מבוא לתהליכים ביולוגיים

1. מבוא לתהליכים ביולוגיים תרגול 11 - מיכאליס מנטן ועיכוב אנזימתי

2. ראקציה אנזימתית: • E + S  ES  E + P • תוצר אנזים סובסטרט אנזים • השפעת ריכוז הסובסטרט על מהירות הראקציה: • בהנחה שלאנזים יש סובסטרט אחד ותוצר אחד. קומפלקס אנזים-סובסטרט

3. השפעת ריכוז הסובסטרט על מהירות הראקציה: ריכוז הסובסטרט = [S] מהירות הראקציה = Vi ההתחלתית B = Vmax/2

4. משוואת מיכאליס מנטן: ריכוז הסובסטרט שבו מהירות הראקציה היא חצי מהמהירות המקסימלית נקרא Km= קבוע מיכאליס (ביחידות של ריכוז = מולר) משוואת מיכאליס מנטן מתארת את מהירות הראקציה האנזימתית כתלות בריכוז סובטרט משתנה.

5. משוואת מיכאליס מנטן: • כאשר Km <[S] < • לכן בריכוז סובסטרט נמוך בהרבה מ Km – מהירות הראקציה ההתחלתית תלויה בריכוז הסובסטרט.

6. משוואת מיכאליס מנטן: • כאשר Km [S] > > • לכן בריכוז סובסטרט גבוה בהרבה מ Km – מהירות הראקציה ההתחלתית היא המהירות המקסימלית Vmax .

7. משוואת מיכאליס מנטן: • כאשר Km =[S] • לכן בריכוז סובסטרט שווה ל Km – מהירות הראקציהההתחלתית שווה למחצית ממהירות הראקציה המקסימלית.

8. הצורה הלינארית של משוואת מיכאליס מנטן: הצורה הלינארית של משוואת מיכאליס מנטן משמשת לקביעת Km ו Vmax. בכדי לחשב במעבדה את Km ו Vmax לעיתים יש צורך בריכוזי סובסטרט גבוהים. בכדי להמנע מכך ניתן לחשב קבועים אלה מהצורה הלינארית של המשוואה, ללא צורך בריכוזי סובסטרט גבוהים.

9. הצורה הלינארית של משוואת מיכאליס מנטן: נחלק כל צד במשוואה:

10. הצורה הלינארית של משוואת מיכאליס מנטן: זו בעצם משוואה לינארית:y = a•x + b שבה: נצייר את המשוואה הלינארית:

11. הצורה הלינארית של משוואת מיכאליס מנטן: כאשר y=0 כאשר x=0

12. הצורה הלינארית של משוואת מיכאליס מנטן: משוואה זו נקראת Double Reciprocal Plot בכדי לצייר את המשוואה דרושות מעט מאוד נקודות ומהגרף ניתן לחשב את Km ו Vmax.

13. ±I EnzI (inactive) Enz + P Enz EnzS (active) Enz + P ±S עיכוב אנזימתי - Inhibition עיכוב תחרותי: חומר דומה במבנה שלו לסובסטרט, לכן החומר המעכב I יקשר לאנזים במקום הסובסטרט S. המעכב והסובסטרט מתחרים על אותו אתר קישור באנזים.

14. ±I EnzI (inactive) Enz + P Enz EnzS (active) Enz + P ±S עיכוב אנזימתי - Inhibition עיכוב תחרותי: כאשר המעכב נקשר חזק לאנזים  ישתחרר מעט אנזים חופשי  קצב הראקציה יהיה איטי. כאשר המעכב נקשר חלש לאנזים  קצב הראקציה לא ישתנה בהרבה.

15. עיכוב תחרותי - • עבור ריכוז I קבוע, מוסיפים סובסטרט  ככל ש S עולה  קצב הראציה עולה. • בריכוז S מספיק גבוה  (1/[S]=0) ריכוז הקומפלקס EnzI מאוד קטן ולכן קצב הראקציה יהיה • זהה לזה ללא מעכב (חיתוך ציר y). • החיתוך עם ציר x תלוי בריכוז • המעכב – נוכחות המעכב התחרותי • מעלה את Km.

16. עיכוב לא תחרותי הפיך - המעכב Iאינו דומה במבנה שלו לסובסטרט, לכן המעכב I נקשר לאנזים באתר אחר מאתר הקישור של הסובסטרט S. מעכב לא תחרותי הפיך – משנה את מהירות הראקציה המקסימלית Vmax אך אינו משפיע על Km.

17. ±I ±S Enz-I Enz Enz-IS Enz + P Enz-S ±S ±I Enz + P עיכוב לא תחרותי הפיך - בנוכחות מעכב זה נוצר גם הקומפלקס EnzIS, שמתפרק ל EnzS בקצב איטי ולכן משפיע על קצב הראקציה המקסימלי.

18. עיכוב לא תחרותי הפיך - מעכב לא תחרותי הפיך – משנה את מהירות הראקציה המקסימלית Vmax אך אינו משפיע על Km.

19. עיכוב לא הפיך - הרעלה החומר המעכב (רעל) משנה כימית את האתר הפעיל של האנזים. תהליך זה אינו הפיך. לרוב רעלים אלה אינם דומים במבנה שלהם לסובסטרט. הקינטיקה של מעכבים לא תחרותיים הפיכים ולא הפיכים דומה. מעכבים לא תחרותיים הפיכים – מאוד נדירים.

20. סיכום: • משוואת מיכאליס מנטן • Double reciprocal plots • עיכוב תחרותי • עיכוב לא תחרותי הפיך • עיכוב לא תחרותי בלתי הפיך