפִי קבוצה של מערכות פוליאנזימטיות מורכבת ממערכות המבצעות חמצון.-שחזור. p-tion בהשתתפות נשאי אלקטרונים חלבוניים. נושאים טופס ספציפי. מבנים, קומפלקסים בעלי רצף העברת אלקטרונים דטרמיניסטי. קִינֵטִי התיאור של מערכות כאלה נחשב כמשתנה מצב עצמאי של מעגלים עם פירוק. דרגת אוכלוסיית האלקטרונים.

יישום.פ.ר. נעשה שימוש נרחב בפרקטיקה מחקרית לחקר מנגנוני הפעולה של אנזימים ומערכות אנזימים. תחום משמעותי למעשה במדעי האנזים הוא אנזימולוגיה הנדסית,פועל עם המושגים של F. r. לאופטימיזציה של הביוטכנול. תהליכים.

מוּאָר.: Poltorak O. M., Chukhrai E. S., Physical and Chemical Bases of Enzymatic Catalysis, M., 1971; Berezin IV, Martinek K, יסודות הכימיה הפיזיקלית של קטליזה אנזימטית, M., 1977; Varfolomeev S. D., Zaitsev S. V., שיטות קינטיות ב מחקר ביוכימי, מ.. 1982. S.D. Varfolomeev.

אנציקלופדיה כימית. - מ.: האנציקלופדיה הסובייטית. אד. I. L. Knunyants. 1988 .

ראה מהי "קינטיקת תגובה אנזימטית" במילונים אחרים:

מְזַרֵז rtion מחזורי. תהליך המורכב ממספר מנות יסוד, המהירויות שלהן מתוארות בחוק המסה הפועלת. לחוק זה יש צורה פשוטה לתערובות גז אידיאליות, חפירים אידיאליים ושכבות פני שטח אידיאליות. ... ... אנציקלופדיה כימית

קינטיקה של תגובות כימיות, תורת התהליכים הכימיים, חוקי זרימתם בזמן, מהירויות ומנגנונים. התחומים החשובים ביותר של הכימיה המודרנית והכימיה ... ... קשורים לחקר הקינטיקה של תגובות כימיות. האנציקלופדיה הסובייטית הגדולה

קינטיקה כימית- (מתוך תנועת הקינזיס היוונית), מחלקה לכימיה תיאורטית המוקדשת לחקר חוקי הכימיה. תגובות. ישנם מספר סוגים של כימיקלים. אינטראקציות ומעל לכל, להבחין בין תגובות המתרחשות במדיום הומוגני (הומוגני) לבין תגובות ש... ... גָדוֹל אנציקלופדיה רפואית

- (ביוקטליזה), האצה של ביוכימיקלים. מנות בהשתתפות מקרומולקולות חלבון הנקראות אנזימים (אנזימים). F. לסוג של קטליזה, אם כי המונח תסיסה (תסיסה) ידוע עוד מימי קדם, כאשר לא היה מושג כימי. קָטָלִיזָה. ראשון… … אנציקלופדיה כימית

- (מתחילית ר' הלטינית, כלומר פעולה הפוכה, ו-actio action), הפיכת חלק ב-in (תרכובות ראשוניות) לאחרות (תוצרי התגובה) עם חוסר השתנות של גרעיני האטומים (בניגוד לתגובות גרעיניות). חיבורים ראשוניים ב-R. x. לפעמים נקרא ... ... אנציקלופדיה כימית

- (מ-lat. fermentum leaven) (אנזימים), חלבונים הפועלים כזרזים באורגניזמים חיים. רָאשִׁי תפקידיו של F. להאיץ את הטרנספורמציה לגוף, להיכנס לגוף ונוצר במהלך חילוף החומרים (לחדש מבנים תאיים, להבטיח זאת... אנציקלופדיה כימית

- (מהפרמקון היווני רפואה וקינטיקוס בתנועה), לימודי קינטיקה. דפוסי תהליכים המתרחשים עם lek. cfd בגוף. רָאשִׁי פרמקוקינטית. תהליכים: ספיגה, הפצה, חילוף חומרים והפרשה (הפרשה). ... ... אנציקלופדיה כימית

חלק זה באנזימולוגיה חוקר את ההשפעה של גורמים שונים על קצב התגובה האנזימטית. בהתחשב במשוואה הכללית של קטליזה אנזימטית של התגובה ההפיכה של הפיכת מצע אחד למוצר אחד (1),

יש למנות את הגורמים העיקריים המשפיעים על קצב התגובה האנזימטית: ריכוז המצע [S], ריכוז האנזים [E] וריכוז תוצר התגובה [P].

ניתן לתאר את האינטראקציה של כמה אנזימים עם הסובסטרט שלהם על ידי עקומה היפרבולית של התלות של קצב התגובה האנזימטי V בריכוז המצע [S] (איור 19):

איור 19. תלות קצב התגובה האנזימטית בריכוז המצע.

