Dieser Artikel beleuchtet die sechs Faktoren, die die Enzymaktivität beeinflussen.

Die sechs Faktoren sind: (1) Konzentration des Enzyms (2) Konzentration des Substrats (3) Wirkung der Temperatur (4) Wirkung des pH-Wertes (5) Wirkung der Produktkonzentration und (6) Wirkung von Aktivatoren.

Der Kontakt zwischen Enzym und Substrat ist die wichtigste Voraussetzung für die Enzymaktivität.

Die wichtigen Faktoren, die die Geschwindigkeit der Enzymreaktion beeinflussen, werden im Folgenden diskutiert:

Faktor # 1. Konzentration des Enzyms:

Mit zunehmender Konzentration des Enzyms nimmt die Reaktionsgeschwindigkeit proportional zu (Abb. 66.1). Tatsächlich wird diese Eigenschaft des Enzyms zur Bestimmung der Aktivitäten von Serumenzymen zur Diagnose von Krankheiten verwendet.

Faktor # 2. Konzentration des Substrats:

Eine Erhöhung der Substratkonzentration erhöht allmählich die Geschwindigkeit der Enzymreaktion innerhalb des begrenzten Bereichs der Substratspiegel. Eine rechteckige Hyperbel wird erhalten, wenn die Geschwindigkeit gegen die Substratkonzentration aufgetragen wird (Fig. 66.2). In der Grafik werden drei verschiedene Phasen der Reaktion beobachtet.

Enzymkinetik und Km-Wert:

Enzym (E) und Substrat (E) verbinden sich zu einem instabilen Enzym-Substrat-Komplex (ES) zur Bildung von Produkt (P).

Dabei stellen k1, k2 und k3 die Geschwindigkeitskonstanten für die jeweiligen Reaktionen dar, wie durch Pfeile angedeutet.

Km, die Michaelis-Menten-Konstante (oder die Brig- und Haldane-Konstante), ist gegeben durch die Formel

Die folgende Gleichung wird nach geeigneter algebraischer Manipulation erhalten.

wobei v = Gemessene Geschwindigkeit,

Vmax = Maximale Geschwindigkeit,

S = Substratkonzentration,

Km = Michaelis-Menten-Konstante.

Km oder die Michaelis-Menten-Konstante ist definiert als die Substratkonzentration (ausgedrückt in Mol / lit), um die halbmaximale Geschwindigkeit in einer enzymkatalysierten Reaktion zu erzeugen. Es zeigt an, dass die Hälfte der Enzymmoleküle (d. H. 50%) an die Substratmoleküle gebunden sind, wenn die Substratkonzentration dem Km-Wert entspricht.

Km-Wert ist eine Konstante und ein charakteristisches Merkmal eines bestimmten Enzyms. Es ist ein Vertreter zur Messung der Stärke des Komplexes. Ein niedriger Km-Wert zeigt eine starke Affinität zwischen Enzym und Substrat an, während ein hoher Km-Wert eine schwache Affinität zwischen ihnen widerspiegelt. Für die meisten Enzyme liegen die Km-Werte im Bereich von 10-5 bis 10-2 Mol.

Linie Weaver-Burk doppelte reziproke Handlung:

Zur Bestimmung des Km-Wertes wird die Substratsättigungskurve (Fig. 66.2) ist nicht sehr genau, da Vmax asymptotisch angefahren wird. Wenn man die Kehrwerte der Gleichung (1) nimmt, erhält man eine geradlinige grafische Darstellung.

Das Liniendiagramm Weaver-Burk ist in Abb. 66.3. Es ist viel einfacher, den Km vom Schnittpunkt auf der x-Achse zu berechnen, der – (1 / Km) ist. Ferner ist die doppelte reziproke Darstellung nützlich, um die Wirkung verschiedener Hemmungen zu verstehen.

Faktor # 3. Effekt der Temperatur:

Die Geschwindigkeit der Enzymreaktion nimmt mit der Erhöhung der Temperatur bis zum Maximum zu und sinkt dann ab. Normalerweise wird eine glockenförmige Kurve beobachtet (Abb. 66.4).

Die optimale Temperatur für die meisten Enzyme liegt zwischen 40°C-45°C. Einige wenige Enzyme (z.B. Giftphosphokinasen, Muskeladenylatkinase) sind jedoch bereits bei 100 ° C aktiv. Wenn die Enzyme einer Temperatur über 50 ° C ausgesetzt werden, ist im Allgemeinen eine Denaturierung zu beobachten, die zu einer Störung der nativen (tertiären) Struktur des Proteins und des aktiven Zentrums führt. Die meisten Enzyme werden bei höheren Temperaturen (über 70 ° C) inaktiv.

Faktor # 4. Wirkung von pH:

Die Erhöhung der Wasserstoffionenkonzentration (pH) beeinflusst die Enzymaktivität erheblich und es wird normalerweise eine glockenförmige Kurve erhalten (Abb. 66.5). Jedes Enzym hat einen optimalen pH-Wert, bei dem die Geschwindigkeit maximal ist.

Die meisten Enzyme höherer Organismen zeigen eine optimale Aktivität um den neutralen pH-Wert (6-8). Es gibt jedoch viele Ausnahmen wie Pepsin (1-2), saure Phosphatase (4-5) und alkalische Phosphatase (10-11) für einen optimalen pH-Wert.

Faktor # 5. Wirkung der Produktkonzentration:

Die Ansammlung von Reaktionsprodukten verringert im Allgemeinen die Enzymgeschwindigkeit. Bei bestimmten Enzymen verbinden sich die Produkte mit dem aktiven Zentrum des Enzyms und bilden einen losen Komplex und hemmen so die Enzymaktivität. Im lebenden System wird diese Art der Hemmung im Allgemeinen durch eine schnelle Entfernung von gebildeten Produkten verhindert.

Faktor # 6. Wirkung von Aktivatoren:

Einige der Enzyme benötigen bestimmte anorganische Metallkationen wie Mg2+, Mn2+, Zn2+, Ca2+, Co2+, Cu2+, Na+, K+ usw. für ihre optimale Aktivität. In seltenen Fällen werden auch Anionen für die Enzymaktivität benötigt, z. B. Chloridion (CI–) für Amylase.