kcat, kd és KM = = kcat, kd és KM hasznos kifejezések a Michaelis-Menten kinetikát követő enzim leírásában.
- a kcat egy olyan állandó, amely egy enzim-szubsztrát komplex termék és enzim forgási sebességét írja le. Ez is a katalizátor sebessége egy adott hordozóval.
a Kd disszociációs állandó. amely leírja, hogy az affinit két reaktáns hogyan reagál. A következő reakció egy példa a disszociációs állandó megjelenítésére:
k1
A + B ↔ AB
k-1
ahol a és B a két reagens, AB a kialakult komplex, K-1 a fordított állandó sebesség, k1 pedig az előre állandó sebesség. A disszociációs állandó meghatározása: kd = k-1 / k1.
minél kisebb a disszociációs állandó, annál jobb két reagens kombinálható. Mivel az enzim szubsztráttal való affinitása határozza meg, hogy a reakció mennyire kedvező enzim-szubsztrát komplexet képezhet, a KD-t gyakran a Michaelis-Menten egyenletben tanulmányozzák.
- KM az a Michaelis-állandó, amely leírja az enzim számára szükséges szubsztrát mennyiségét a maximális reakciósebesség felének eléréséhez.
a Michaelis-Menten egyenletből eredően: kM = (K-1 + kcat) / K1
mivel KM, amelyet Michaelis állandónak is neveznek, fontos állandó az enzim katalízisreakciójának képességének tanulmányozására specifikus szubsztráttal. a kM két részre osztható:
a. kd
a katalízis kinetikájának első lépése a szubsztrát és az enzim közötti kötődés, amely egyben a reakció sebességmeghatározó lépése is. minél jobb enzim kötődik a szubsztráthoz, annál kisebb kdis, így a kisebb kM.
b. kcat
a katalízis kinetika második lépése a termék kialakítása. Minél nagyobb a kcat, annál kedvezőbb a reakció a termékkel szemben,annál nagyobb a kM.
úgy tűnik, hogy ellentmondás van a KD és a Kcat között a Michelis konstans egyenletben: minél jobb az enzim a specifikus szubsztráthoz, annál kisebb a kd, és annál nagyobb a kcat. Azonban mi határozza meg a teljesítményét katalízis reakció disszociációs állandó KD, mert az első lépés a reakció-kötés az arány határozza meg lépés, alkotó enzim-szubsztrát komplex az alapvető lépés, hogy alkotnak termék, így kd a fő tényező, hogy meghatározzák kM
együtt mutatnak enzim preferencia különböző szubsztrátok.
a kcat / KM a katalitikus hatékonyságot mérő sebességállandót eredményezi. Ez a hatékonysági intézkedés hasznos annak meghatározásában, hogy az arányt korlátozza-e a termék létrehozása vagy a környezetben lévő szubsztrát mennyisége.
olyan helyzetekben, ahol a k-1 (a kamatláb, amely a szubsztrát megszünteti az enzim) sokkal nagyobb, mint a k2-t (az arány, amely a szubsztrát átalakítja a termék), ha az árfolyam hatékonyság:
- MAGAS, kcat sokkal nagyobb, mint KM-re, az enzim komplex átalakítja egy nagyobb arányban a szubsztrát kötődik a terméket. Ez a megnövekedett konverzió kétféleképpen figyelhető meg: vagy a szubsztrát határozottabban kötődik az enzimhez, a viszonylag alacsony KM következménye, vagy a kötött szubsztrát nagyobb része átalakul, mielőtt disszociál, a kcat nagy forgási aránya miatt.
- LOW, kcat sokkal kisebb, mint KM, és a komplex a szubsztrátum kisebb részét termékké alakítja.
KCAT / KM méri a katalitikus hatékonyságot, bár csak akkor, ha a szubsztrát koncentrációja jóval alacsonyabb, mint a KM. Nézi az enzim/szubsztrát katalitikus reakció egyenlet,
E+S↔ES->E+P
az arány felé ES, hogy k1, az árfolyam vissza felé E+S, hogy k-1 az arány felé termék kialakulása (E+P), hogy a k2-t, vagy kcat, nyilvánvaló,
kcat/KM=k1
ez még akkor is, ha kcat sokkal nagyobb, mint k-1 (sok termék alkotó), illetve nagy a hatékonyság, az egyenlet még mindig korlátozott által k1, ami az ES kialakulásának sebessége. Ez azt mutatja, hogy a kcat / KM-nek van egy hatékonysági korlátja, mivel nem lehet gyorsabb, mint egy enzim és annak szubsztrátja (k1) diffúzióvezérelt találkozása. Ezért a magas kcat/KM arányú enzimek lényegében elérték a kinetikus tökéletességet, mivel nagyon közel kerültek ahhoz, hogy a teljes hatékonyságot csak az oldatban lévő szubsztrátum sebességével korlátozzák.
a határ közelében lévő esetekben vonzó elektrosztatikus erők lehetnek az enzimen, amelyek a szubsztrátot az aktív helyre csábítják, úgynevezett Circe hatások. Az oldatban történő diffúzió részben leküzdhető azáltal, hogy a szubsztrátumokat és termékeket korlátozott mennyiségű multienzim komplexben korlátozzák. Néhány enzimsorozat szervezett részegységekbe van társítva, így az egyik enzim termékét a következő enzim gyorsan megtalálja.