ניתן להבחין בשלושה מקטעים על עקומה זו, אשר ניתן להסביר על ידי מיקומי מנגנון האינטראקציה של האנזים עם הסובסטרט: OA הוא המקטע של התלות הפרופורציונלית של V ב-[S], האתרים הפעילים של האנזים. מתמלאים בהדרגה במולקולות מצע עם היווצרות של קומפלקס ES לא יציב; סעיף AB - תלות עקומה של V ב-[S], עדיין לא הושגה רוויה מלאה של המרכזים הפעילים של האנזים עם מולקולות סובסטרט. ES מורכב לפני הגעה מצב מעבראינו יציב, ההסתברות של דיסוציאציה הפוכה ל-E ו-S עדיין גבוהה; קטע BC - התלות מתוארת במשוואה מסדר אפס, הקטע מקביל לציר [S], הושגה רוויה מלאה אנזימים פעיליםמולקולות מצע, V=V max.

הצורה האופיינית של העקומה מתוארת מתמטית על ידי משוואת בריגס-הלדן:

V=V max ● [S]/ Km + [S] (2),

כאשר Km הוא קבוע Michaelis-Menten, שווה מספרית לריכוז הסובסטרט שבו קצב התגובה האנזימטית שווה לחצי V max.

ככל ש-K m של האנזים נמוך יותר, הזיקה של האנזים לסובסטרט גבוהה יותר, כך מגיעים מהר יותר למצב המעבר של הסובסטרט, והוא הופך לתוצר תגובה. מציאת ערכי Km עבור כל אחד ממצעי האנזים הספציפיים לקבוצה חשובה בקביעה תפקיד ביולוגיהאנזים הזה בתא.

לרוב האנזימים אי אפשר לבנות עקומה היפרבולית (איור 19) במקרה זה משתמשים בשיטה הדדית הכפולה (Lineweaver-Burk), כלומר. מתווה תלות גרפית של 1/[V] ב-1/[S] (איור 20). שיטת בניית עקומות כאלה בניסוי נוחה מאוד כאשר לומדים את ההשפעה של סוגים שונים של מעכבים על פעילות האנזימים (ראה את הטקסט להלן).

איור.20. עלילה של 1/[V] לעומת 1/[S] (שיטת Lineweaver-Burk),

כאשר אזור חיתוך y - , ו-x - אזור חיתוך - , הטנגנס של הזווית α - .

תלות של קצב התגובה האנזימטי V בריכוז האנזים [E].

תלות גרפית זו (איור 21) נחשבת בטמפרטורה וב-pH אופטימליים סביבה, בריכוזי מצע העולים משמעותית על ריכוז הרוויה של האתרים הפעילים של האנזים.

אורז. 21. השפעת ריכוז האנזים על קצב התגובה האנזימטית.

תלות של קצב התגובה האנזימטי בריכוז הקופקטור או הקואנזים.עבור אנזימים מורכבים, יש לזכור שהמחסור בצורות קו-אנזים של ויטמינים בהיפווויטמינוזיס, הפרה של צריכת יוני מתכת לגוף מובילה בהכרח לירידה בריכוז האנזימים המתאימים הדרושים למהלך המטבולי. תהליכים. לכן, יש להסיק שפעילות האנזים תלויה ישירות בריכוז הקופקטור או הקואנזים.

השפעת ריכוז התוצרים על קצב התגובה האנזימטית.עבור תגובות הפיכות המתרחשות בגוף האדם, יש לקחת בחשבון שהתוצרים של התגובה הישירה יכולים לשמש את האנזים כמצעים לתגובה ההפוכה. לכן, כיוון הזרימה ורגע ההגעה ל-V max תלויים ביחס בין הריכוזים של המצעים הראשוניים ותוצרי התגובה. לדוגמה, הפעילות של אלנין aminotransferase, המזרזת את הטרנספורמציה:

אלנין + אלפא-קטוגלוטרט ↔ פירובט + גלוטמט

תלוי בתא ביחס הריכוזים:

[אלנין + אלפא-קטוגלוטרט] / [פירובט + גלוטמט].

מנגנון פעולת אנזים. תיאוריות של קטליזה אנזימטית

אנזימים, כמו זרזים שאינם חלבונים, מגבירים את הקצב תגובה כימיתבשל היכולת להפחית את אנרגיית ההפעלה של תגובה זו. אנרגיית ההפעלה של תגובה אנזימטית מחושבת כהפרש בין ערך האנרגיה במערכת של התגובה המתמשכת שהגיעה למצב המעבר לבין האנרגיה שנקבעה בתחילת התגובה (ראה התלות הגרפית באיור 22).

אורז. 22. תלות גרפית של מצב האנרגיה של תגובה כימית ללא אנזים (1) ובנוכחות אנזים (2) בזמן התגובה.

עבודותיהם של V. Henry, ובמיוחד, L. Michaelis, M. Menten על חקר המנגנון של תגובות אנזימטיות הפיכות מונו-סובסטרט אפשרו להניח שהאנזים E מתחבר תחילה באופן הפיך ומהיר יחסית עם המצע S שלו ליצירת קומפלקס סובסטרט אנזים (ES):

E+S<=>ES (1)

היווצרות ES מתרחשת עקב קשרי מימן, אינטראקציות אלקטרוסטטיות, הידרופוביות, במקרים מסוימים קואורדינציה, קשרי תיאום בין הרדיקלים הצדדיים של שיירי חומצות האמינו של המרכז הפעיל והקבוצות הפונקציונליות של המצע. באנזימים מורכבים, החלק הלא חלבוני של המבנה יכול לבצע גם את תפקיד המגע עם המצע.

