速度分析ラインウィーバー-バーク方程式酵素動態の二重逆数プロット
速度分析ラインウィーバー-バーク方程式酵素動態の二重逆数プロット
8.3。 Lineweaver-Burk方程式(Double reciprocal plot):
1934年、LineweaverとBurkは、基質濃度と反応速度の二重逆数をプロットすることにより、Michalies–Mentenの方程式を簡単に数学的に変更しました。
ラインウィーバー Burkプロットは、michalies–Menteris方程式（MME）の両側の逆数を取ることによって得られます。
ラインウィーバーバーク（LB）プロットでミカエリスメンテン方程式は直線曲線に変換されます。これは、x軸上の切片の位置からVmaxを推定するために使用されます。直線はY=MX+Cで与えられ、ここでCはX上のYの回帰のY切片であり、Mは勾配である。
この双曲線曲線は直線になり、線のX切片の絶対値は基質に対する酵素の親和性（1/Km）である。 Y切片は1/Vmaxである。 線の勾配はKm/Vmaxである。 再び、もともとこれは主観的に行われました。 これは，変換されていないＭｉｃｈａｅｌｉｓ-Ｍｅｎｔｅｎ関係に対する最良適合パラメータを見つけるためのはるかに細かい方法である。
アプリケーション
Lineweaver–Burkプロットは、KmとVmaxを決定するために使用します。 このようなグラフのY切片はVmaxの逆数と等価であり、グラフのX切片は-1/Kmを表す。 それは酵素の阻止の異なった形態の速い、視覚印象を与えます。
8.4。 Eadie–Hofsteeプロット
Eadie–Hofstee図は、反応速度が速度と基質濃度の比の関数としてプロットされた酵素動態のグラフィカルな表現です。
このミカエリス-メンテン方程式では、
と表されます。
div>
反転してvmaxで乗算します :
Eadie–Hofsteeプロットのアプリケーション
KmとVmaxの迅速な識別
8.5。 Hanes Woolf Plot
反応速度Vに対する初期基質濃度の比のグラフィカルな表現は、基質濃度に対してプロットされます。
ミカエリス-メンテン方程式は、次のように導出されます
:
Rearrange :
This equation will give straight line of slope a Y-intercept of and an X-intercept of –km
Application :-
Used for determination of Km, Vmax and Vmax/Km parameters
8.6. 酵素阻害
酵素は、反応の触媒として作用するタンパク質です。 しかし、自然界の化学物質（有機/無機）である分子によって活性が阻害またはブロックされています。 これらの分子または化合物は阻害剤と呼ばれ、それらが酵素を不活性化するか、またはその活性を遮断するプロセスは酵素阻害と呼ばれる。それらは、酵素活性に必要なアミノ酸側鎖を改変することによって、酵素触媒活性を可逆的または不可逆的に阻害する。
薬物発見では、薬物類似体は、阻害作用を有するため、多くの抗毒素の解毒のための設計である。
8.6.1。 酵素阻害反応が続くルール
- 酵素は、ロックキー配置または誘導されたフィットで活性部位で1：1の比で基質と結合する。
- 阻害剤化合物は、酵素阻害剤基質複合体または酵素阻害剤複合体を作るために先着でアロステリック触媒部位の基質と競酵素と基質または阻害剤は、触媒反応の速度定数として表される速度論的方法で互いに反応する。
- 酵素と基質または阻害剤は、触媒反応の速度論的定数として表される速度論的方法で互いに反応する。pH、温度、基質または反応物の濃度などの生理学的条件は、酵素反応の速度を決定する。
- 酵素反応の速度を決定する。
- 酵素サブユニット、基質または阻害剤活性基相互作用、結合性質の物理的性質：求電子性、親水性、求核性およびメタロプロチ; 水素結合は、全体的な酵素反応速度および阻害様式に影響を及ぼす。
8.6.2。 非可逆酵素阻害の種類
8.6.2.1。 競合阻害（可逆的）：この中で、活性部位に対する阻害剤と基質との間に競合が存在する。
酵素の触媒部位は阻害剤によって占有され、その活性は阻害される。 しかし、阻害は可逆的である。 この場合、酵素基質および酵素阻害剤複合体の両方が形成される。親和性への影響：-阻害剤濃度が増加すると、その親和性が増加するが、基質の親和性が低下し、Km値が増加する。
親和性への影響：-阻害剤濃度が増加すると、その親和性が増加するが、基質の親和性が減少し、Km値が増加する。 しかし、基質濃度が増加すると、その親和性が増加し、阻害剤の親和性が低下し、Km値が減少する。、
阻害剤は、阻害剤が活性部位での結合のために基質と競合することを意味する酵素の活性部位に結合するため、酵素に対する基質の親和性が低下するため、Km値が増加する。 新しいkmは、Kmで与えられます。
where
i=阻害剤の濃度
Kdi=阻害剤の解離定数。阻害剤濃度が増加すると、基質の親和性が低下するにつれてkm値が増加する。
阻害剤濃度が増加すると、基質の親和性が低下す の解離定数が多ければ、酵素阻害剤複合体が多ければ、ａは少なくなるのでｋｍは少なくなる。 Aの値は1に等しいか、1より大きいです。 Kmの新しい値はaKmです
Vmaxに対する効果
Vmaxは無限の基質濃度で計算されます。無限の基質濃度では、すべての酵素は酵素基質複合体iの形をしている。e. Vmax is not affected.
