kcat,kd e KM == kcat,kd e KM sono termini utili nella descrizione di un enzima che segue la cinetica di Michaelis-Menten.

• kcat è una costante che descrive il tasso di turnover di un complesso enzima-substrato rispetto al prodotto e all’enzima. È anche il tasso di catalizzatore con un particolare substrato.

Kd è costante di dissociazione. che descrivono come affinite due reagenti sono in una reazione. La seguente reazione è un esempio per mostrare la costante di dissociazione:

 k1
A + B ↔ AB 
k-1

Dove A e B sono i due reagenti, AB è il complesso formato, k-1 è il tasso costante inverso e k1 è il tasso costante in avanti. La costante di dissociazione è definita come: kd=k-1 / k1.
Minore è la costante di dissociazione, i migliori due reagenti possono combinare. Poiché l’affinità dell’enzima con il substrato determina quanto favorevole la reazione può formare il complesso enzima-substrato, kd è spesso studiato nell’equazione di Michaelis-Menten.

• KM è la costante di Michaelis che descrive la quantità di substrato necessaria all’enzima per ottenere la metà della sua velocità massima di reazione.

Derivante dall’equazione di Michaelis-Menten:kM=(k-1+kcat)/k1
Poiché KM, che è anche indicato come costante di Michaelis, è una costante importante per studiare la capacità di reazione di catalisi dell’enzima con substrato specifico. kM può essere separato in due parti:
a.kd
Il primo passo della catalisi cinetica è il legame tra substrato e enzima, che è anche la velocità determinare passo nella reazione. l’enzima migliore si lega al substrato, il kdi più piccolo, quindi il kM più piccolo è.
b.kcat
Il secondo passo della catalisi cinetica è la formazione del prodotto. Più grande è il kcat, più favorevole è la reazione verso il prodotto e più grande è il kM.
Sembra esserci una contraddizione tra kd e kcat nell’equazione costante di Michelis: l’enzima migliore per il substrato specifico, più piccolo è kd e più grande è kcat. Tuttavia, ciò che determina le prestazioni della reazione di catalisi è la costante di dissociazione kd, perché il primo passo della reazione-il legame è il passo di determinazione della velocità, formando il complesso enzima-substrato è il passo essenziale per formare il prodotto, quindi kd è il fattore principale per determinare kM
Insieme mostrano una preferenza enzimatica per diversi substrati.
kcat/KM si traduce nella costante di velocità che misura l’efficienza catalitica. Questa misura di efficienza è utile per determinare se il tasso è limitato dalla creazione del prodotto o dalla quantità di substrato nell’ambiente.
In situazioni in cui k-1 (la velocità con cui il substrato si stacca dall’enzima) è molto maggiore di k2 (la velocità con cui il substrato si converte in prodotto), se il tasso di efficienza è:

• ALTO, kcat è molto più grande di KM e il complesso enzimatico converte una percentuale maggiore del substrato che lega al prodotto. Questo aumento di conversione può essere visto in uno dei due modi-o substrato si lega più saldamente all’enzima, una conseguenza di KM relativamente basso, o una percentuale maggiore del substrato che è legato viene convertito prima che si dissocia, a causa di un grande tasso di turnover kcat.
• BASSO, kcat è molto più piccolo di KM e il complesso converte una percentuale minore del substrato che lega al prodotto.

kcat/KM misura l’efficienza catalitica, tuttavia, solo quando la concentrazione del substrato è molto inferiore al KM. Guardando l’enzima/substrato catalitico equazione di reazione,

con il tasso andando verso ES essendo k1, il tasso andando indietro verso E+S in k-1, e il tasso andando verso la formazione del prodotto (E+P) di essere k2 o kcat, è evidente

kcat/KM=k1

che, anche se kcat è molto maggiore di k-1 (quantità di prodotto formando) e c’è una grande efficienza, l’equazione sarà ancora limitato da k1, che è il tasso di formazione ES. Questo ci dice che kcat / KM ha un limite posto sull’efficienza in quanto non può essere più veloce dell’incontro controllato dalla diffusione di un enzima e del suo substrato (k1). Pertanto, gli enzimi che hanno alti rapporti kcat / KM hanno essenzialmente raggiunto la perfezione cinetica perché si sono avvicinati molto al raggiungimento della completa efficienza solo essendo limitati dalla velocità con cui incontrano il substrato in soluzione.

Nei casi vicini al limite, possono esserci forze elettrostatiche attraenti sull’enzima che attirano il substrato verso il sito attivo, noti come effetti Circe. La diffusione in soluzione può essere parzialmente superata confinando substrati e prodotti nel volume limitato di un complesso multienzimatico. Alcune serie di enzimi sono associate in assemblee organizzate in modo che il prodotto di un enzima venga rapidamente trovato dall’enzima successivo.