קומפלקס האנזים-סובסטרט מתפרק בתגובה איטית יותר הפיכה ליצירת תוצר התגובה P והאנזים החופשי E:

ES<=>EP<=>E + P (2)

נכון לעכשיו, הודות לעבודתם של המדענים הנזכרים לעיל, כמו גם Kaylin D., Chance B., Koshland D. (התיאוריה של "קונפורמיות מושרה"), קיימות הוראות תיאורטיות על ארבע נקודות עיקריות במנגנון של פעולת האנזים על המצע, הקובעת את יכולתם של אנזימים להאיץ תגובות כימיות.

1. התמצאות וקרבה . האנזים מסוגל לקשור את מולקולת הסובסטרט באופן שהקשר המותקף על ידי האנזים לא ממוקם רק בסביבה הקרובה של הקבוצה הקטליטית, אלא גם מכוון נכון ביחס אליה. ההסתברות שמתחם ES יגיע למצב המעבר עקב התמצאות וגישה גדלה מאוד.

2. מתח ומתח : התאמה מושרה. התקשרות המצע עלולה לגרום לשינויים קונפורמציוניים במולקולת האנזים, המובילים למתח במבנה האתר הפעיל, וכן לעוות במידה מסוימת את המצע הקשור, ובכך להקל על השגת מצב המעבר על ידי קומפלקס ES. יש מה שנקרא התאמה מושרה בין מולקולות E ו-S.

אבל). תלות של קצב התגובה האנזימטי במספר האנזימים

כאשר מבצעים תגובה אנזימטית בתנאים של עודף מצע, קצב התגובה יהיה תלוי בריכוז האנזים. לתלות הגרפית של תגובה כזו יש צורה של קו ישר. עם זאת, לעתים קרובות בלתי אפשרי לקבוע את כמות האנזים במונחים מוחלטים, ולכן, בפועל, נעשה שימוש בערכים מותנים המאפיינים את פעילות האנזים: אחד יחידת פעילות בינלאומית (IU) מתאימה לכמות האנזים המזרזת את ההמרה של 1 מיקרומול מהמצע לדקה אחת בתנאים אופטימליים לתגובה האנזימטית. התנאים האופטימליים הם אינדיבידואליים לכל אנזים ותלויים בטמפרטורה של המדיום, ב-pH של התמיסה, בהיעדר מפעילים ומעכבים.

התלות של הצטברות התוצר (A) ואובדן המצע (B) בזמן (משך) התגובה. קצב התגובה האנזימטית נקבע לפי השינוי בריכוז התוצר או המצע ליחידת זמן. בתגובות המזוזות על ידי אנזימים 1 ו-2, הקצב ההתחלתי של התגובה המזוזלת על ידי אנזים 1 נמוך מקצב התגובה המזוזלת על ידי אנזים 2, שכן המשיק של שיפוע המשיק לעקומת פרופיל התגובה הנמשך מה- נקודת ה-"O" של האנזים השני גבוהה יותר, כמו במקרה של הצטברות התוצר (A) ואיבוד הסובסטרט (B). המהירות בכל זמן t נקבעת לפי שיפוע המשיק לפרופיל התגובה בזמן t. פרק הזמן של תגובה אנזימטית מאופיין בהצטברות ליניארית של התוצר (או אובדן המצע) בהתאם למשך התגובה. תקופת התגובה האנזימטית מאופיינת בהצטברות לא ליניארית של התוצר (או אובדן המצע) בהתאם לזמן התגובה.

מספר יחידות פעילות nME נקבע על ידי הנוסחה:

ב). תלות של קצב התגובה האנזימטי בטמפרטורה הבינונית

הגדלת הטמפרטורה לגבולות מסוימים משפיעה על קצב האנזימטי

תגובות דומות להשפעת הטמפרטורה על כל תגובה כימית. עם עלייה בטמפרטורה, תנועת המולקולות מואצת, מה שמוביל לעלייה בהסתברות לאינטראקציה של החומרים המגיבים. בנוסף, הטמפרטורה יכולה להגביר את האנרגיה של המולקולות המגיבות, מה שגם מזרז את התגובה. עם זאת, לקצב התגובה הכימית המזרזת אנזימים יש אופטימום טמפרטורה משלו, שהעודף שלו מלווה בירידה בפעילות האנזימטית עקב דנטורציה תרמית של מולקולת החלבון.

עבור רוב האנזימים האנושיים, הטמפרטורה האופטימלית היא 37-38 מעלות צלזיוס. עם זאת, אנזימים עמידים בחום קיימים גם בטבע. לדוגמה, פולימראז Taq, מבודד ממיקרואורגניזמים החיים במעיינות חמים, אינו מושבת כאשר הטמפרטורה עולה ל-95 מעלות צלזיוס. אנזים זה משמש ברפואה מדעית ומעשית לאבחון מולקולרי של מחלות בשיטת תגובת שרשרת הפולימראז (PCR).

