Vo = Vmax. [S]
Vo
Vmax
[S] Vmax/2
Km
- Hằng số Km (hằng số Michaelis) với đơn vị là M (mol) Km = k2 + k3
k1
- Km dùng để đo độ bền của phức hợp ES và nó bằng tổng vận tốc của sự phân rã ES chia vận tốc của sự tạo thành ES.
k3 k2
k1
Đối với một số các enzym k2 thường cao hơn nhiều so với k3.
Trong những trường hợp này Km trở thành một hằng số đo ái lực của enzym đối với cơ chất bởi vì giá trị của nó lúc này phụ thuộc vào giá trị tương đối của k1 và k2 , hằng số vận tốc tương ứng với sự thành lập và phân ly ES.
Một giá trị Km lớn cho thấy enzym có ái lực yếu đối với cơ chất (k2 >> k1) và 1 Km thấp cho thấy enzym có ái lực mạnh đối với cơ chất (k1>>k2).
k3 k2
k1
Km có thể được xác định bằng thực nghiệm dựa vào phương trình Michaelis và Menten : giá trị của nó chính là nồng độ cơ chất khi tốc độ phản ứng bằng Vmax/2.
Vo = Vmax. [S] Km + [S] Vmax/2 =Vmax. [S] Km + [S] 1/2 = [S] Km + [S] Km + [S] = 2[S]
3.2- Đồ thị Lineweaver-Burk
Không thể đánh giá được Vmax (và cả của Kmax) từ đồ thị hyperbol
Vmax và Kmax có thể được xác định bằng thực nghiệm
bằng cách đo Vo với những nồng độ khác nhau của cơ chất dựa vào nghịch đảo của 2 vế của phương trình Michaelis và Menten sau: 1 Vo 1 Vmax Km Vmax 1 [S] x + =
Đồ thị Lineweaver-Burk cho phép tìm Km và Vmax một cách dễ dàng và chính xác.
Đồ thị này cắt trục tung tại 1/Vmax và cắt trục hoành tại -1/Km. Độ dốc của đường thẳng này là Km/Vmax.
1/Vo Độ dốc= Km/Vmax 1/[S] 1/Vmax -1/Km Đồ thị Lineweaver-Burk
Chú ý:
Mô hình của Michaelis và Menten được xem như là một mô hình rất tốt liên quan đến hầu hết các số liệu thực nghiệm của phần lớn các enzym
Vẫn có một số enzym không phù hợp với động học của
Michaelis và Menten : aspartat transcarbamoylase (ATCase) được gọi là các enzym dị lập thể (enzym allosteric)
3.3- Ức chế enzym
Các chất ức chế: tác động trực tiếp trên enzym làm giảm vận tốc xúc tác của enzym
Một số chất ức chế enzym là các sản phẩm chuyển hóa của tế bào bình thường. Các sản phẩm này sẽ ức chế một enzym đặc trưng như là một tác nhân kiểm soát thông thường của sự chuyển hóa.
Những chất ức chế cũng có thể là những tác nhân lạ bên ngoài như các loại ma túy, độc tố và gây ra những tác động ức chế enzym có thể dẫn đến tình trạng bệnh lý dữ dội hoặc chết người.
Hai cách ức chế enzym : ức chế không thuận nghịch hoặc thuận nghịch.
- Đối với ức chế thuận nghịch : ức chế cạnh tranh và không cạnh tranh . Sự ức chế thuận nghịch có thể được đảo ngược lại bằng cách loại bỏ chất ức chế enzym bằng con đường thẩm tách chẳng hạn.
- Đối với ức chế không thuận nghịch : không thể đảo ngược
3.3.1- Ức chế không thuận nghịch
Các chất ức chế liên kết một cách không thuận nghịch với enzym thường bằng các liên kết cộng hóa trị với một gốc acid amin trên hay rất gần với trung tâm hoạt động và làm bất hoạt enzym. Những gốc acid amin này thường là gốc Ser và Cys có các nhóm chức tương ứng là –OH và –SH.
Hợp chất diisopropylphosphofluoridat (DIPF), một hợp chất
khí tác động hướng thần kinh, phản ứng với gốc Ser trong trung tâm hoạt động của enzym acetylcholinesterase làm ức chế enzym này một cách không thuận nghịch và ngăn cản việc dẫn truyền xung động thần kinh.
-HF
Enzym-CH2OH + DIPF
Iodoacetamid làm thay đổi gốc Cys và có thể được sử dụng như là một tác nhân chẩn đoán trong việc xác định số gốc Cys cần thiết cho tác động của enzym.
Enzym-CH2SH + ICH2 C NH2
O
+ HI Enzym-CH2 S CH2 C NH2
Kháng sinh Penicilline ức chế một cách không thuận nghịch enzym glycopeptid transpeptidase (có vai trò xúc tác việc thành lập những liên kết chéo trong thành tế bào vi khuẩn) bằng các liên kết cộng hóa trị với gốc Serin trong trung tâm hoạt động của enzym
3.3.2- Ức chế cạnh tranh thuận nghịch
Một chất ức chế cạnh tranh có cấu trúc gần giống cơ chất. Do đó, nó có thể cạnh tranh với cơ chất để liên kết với trung tâm hoạt động của enzym.
Enzym có thể liên kết với hoặc là cơ chất hoặc là chất ức chế nhưng không thể liên kết đồng thời cả hai.
S
I E ES E + P
Một chất ức chế cạnh tranh liên kết theo cách thuận nghịch với trung tâm hoạt động.
Tốc độ phản ứng enzym tùy thuộc vào nồng độ tương đối của chất ức chế vắ cơ chất.
Nếu tăng nồng độ của cơ chất vượt xa nồng độ của chất ức chế thì có thể làm cho phản ứng ngươc trở lại, và khắc phục được hiện tượng ức chế, ngược lại nếu tăng nồng độ của
chất ức chế lên thì có thể làm cho enzym bị ức chế hoàn toàn.
Succinat dehydrogenase là một thí dụ điển hình của sự ức chế cạnh tranh. Enzym này sử dụng cơ chất là succinat và bị
ức chế cạnh tranh bởi malonat khác với succinat ở chổ chỉ có một nhóm metylen trong phân tử thay vì 2 nhóm như succinat.
Succinat dehydrogenase
Succinat + FAD Fumarat + FADH2
Malonat Không phản ứng
1/Vo
1/[S]1/Vmax 1/Vmax
-1/Km
Đồ thị Lineweaver-Burk cho thấy ảnh hưởng của chất ức chế cạnh tranh trên Km và Vmax
°°°° ° °°° ° ° ° ° ° ° Ưùc chế cạnh tranh Không ức chế