Inibizione non competitiva

Durante i suoi anni di lavoro come medico Michaelis e un amico (Peter Rona) costruito un laboratorio compatto, in ospedale, e nel corso di cinque anni – Michaelis è stato pubblicato con successo oltre 100 volte. Durante la sua ricerca in ospedale, è stato il primo a visualizzare i diversi tipi di inibizione; in particolare utilizzando fruttosio e glucosio come inibitori dell’attività della maltasi. La maltasi rompe il maltosio in due unità di glucosio o fruttosio. I risultati di tale esperimento hanno permesso la divergenza tra inibizione non competitiva e inibizione competitiva. L’inibizione non competitiva influenza il valore kcat (ma non il Km) su un dato grafico; questo inibitore si lega a un sito che ha specificità per la determinata molecola. Michaelis ha determinato che quando l’inibitore è legato, l’enzima diventerebbe inattivato.

Come molti altri scienziati del loro tempo, Leonor Michaelis e Maud Menten hanno lavorato su una reazione che è stata utilizzata per modificare la conformazione del saccarosio e renderlo liso in due prodotti: fruttosio e glucosio. L’enzima coinvolto in questa reazione è chiamato invertasi, ed è l’enzima la cui cinetica è stata supportata da Michaelis e Menten ad essere rivoluzionaria per la cinetica di altri enzimi. Pur esprimendo la velocità della reazione studiata, hanno derivato un’equazione che ha descritto la velocità in un modo che ha suggerito che dipende principalmente dalla concentrazione enzimatica, nonché dalla presenza del substrato, ma solo in una certa misura.

Adrian Brown e Victor Henri gettarono le basi per le scoperte nella cinetica enzimatica per cui Michaelis e Menten sono noti. Brown teoricamente immaginato il meccanismo ora accettato per la cinetica enzimatica, ma non aveva i dati quantitativi per fare un reclamo. Victor Henri ha dato un contributo significativo alla cinetica enzimatica durante la sua tesi di dottorato, tuttavia gli mancava di notare l’importanza della concentrazione di ioni idrogeno e della mutarotazione del glucosio. L’obiettivo della tesi di Henri era quello di confrontare la sua conoscenza delle reazioni catalizzate dagli enzimi con le leggi riconosciute della chimica fisica. Henri è accreditato di essere il primo a scrivere l’equazione che ora è conosciuta come l’equazione di Michaelis-Menten. Utilizzando glucosio e fruttosio nelle reazioni catalitiche controllate da maltasi e invertasi, Leonor Michaelis è stato il primo scienziato a distinguere i diversi tipi di inibizione utilizzando la scala del pH che non esisteva ai tempi di Henri.

In particolare durante il loro lavoro sulla descrizione della velocità di questa reazione hanno anche testato ed estrapolato sull’idea di un altro scienziato, Victor Henri, che l’enzima che stavano usando aveva una certa affinità per entrambi i prodotti di questa reazione – fruttosio e glucosio. Usando i metodi di Henri, Michaelis e Menten hanno quasi perfezionato questo concetto di metodo iniziale per gli esperimenti allo stato stazionario. Stavano studiando l’inibizione quando hanno scoperto che l’inibizione non competitiva (mista) è caratterizzata dal suo effetto su kcat (catalyst rate) mentre quella competitiva è caratterizzata dal suo effetto sulla velocità (V). Negli esperimenti di Michaelis e Menten si sono concentrati pesantemente sugli effetti del pH dell’invertasi usando ioni idrogeno. Invertasi è un enzima che si trova nel lievito extracellulare e reazioni catalizzate per idrolisi o invertendo un saccarosio (miscela di saccarosio e fruttosio) a “zucchero invertito.”Il motivo principale per l’utilizzo di invertasi era che poteva essere facilmente analizzato e gli esperimenti potevano essere fatti in modo più rapido. Il saccarosio ruota in polarimetro come dextroratatory-D mentre lo zucchero invertito è levorotatory-L. Ciò ha reso il tracciamento dell’inversione dello zucchero relativamente semplice. Hanno anche scoperto che l’α-D-glucosio viene rilasciato in reazioni catalizzate dall’invertasi che è molto instabile e cambia spontaneamente in β-D-glucosio. Sebbene questi siano entrambi nella forma destroratatoria, è qui che hanno notato che il glucosio può cambiare spontaneamente, noto anche come mutarotazione. Non riuscendo a prendere in considerazione questo è stato uno dei motivi principali esperimenti di Henri fallirono. Usando l’invertasi per catalizzare l’inversione del saccarosio, hanno potuto vedere quanto velocemente l’enzima stava reagendo per polarimetria; pertanto, l’inibizione non competitiva si è verificata nella reazione in cui il saccarosio è stato invertito con invertasi.

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