בְּ). תלות של קצב התגובה האנזימטי בכמות המצע

עם עלייה בכמות המצע, המהירות ההתחלתית עולה. כאשר האנזים הופך לרווי מלא במצע, כלומר. היווצרות המקסימלית האפשרית של קומפלקס האנזים-סובסטרט בריכוז נתון של האנזים מתרחשת, השיעור הגבוה ביותר של היווצרות המוצר נצפה. עלייה נוספת בריכוז המצע אינה מביאה לעלייה בהיווצרות המוצר; קצב התגובה אינו עולה. מצב זה מתאים לקצב התגובה המרבי Vmax.

לפיכך, ריכוז האנזים הוא הגורם המגביל ביצירת המוצר. תצפית זו היוותה את הבסיס לקינטיקה האנזימטית שפותחו על ידי המדענים ל. מיכאליס ומ. מנטן ב-1913.

קצב התגובה הוא פרופורציונלי לריכוז האנזים-סובסטרט קומפלקס ES, וקצב היווצרות ה-ES תלוי בריכוז הסובסטרט ובריכוז האנזים החופשי. ריכוז ה-ES מושפע מקצב ההיווצרות והדעיכה של ES.

קצב התגובה הגבוה ביותר נצפה כאשר כל מולקולות האנזים נמצאות מורכבות עם המצע, כלומר. במתחם האנזים-סובסטרט ES, כלומר. [E] = .

התלות של קצב התגובה האנזימטית בריכוז המצע מתבטאת במשוואה הבאה (את הגזירה המתמטית של נוסחה זו ניתן למצוא בספרי לימוד על קינטיקה אנזימטית):

V = Vmax[S] / Km + [S]

משוואה זו נקראת משוואת מיכאליס-מנטן.

משוואת מיכאליס-מנטן היא המשוואה הבסיסית של קינטיקה אנזימטית המתארת ​​את התלות של קצב התגובה האנזימטית בריכוז המצע.

אם ריכוז המצע גבוה בהרבה מ-Km (S >> Km), אזי לעלייה בריכוז המצע בערך של Km אין כמעט השפעה על הסכום (Km + S) והיא יכולה להיחשב שווה לריכוז המצע. . כתוצאה מכך, קצב התגובה הופך שווה לקצב המרבי: V = Vmax. בתנאים אלה, לתגובה יש סדר אפס, כלומר. אינו תלוי בריכוז המצע. ניתן להסיק כי Vmax הוא ערך קבוע עבור ריכוז אנזים נתון, ללא תלות בריכוז הסובסטרט.

אם ריכוז המצע נמוך משמעותית מ-Km(S<< Km), то сумма (Km + S) примерно равна Кm, следовательно, V = Vmax[S]/Km, т.е. в данном случае скорость реакции прямо пропорциональна концентрации субстрата (реакция имеет первый порядок).

Vmax ו-Km הם המאפיינים הקינטיים של יעילות האנזים.

Vmax מאפיין את הפעילות הקטליטית של האנזים ויש לו מימד של קצב התגובה האנזימטי mol/l, כלומר. קובע את האפשרות המקסימלית להיווצרות תוצר בריכוז אנזים נתון ובתנאים של עודף מצע. Km מאפיין את הזיקה של אנזים נתון למצע נתון והוא ערך קבוע שאינו תלוי בריכוז האנזים. ככל ש-Km נמוך יותר, כך גדלה הזיקה של האנזים למצע נתון, קצב התגובה הראשוני גבוה יותר, ולהיפך, ככל שה-Km גדול יותר, קצב התגובה הראשוני נמוך יותר, הזיקה של האנזים לסובסטרט נמוכה יותר.

קצב התגובות האנזימטיות תלוי בריכוז של תת-

שִׁכבָה. תלות זו מורכבת, אשר עבור אנזימים מסוימים מתוארת על ידי עקומה פרבולית (איור 29).

איור 29 - התלות של קצב התגובה האנזימטית

מריכוז המצע

האופי הפרבולי של התלות מוסבר בכך שהאינטראקציה של האנזים עם המצע מובילה ליצירת קומפלקס אנזים-סובסטרט. בתחילה, ככל שריכוז הסובסטרט עולה, עולה ריכוז הקומפלקסים של אנזים-סובסטרט בתערובת התגובה, מה שמתבטא בעלייה מקבילה בקצב התגובה. בריכוז מסוים של המצע (מרווה) יש מעין "רוויה" של כל המרכזים הפעילים של מולקולות האנזים בתערובת התגובה. קצב התגובה האנזימטית בריכוז הרוויה הופך למקסימלי. עם עלייה נוספת בתכולת המצע בתערובת התגובה, זה לא משתנה.

