Nicht-kompetitive Hemmung

Während seiner Jahre als Arzt Michaelis und ein Freund (Peter Rona) baute ein kompaktes Labor, im Krankenhaus, und im Laufe von fünf Jahren – Michaelis wurde erfolgreich veröffentlicht über 100 mal. Während seiner Forschung im Krankenhaus war er der erste, der die verschiedenen Arten der Hemmung betrachtete; speziell mit Fructose und Glucose als Inhibitoren der Maltaseaktivität. Maltase zerlegt Maltose in zwei Einheiten Glucose oder Fructose. Die Ergebnisse dieses Experiments ermöglichten die Divergenz von nicht-kompetitiver und kompetitiver Hemmung. Nicht-kompetitive Hemmung wirkt sich auf den kcat-Wert (aber nicht auf den Km) in einem bestimmten Diagramm aus; Dieser Inhibitor bindet an eine Stelle, die für das bestimmte Molekül spezifisch ist. Michaelis stellte fest, dass das Enzym inaktiviert wird, wenn der Inhibitor gebunden wird.

Wie viele andere Wissenschaftler ihrer Zeit arbeiteten Leonor Michaelis und Maud Menten an einer Reaktion, mit der die Konformation von Saccharose verändert und in zwei Produkte – Fructose und Glucose – lysiert wurde. Das an dieser Reaktion beteiligte Enzym heißt Invertase, und es ist das Enzym, dessen Kinetik von Michaelis und Menten als revolutionär für die Kinetik anderer Enzyme unterstützt wurde. Während sie die Geschwindigkeit der untersuchten Reaktion ausdrücken, leiten sie eine Gleichung ab, die die Geschwindigkeit so beschreibt, dass sie hauptsächlich von der Enzymkonzentration sowie von der Anwesenheit des Substrats abhängt, jedoch nur in gewissem Maße.Adrian Brown und Victor Henri legten den Grundstein für die Entdeckungen in der Enzymkinetik, für die Michaelis und Menten bekannt sind. Brown stellte sich theoretisch den Mechanismus vor, der jetzt für die Enzymkinetik akzeptiert wurde, verfügte jedoch nicht über die quantitativen Daten, um einen Anspruch geltend zu machen. Victor Henri leistete während seiner Doktorarbeit bedeutende Beiträge zur Enzymkinetik, bemerkte jedoch nicht die Bedeutung der Wasserstoffionenkonzentration und der Mutarotation von Glukose. Ziel von Henris Dissertation war es, sein Wissen über enzymkatalysierte Reaktionen mit den anerkannten Gesetzen der physikalischen Chemie zu vergleichen. Henri wird zugeschrieben, der erste zu sein, der die Gleichung schrieb, die heute als Michaelis-Menten-Gleichung bekannt ist. Unter Verwendung von Glucose und Fructose in den katalytischen Reaktionen, die durch Maltase und Invertase gesteuert werden, Leonor Michaelis war der erste Wissenschaftler, der die verschiedenen Arten der Hemmung anhand der pH-Skala unterschied, die es zu Henris Zeiten nicht gab.Besonders während ihrer Arbeit an der Beschreibung der Geschwindigkeit dieser Reaktion testeten und extrapolierten sie auch auf die Idee eines anderen Wissenschaftlers, Victor Henri, dass das Enzym, das sie verwendeten, eine gewisse Affinität für beide Produkte dieser Reaktion hatte – Fructose und Glucose. Mit Henris Methoden haben Michaelis und Menten dieses Konzept der Anfangsratenmethode für stationäre Experimente nahezu perfektioniert. Sie untersuchten die Hemmung, als sie feststellten, dass die nicht kompetitive (gemischte) Hemmung durch ihre Wirkung auf kcat (Katalysatorrate) gekennzeichnet ist, während die kompetitive durch ihre Wirkung auf die Geschwindigkeit (V) gekennzeichnet ist. In den Michaelis- und Menten-Experimenten konzentrierten sie sich stark auf die Effekte der Invertase unter Verwendung von Wasserstoffionen. Invertase ist ein Enzym, das in extrazellulärer Hefe vorkommt und Reaktionen durch Hydrolyse oder Invertierung einer Saccharose (Mischung aus Saccharose und Fructose) zu „Invertzucker“ katalysiert.“ Der Hauptgrund für die Verwendung von Invertase war, dass es leicht getestet werden konnte und Experimente schneller durchgeführt werden konnten. Saccharose dreht sich im Polarimeter als rechtsdrehend-D, während Invertzucker linksdrehend-L ist. Sie fanden auch heraus, dass α-D-Glucose in Reaktionen freigesetzt wird, die durch Invertase katalysiert werden, die sehr instabil ist und sich spontan in β-D-Glucose umwandelt. Obwohl diese beide in der dextroratatorischen Form vorliegen, stellten sie fest, dass sich Glukose spontan ändern kann, auch bekannt als Mutarotation. Dies nicht zu berücksichtigen, war einer der Hauptgründe, warum Henris Experimente fehlschlugen. Mit Invertase zur Katalyse der Saccharose-Inversion konnten sie durch Polarimetrie sehen, wie schnell das Enzym reagierte; Daher wurde festgestellt, dass in der Reaktion, bei der Saccharose mit Invertase invertiert wurde, eine nicht kompetitive Hemmung auftrat.

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