Preskočiť na obsah
Chcete tieto pokusy naživo? Prinesiem ich do vašej školy ako show.Show a workshopy
Späť

Vzdelávanie · Učivo

Biochémia: metabolizmus

lekcia 2

Enzýmová kinetika

Úroveň výkladu:
základná školastredná škola, s rozšíreniami pre náročnejších

úvod

O enzýmoch vieme z lekcie Enzýmy, že urýchľujú reakcie, majú aktívne miesto a pracujú najlepšie pri istej teplote a pH. Teraz zistíme, ako ich rýchlosť závisí od množstva substrátu.

teória

Nasýtenie enzýmu

Enzým E najprv naviaže substrát S do komplexu enzým a substrát ES a až potom ho premení na produkt P:

E + S ⇌ ES → E + P

Pri malej koncentrácii substrátu väčšina enzýmu čaká a rýchlosť rastie takmer úmerne koncentrácii. Pri veľkej koncentrácii sú všetky aktívne miesta obsadené a rýchlosť sa blíži k stropu, maximálnej rýchlosti V_max. Enzým je nasýtený, ako obchod, v ktorom pracujú všetky pokladne.

teória

Michaelisova konštanta

Koncentrácia substrátu, pri ktorej enzým pracuje polovičnou rýchlosťou, sa volá Michaelisova konštanta K_m. Vyjadruje, ako ochotne enzým substrát viaže: čím menšia K_m, tým väčšia afinita.

Pekný príklad sú dva enzýmy, ktoré robia to isté, fosforylujú glukózu:

EnzýmKdeK_m pre glukózu
hexokinázasvaly, mozogasi 0,1 mmol/l
glukokinázapečeňasi 10 mmol/l

V krvi je asi 5 mmol/l glukózy. Hexokináza je pri tom nasýtená, svaly a mozog berú glukózu stále. Glukokináza pracuje naplno až po jedle, keď glykémia stúpne, a pečeň vtedy ukladá nadbytok cukru.

vyskúšaj si

Enzýmový reaktor

Zmeraj rýchlosť reakcie pri rôznych koncentráciách substrátu a odhadni V_max a K_m.

0 / 0

Koncentrácia substrátu v mmol/l:

[S] v mmol/lv v µmol/min
v v µmol/min[S] v mmol/l (do 1,1)

Prečo sa reakcia s enzýmom pri veľkej koncentrácii substrátu už nezrýchľuje?

0 / 0

Zapamätaj si: enzým sa najprv spojí so substrátom a potom ho premení. Keď je substrátu veľa, enzým je nasýtený a rýchlejšie to nejde, dosiahol V_max. Koncentrácia substrátu, pri ktorej enzým pracuje polovičnou rýchlosťou, je K_m. Malá K_m znamená, že enzým si substrát „všimne“ aj vo veľmi malom množstve.

Michaelisova-Mentenovej rovnica

Leonor Michaelis a Maud Mentenová v roku 1913 odvodili

v = V_max · [S] : (K_m + [S])

  • pri [S] ≪ K_m je v ≈ (V_max/K_m) · [S], rýchlosť je úmerná koncentrácii,
  • pri [S] = K_m je v = V_max/2,
  • pri [S] ≫ K_m je v ≈ V_max.

Lineweaverov-Burkov graf

Z krivky sa V_max ťažko odčíta, lebo sa k nej blíži len pomaly. Pomôže prevrátenie oboch strán:

1/v = (K_m/V_max) · (1/[S]) + 1/V_max

Graf 1/v podľa 1/[S] je priamka. Priesečník s osou y je 1/V_max, priesečník s osou x je −1/K_m.

Inhibícia

  • Kompetitívny inhibítor sa podobá substrátu a súťaží s ním o aktívne miesto. Veľký nadbytok substrátu ho vytlačí, preto V_max ostáva, ale K_m sa zväčší. Takto pôsobí etanol ako protijed pri otrave metanolom alebo statíny na znižovanie cholesterolu.
  • Nekompetitívny inhibítor sa viaže inde a enzým poškodí. Substrát ho nevytlačí, V_max klesne, K_m ostáva. Podobne pôsobia ióny ťažkých kovov.
  • Ireverzibilný inhibítor sa viaže natrvalo. Aspirín takto vyradí enzým cyklooxygenázu.

Regulácia enzýmov

Bunka rýchlosť dráh neriadi len množstvom substrátu. Alosterické enzýmy majú okrem aktívneho miesta aj regulačné miesto. Fosfofruktokináza v glykolýze sa spomalí, keď je v bunke veľa ATP, a zrýchli, keď pribudne AMP. Konečný produkt dráhy často brzdí jej prvý enzým, tomu sa hovorí spätná väzba.

rozšírenie Lieky ako inhibítory enzýmov

Väčšina liekov sú inhibítory enzýmov. Ibuprofén brzdí cyklooxygenázu, a tým tvorbu látok, ktoré spôsobujú bolesť a zápal. Lieky proti vysokému tlaku brzdia enzým, ktorý tvorí angiotenzín. Penicilín zablokuje enzým, ktorým baktérie stavajú bunkovú stenu. Pri vývoji nového lieku chemici hľadajú molekulu, ktorá do aktívneho miesta zapadne čo najlepšie, a K_m s inhibičnou konštantou sú pre nich kľúčové čísla.

teória

Časté chyby

  • „Viac substrátu vždy znamená rýchlejšiu reakciu.“ Len kým enzým nie je nasýtený.
  • „Veľká K_m znamená rýchly enzým.“ K_m hovorí o afinite. Rýchlosť určuje V_max.
  • „Kompetitívny inhibítor zníži V_max.“ Nadbytok substrátu ho prevalcuje, V_max ostáva.
  • „Inhibítor enzým vždy zničí.“ Väčšina inhibítorov sa viaže vratne.

Ako enzýmy spolupracujú v prvej dráhe rozkladu glukózy, ukáže lekcia Glykolýza.

V_max, K_m a inhibícia

Enzýmová kinetika

príklad 1

0 / 0

rozumieš tomu?

Otestuj sa

4 otázok · úroveň ZŠ4 otázok · úroveň SŠ

Kvíz: Enzýmová kinetika

Otázka 1/4

Prečo sa reakcia s enzýmom od istej koncentrácie substrátu už nezrýchľuje?

Skóre: 0

Najprv vyber odpoveď.

Chcete tento pokus naživo?

Ukážem ho vašim žiakom na chemickej show: 15 pokusov za jednu hodinu, 5 € na žiaka.

Rezervovať termín

Nahlásiť chybu

Chyba v texte, zlá odpoveď alebo niečo, čo nefunguje? Stačí pár slov.

Čo sa stalo?
vedeckeokienko.sk/

Hlásenie uvidí len správca webu. Osobné údaje sem nepatria. Ochrana osobných údajov