מתוך העלילה של קצב התגובה האנזימטי לעומת ריכוז המצע, מחושבים שני אינדיקטורים חשובים:

1. קצב תגובה מקסימלי (Vמקסימום). הוא מוגדר כקצב התגובה בריכוז מצע מרווה. הערך של הקצב המרבי משקף את הכוח הקטליטי של האנזים. אנזימים גדולים יותר V max הם זרזים חזקים יותר. ביחידת זמן, הם מזרזים את הטרנספורמציה של מספר גדול יותר של מולקולות מצע. ערך המהירות המרבית מתבטא במספר הסיבובים של האנזים. מספר המהפכות מוערך לפי מספר מולקולות המצע המומרות על ידי האנזים ליחידת זמן (s -1). עבור רוב האנזימים, מספר המחזור הוא בטווח של 10 4 . יחד עם זאת, ישנם אנזימים עבורם מְהִירוּתיותר משמעותית (600,000 עבור קרבנהידרז) או פחות מערך זה (100 עבור כימוטריפסין).

2. מיכאליס קבוע (ל M). קבוע מיכאליס הוא ריכוז המצע שבו קצב התגובה הוא חצי מהמקסימום. ערך ל m משקף את הזיקה של האנזים למצע. ככל שערך זה גדול יותר, הזיקה למצע לאנזים נמוכה יותר. ל m מתבטא בשומות של המצע. כן, הערך ל m ביחס לגלוקוז עבור האנזים glucokinase הוא 10 mmol, ועבור hexokinase - 0.01 mmol. Hexokinase מפגין זיקה גדולה יותר לגלוקוז מאשר גלוקוקינאז; באותו ריכוז מצע, הוא מזרז זרחון של גלוקוז בקצב מהיר יותר.

בהתבסס על הניתוח המתמטי של התלות של קצב התגובה האנזימטי בריכוז המצע, ל' מיכאליס ומ' מנטן (1913) גזרו נוסחה המאפשרת להעריך את הקשר בין קצב התגובה, הקצב המרבי והמיכאליס. קָבוּעַ. היא מוגדרת כיום כמשוואת מיכאליס-מנטן.

V o= Vמקסימום[ ס]/קמ + [ ס],

איפה V o הוא קצב התגובה, סהוא ריכוז המצע.

תכונות כלליות של אנזימים

למרות קיומם של הבדלים מסוימים במבנה, בתפקוד ובלוקליזציה התוך תאית, אנזימים מאופיינים במספר תכונות משותפות. אלה כוללים את התלות של ביטוי הפעילות הקטליטית שלהם בטמפרטורה (רגישות תרמית) וב-pH של המדיום, כמו גם ספציפיות המצע.

התכונה האופיינית של אנזימים היא יכולת חום. ניתן להמחיש תופעה זו באמצעות גרף של התלות של קצב התגובה האנזימטי בטמפרטורה של תערובת התגובה (איור 30).

איור 30 - תלות של קצב התגובה האנזימטי בטמפרטורה

מדיום תגובה ( ט opt היא הטמפרטורה האופטימלית; V- תגובה מהירה)

כפי שניתן לראות מהגרף המוצג, בטמפרטורה הקרובה ל-4 מעלות צלזיוס, תגובות אנזימטיות כמעט אינן מתרחשות. מסיבה זו, ניתן לאחסן חפצים ביולוגיים לזמן מסוים לפני מחקרים ביוכימיים בקור. הקור הוא זה שמאפשר לך להציל מזון מאוטוליזה (עיכול עצמי).

עלייה בטמפרטורה מלווה בעלייה בקצב התגובה האנזימטית. הסיבה לכך היא עלייה באנרגיה הקינטית של מולקולות הסובסטרט ושל האנזים, מה שתורם לעלייה בקצב האינטראקציה ביניהן. תופעה דומה נצפית עד לטמפרטורה התואמת לטמפרטורה האופטימלית של האנזים. אנזים טמפרטורה אופטימלימתאים לטמפרטורה שבה קצב התגובה האנזימטית הוא מקסימלי. עבור אנזימים של בעלי חיים בעלי דם חם, זה בדרך כלל 28 o C או 37 o C.

עלייה נוספת בטמפרטורה של תערובת התגובה מובילה לירידה הדרגתית בקצב התגובה האנזימטית. תופעה זו נובעת מתהליך הדנטורציה התרמית של שרשרת הפוליפפטיד החלבון. הדנטורציה מלווה בשינוי במבנה האתר הפעיל של האנזים, וכתוצאה מכך ירידה בזיקה של האנזים למצע. בטמפרטורות מעל 55 מעלות צלזיוס, רוב האנזימים מאבדים לחלוטין את התכונות הקטליטיות שלהם (לא פעילים). בהקשר זה, חימום ל-55-56 מעלות צלזיוס נמצא בשימוש נרחב עבור הליך הפסטור, אשר מגדיל את חיי המדף של מוצרי מזון (חלב וכו').

ל-pH של המדיום יש השפעה רבה על קצב התגובה האנזימטית. כפי שניתן לראות מהמוצג באיור. 31 גרף, הוא דומה בצורתו לגרף של התלות של קצב התגובה האנזימטי בטמפרטורה.

איור 31 - תלות במהירות ( V) תגובה אנזימטית

על ה-pH של המדיום (pH opt - pH אופטימלי של האנזים)

ירידה חדה בקצב התגובה האנזימטית בערכי pH קיצוניים קשורה לתופעה של דנטורציה של שרשרת הפוליפפטידים של מולקולת החלבון תחת פעולת חומצות ואלקליות. האנזים מפגין כוח קטליטי מרבי ב-pH, המוגדר במונח pH אופטימליאֶנזִים. לרוב האנזימים הידועים יש pH אופטימלי בטווח של 5.0 עד 7.5. יחד עם זאת, ישנן דוגמאות רבות לאנזימים שבהם ה-pH האופטימום מוסט לאזור של ערכי pH חומציים או אלקליים. אנזימים אלה כוללים:

הסיבה לתלות של קצב התגובות האנזימטיות ב-pH נובעת מכך שלערך ה-pH של המדיום יש השפעה בולטת על מידת היינון של הקבוצות הפונקציונליות של המצע. תכונות היינון של מולקולת החומצה הסוצינית בחומציות שונה של המדיום (pH):

במקביל, ה-pH של המדיום משפיע גם על מידת היינון של רדיקלים של חומצות אמינו המרכיבות את המרכז הפעיל של האנזים:

אם היווצרות קומפלקס האנזים-סובסטרט מתייצבת עקב אינטראקציות אלקטרוסטטיות, אזי התפקיד של ה-pH במתן תנאים אופטימליים לתגובה האנזימטית מתברר (איור 24).

קצב התגובות המזרזות על ידי אנזימים, שבאינטראקציה שלהם עם מצעים, אינטראקציות אלקטרוסטטיות אינן משמעותיות, תלוי במידה פחותה ב-pH של המדיום. על איור. 32 מראה את התלות של קצב הידרוליזה של חלבון על ידי פפאין. באינטראקציה של אנזים זה עם המצע, אינטראקציות הידרופוביות הן בעלות חשיבות עיקרית. כפי שניתן לראות מהגרף המוצג, לפפאין אין אופטימום pH מוגדר בבירור כלל.

איור 32 - השפעת ה-pH על קצב הידרוליזה של חלבון על ידי פפאין.

לאנזימים יש משהו מסוים ספֵּצִיפִיוּתלגבי מצעים. ספציפיות מתייחסת לתכונתם של אנזימים לזרז את הטרנספורמציה של אחד או קבוצה של מצעים דומים במבנה. ישנם מספר סוגים של סגוליות אנזים.

· ספציפיות מוחלטת.זה מתייחס ליכולת של אנזים לזרז את ההמרה של מצע אחד בלבד. אנזימים עם סגוליות מוחלטת כוללים ארגינאז, uricase restrictase וכו'.

· ספציפיות יחסית. זה מתייחס ליכולת של אנזים לזרז את הטרנספורמציה של קבוצת מצעים דומים במבנה (מה שנקרא אנזימים פרוטאוליטיים מייצרים הידרוליזה של חלבונים שונים, אסטרים ליפאזים של גליצרול וחומצות שומן גבוהות יותר, הקסוקינאז מזרחן חד-סוכרים שונים). במקרה זה, הספציפיות נקבעת על ידי העובדה שהאנזים משפיע רק על סוג מסוים של קשר (אנזימים פרוטאוליטיים מבצעים הידרוליזה של הקשר הפפטיד, ליפאז מבצע הידרוליזה של קשר האסטר וכו').

· סטריאו ספציפיות . מונח זה מתייחס לתכונתו של אנזים לזרז את ההמרה של סטריאואיזומר אחד של המצע. לפיכך, האנזימים המעורבים בהמרה של חד-סוכרים מראים ספציפיות ביחס אליהם ד-סטריאואיזומרים, והאנזימים המעורבים בהמרה של חומצות אמינו - אל שלהם ל-איזומרים סטריאו.

פעילות אנזים

תכונה של אנזימים כזרזים היא שהם מסוגלים לשנות את התכונות הקטליטיות שלהם בהשפעת גורמים חיצוניים שונים. מדד לביטוי כוח הפעולה הקטליטי של אנזימים הוא שלהם פעילות. ליכולת של אנזימים לשנות את פעילותם בתנאים שונים יש משמעות ביולוגית רבה. תכונה זו מאפשרת לתא חי להתאים את מצב התהליכים המטבוליים לצרכים הרגעיים של התאים, שיכולים להשתנות באופן משמעותי בהשפעת גורמים חיצוניים שונים.

לקביעת פעילות האנזים תפקיד חשוב באפיונם. ישנם כמה עקרונות כלליים לקביעה כמותית של פעילות האנזים. ניתן לקבוע את פעילות האנזים באופן הבא:

או לפי קצב ההצטברות בתערובת התגובה, שבה נמצא האנזים של תוצר התגובה;

או לפי קצב ההיעלמות מתערובת התגובה של המצע של התגובה האנזימטית.

שתי הגישות הללו שוות ערך וניתן להשתמש בהן בפועל. עם זאת, בעת קביעת פעילות האנזים, יש להקפיד על התנאים הבאים: בתערובת התגובה שבה נקבעת פעילות האנזים,

הטמפרטורה צריכה להתאים לטמפרטורה האופטימלית של האנזים הנתון;

ה-pH של המדיום צריך להתאים ל-pH האופטימלי של האנזים הנתון;

ריכוז המצע לא חייב להיות פחות מזה הרווי;

קו-פקטורים חייבים להיות נוכחים, אם קיימים, עבור אנזים זה;

מפעילי אנזים חייבים להיות נוכחים.

לפיכך, פעילות האנזים נקבעת בתנאים אופטימליים עבורו. בתנאים אלה, פעילות האנזים פרופורציונלית לתכולתו בדגימת הבדיקה, ולכן ניתן להשתמש בה כדי להעריך בעקיפין את ריכוזו.

פעילות האנזים מכומדת כ יחידות פעילות. יחידה אחת של פעילות האנזים (ED) היא הפעילות של האנזים, שבה, בהשפעתו, היווצרות של 1 מיקרומול של תוצר התגובה (או היעלמות של 1 מיקרומול מהמצע) לדקה. במערכת SI, קטל (חתול) נלקח כיחידה של פעילות אנזימטית. 1 קטל מתאים לפעילות האנזים, שבה נוצרת שומה אחת של תוצר התגובה (מול אחת מהסובסטרט נעלמת) בשנייה.

כדי לאפיין אנזימים, נעשה שימוש גם בערך של פעילות ספציפית. יחידה זו משקפת את פעילות האנזים ליחידת מסה ומתבטאת במיקרומול/דקה מ"ג חלבון. יחידות פעילות ספציפיות משמשות להערכת טוהר תכשירי האנזים. ככל שערך הפעילות הספציפית גבוה יותר, כך תכשיר האנזים טהור יותר.

קינטיקה אנזימטית חוקרת את קצב התגובות המזורזות על ידי אנזימים בהתאם לתנאים שונים (ריכוז, טמפרטורה, pH וכו') של האינטראקציה שלהם עם המצע.

עם זאת, אנזימים הם חלבונים הרגישים להשפעה של השפעות חיצוניות שונות. לכן, כאשר לומדים את קצב התגובות האנזימטיות, נלקחים בחשבון בעיקר ריכוזי המגיבים, ומנסים למזער את השפעת הטמפרטורה, ה-pH של המדיום, מפעילים, מעכבים וגורמים נוספים ונוצרים תנאים סטנדרטיים. ראשית, זהו ערך ה-pH האופטימלי של המדיום עבור אנזים זה. שנית, מומלץ לשמור על טמפרטורה של 25 מעלות צלזיוס, במידת האפשר. שלישית, מושגת רוויה מלאה של האנזים עם המצע. נקודה זו חשובה במיוחד, שכן בריכוז סובסטרט נמוך, לא כל מולקולות האנזים משתתפות בתגובה (איור 6.5, א), מה שאומר שהתוצאה תהיה רחוקה מהמקסימום האפשרי. העוצמה הגבוהה ביותר של התגובה המזוזת, כששאר הדברים שווים, מושגת אם כל מולקולת אנזים מעורבת בטרנספורמציה, כלומר. בריכוז גבוה של קומפלקס האנזים-סובסטרט (איור 6.5, ב).אם ריכוז המצע אינו מבטיח רוויה מלאה של האנזים (איור 6.5, ב), אז קצב התגובה המתמשכת אינו מגיע לערך המקסימלי.

אורז. 65.

א -בריכוז מצע נמוך; 6 - עם ריכוז לא מספיק של המצע; ב -כאשר האנזים רווי לחלוטין במצע

קצב התגובה האנזימטית, הנמדד בתנאים לעיל, והרוויה המלאה של האנזים עם המצע נקרא קצב מקסימלי של תגובה אנזימטית (V).

קצב התגובה האנזימטית, שנקבע כאשר האנזים אינו רווי לחלוטין במצע, מסומן v.

ניתן לתאר קטליזה אנזימטית בצורה פשטנית על ידי התוכנית

כאשר F הוא אנזים; S - מצע; FS - אנזים-סובסטרט קומפלקס.

כל שלב בתהליך זה מאופיין במהירות מסוימת. היחידה למדידת קצב תגובה אנזימטית היא מספר המולות של המצע המומר ליחידת זמן(כמו קצב תגובה רגילה).

האינטראקציה של האנזים עם הסובסטרט מובילה ליצירת קומפלקס אנזים-סובסטרט, אך תהליך זה הוא הפיך. שיעורי התגובות קדימה ואחורה תלויים בריכוזי המגיבים ומתוארים על ידי המשוואות המתאימות:

משוואה (6.3) תקפה בשיווי משקל, מכיוון ששיעורי התגובות קדימה ואחורה שווים.

החלפת שיעורי התגובות הישירות (6.1) וההפוכות (6.2) במשוואה (6.3), נקבל את השוויון:

מצב שיווי המשקל מאופיין על ידי המקביל קבוע שיווי משקל K p,שווה ליחס הקבועים של תגובות ישירות והפוכות (6.5). ההדדיות של קבוע שיווי המשקל נקראת קבוע מצע K s ,או קבוע הדיסוציאציה של קומפלקס האנזים-סובסטרט:

ממשוואה (6.6) ברור שקבוע המצע יורד בריכוז גבוה של קומפלקס האנזים-סובסטרט, כלומר. עם יציבות רבה. לכן, קבוע הסובסטרט מאפיין את הזיקה של האנזים והמצע ואת היחס בין קבועי הקצב להיווצרות ופירוק קומפלקס האנזים-סובסטרט.

תופעת הרוויה של אנזים עם מצע נחקרה על ידי ליאונור מיכאליס ומוד מפטן. על סמך העיבוד המתמטי של התוצאות, הם גזרו משוואה (6.7), שקיבלה את שמותיהן, ממנה ברור שבריכוז גבוה של המצע ובערך נמוך של קבוע המצע, קצב התגובה האנזימטית נוטה למקסימום. עם זאת, משוואה זו מוגבלת מכיוון שהיא אינה לוקחת בחשבון את כל הפרמטרים:

קומפלקס האנזים-סובסטראט במהלך התגובה יכול לעבור טרנספורמציות בכיוונים שונים:

• להתנתק לחומרים המקוריים;
• להפוך למוצר שממנו האנזים מופרד ללא שינוי.

לכן, כדי לתאר את ההשפעה הכוללת של התהליך האנזימטי, הרעיון מיכאליס קבועים K t,המבטא את הקשר בין קבועי הקצב של כל שלוש התגובות של קטליזה אנזימטית (6.8). אם שני האיברים מחולקים בקבוע הקצב של תגובת היווצרות קומפלקס האנזים-סובסטרט, אזי יתקבל הביטוי (6.9):

מסקנה חשובה נובעת מהמשוואה (6.9): קבוע מיכאליס תמיד גדול מקובוע המצע ב- k 2 /kv

מבחינה מספרית ק טשווה לריכוז כזה של המצע שבו קצב התגובה הוא מחצית מהקצב המקסימלי האפשרי ומתאים לרוויה כזו של האנזים עם הסובסטרט, כמו באיור. 6.5, ב.מכיוון שבפועל לא תמיד ניתן להגיע לרוויה מלאה של האנזים עם הסובסטרט, כן ק טמשמש להשוואת המאפיינים הקינטיים של אנזימים.

קצב התגובה האנזימטית במקרה של רוויה לא מלאה של האנזים עם הסובסטרט (6.10) תלוי בריכוז הקומפלקס של אנזים-סובסטרט. מקדם המידתיות הוא קבוע התגובה לשחרור האנזים והמוצר, שכן זה משנה את ריכוז הקומפלקס של האנזים-סובסטרט:

לאחר הטרנספורמציות, תוך התחשבות בתלות שהוצגו לעיל, מתואר קצב התגובה האנזימטית במקרה של רוויה לא מלאה של האנזים עם המצע באמצעות משוואה (6.11), כלומר. תלוי בריכוזי האנזים, הסובסטרט והזיקה שלהם Ks:

התלות הגרפית של קצב התגובה האנזימטית בריכוז המצע אינה ליניארית. כפי שברור מאיור. 6.6, עם עלייה בריכוז המצע, נצפית עליה בפעילות האנזים. עם זאת, כאשר מגיעים לרוויה המקסימלית של האנזים עם הסובסטרט, קצב התגובה האנזימטית הופך למקסימלי. לכן, הגורם המגביל את קצב התגובה הוא היווצרות של קומפלקס אנזים-סובסטרט.

התרגול הראה כי ריכוזי המצעים, ככלל, מתבטאים בערכים הרבה פחות מאחדות (10 6 -10 3 מול). די קשה לפעול עם כמויות כאלה בחישובים. לכן, G. Lineweaver ו-D. Burke הציעו לבטא את התלות הגרפית של קצב התגובה האנזימטי לא בקואורדינטות ישירות, אלא בהפוכות. הם יצאו מנקודת הנחה שעבור ערכים שווים, ההדדיות שלהם שווים גם הם:

אורז. 6.6.

לאחר טרנספורמציה של ביטוי (6.13), מתקבל ביטוי, הנקרא משוואת Lineweaver-Burk (6.14):

התלות הגרפית של משוואת Lineweaver-Burk היא לינארית (איור 6.7). המאפיינים הקינטיים של האנזים נקבעים כדלקמן:

• הקטע המנותק על ציר ה-y שווה ל 1/V;
• הקטע המנותק בציר ה-x הוא -1 /K t.

אורז. 6.7.

הוא האמין כי שיטת Lineweaver - Burke מאפשרת לך לקבוע בצורה מדויקת יותר את קצב התגובה המקסימלי מאשר בקואורדינטות ישירות. ניתן להפיק מידע רב ערך לגבי עיכוב אנזימים מהגרף הזה.

ישנן דרכים אחרות לשנות את משוואת מיכאליס-מנטן. תלות גרפית משמשת בחקר ההשפעה של השפעות חיצוניות שונות על התהליך האנזימטי.