Lineweaver Burk plot of competitive inhibition
8.6.2.2. Examples of Competitive Inhibitors
(a) Allopurinol :
Drug used for treatment of gout. Uric acid is formed in the body by oxidation of hypoxanthine by the enzyme xanthine oxidase. Allopurinol is structurally similar to hypoxanthine and inhibits the enzyme xanthine oxidase and reduced uric acid formation.
（b）メトトレキサート：
それはジヒドロ葉酸レダクターゼ（DHFR）の競合阻害剤です。 この薬は癌治療に使用されます。 それは葉酸に構造的に類似しています従って、folateのレダクターゼを競争的に禁じます。 それはtetra hydrofolateの形成を防ぎます。 したがって、DNA合成は苦しんでいる。
（c）MAO阻害剤（モノアミンオキシダーゼ）：
彼らは、開発される抗うつ薬のファーストクラスです。 MAO阻害剤は、MAOを阻害することによってセロトニンドパミンのレベルを増加させる。 例えば… カテコールアミン（エピネフリンおよびノルエピネフリン）。
(d)Dicumarol:
この薬はビタミンKに似ています。 非競合的阻害
基質と阻害剤の付着部位が異なるため、阻害剤と基質との間に競合はない。 阻害剤は基質と構造的類似性を持たないため、遊離酵素に結合することはできません。 阻害剤は、阻害剤結合部位を露出させる酵素基質複合体と結合する。 阻害剤の結合は、触媒作用を不活性化する活性部位またはアロステリック部位の歪みを引き起こし得る。親和性に対する効果：
阻害剤の高親和性は、酵素基質複合体の酵素基質への解離が低いことを意味する。 この中で、阻害剤は酵素基質複合体上の他の活性部位に結合する。 つまり、阻害剤は酵素ではなくES複合体に対して親和性を示すことを意味する。 したがって、阻害剤の存在下では、基質に対する酵素の親和性が増加する。 これは、Kmを減少させます。 したがって、
Vmaxに対する効果
Vmaxは無限の基質濃度で計算されます。 無限の基質濃度では、すべての酵素は酵素基質複合体の形態である。 阻害剤は酵素基質複合体に対する親和性を示す。 従って抑制剤は酵素の基質の複合体に結合し、酵素およびプロダクトに酵素の基質の複合体の触媒作用を防ぎます。 That’s why Vmax decreases and new Vmax is given by
Inhibitor concentration increases a value increases and Vmax decreases
On putting the values of new Km and new Vmax in lineweaver burk plot, The equation is as follows :-
Uncompetitive inhibitor causes different intercepts on both Y and X-axis but same slope.
8.6.4。 混合（非競合）阻害
この阻害剤は、構造的に基質に類似していませんが、遊離酵素および酵素サブステート複合体の両方に結合するこ
その阻害剤結合する酵素から離れてます。 それは立体配座の変化を誘導し、その触媒活性を低下させる。 したがって、酵素阻害剤および酵素基質阻害剤複合体は非生産的になる。 基質濃度は反応を逆転させない。 したがって、阻害は変化しないKmにつながるが、Vmaxは減少する。
Lineweaver Burkプロットは、酵素動態におけるKmとVmaxを決定するために使用されます。 このようなグラフのY切片はVmaxの逆数に相当し、グラフのX切片は競合阻害剤を表し、したがって同じY切片（Vmaxは競合阻害剤によって影響されない）であるが、異なるスロップがある。
非競合阻害剤は、Kmが影響を受けないが、Y切片と異なる斜面であると同じX切片を持つプロットを生成します。
8.7。 多Substrate反応の速度論
酵素の速度論では、単純な反応は、一つの基質が酵素に結合し、触媒反応を受けることを含む。 この状態は一般的ではありません。 生化学反応の大部分は、反応に参加している二つ以上の基質によって触媒される。 例えば、酵素Eは、二つの基質AとBを含む反応を触媒し、生成物PとQを得る。
このタイプの反応は、Bi基質反応と呼ばれる。 これらの反応は二つの方法で進行することができます：
8.7.1。 基質AおよびBの両方が酵素Eに結合し、次いで反応が進行して生成物PおよびQを生成する。
このタイプの反応は、シーケンシャルまたは単純変位反応と呼ばれ、さらに以下のグループに分けられます。
順序付けられた基板結合または順序付けられた順次機構–このタイプでは、一方の基板が第二の基板の前に結合しなければな
この反応は、基質の連続的な結合だけでなく、生成物の連続的な放出を示しています。 このタイプのメカニズムはNAD+および乳酸塩を含む乳酸脱水素によって触媒される反作用で観察されます。
8.7.2。 ランダムな基質結合-このタイプでは、AまたはBのいずれかが最初に酵素に結合し、続いて他の基質および生成物の放出が起こる。
This type of mechanism is observed in reactions catalyzed by transferases enzyme as hexokinase catalyzed phosphorylation of glucose by ATP.
8.7.3. Theorell-Chance Sequential mechanism
It is a type of ordered sequential bisubstrate reaction in which the ternary complex does not accumulate.
8.7.4. Ping pong mechanism
bi基質反応におけるもう一つの可能性は、一方の基質Aが酵素に結合し、それと反応すると生成物Pが放出され、酵素が修飾形E’に変わることである。 第二の基質、Bは、入って来て、第二の生成物、Qを生成し、酵素、Eを再生するために修飾された酵素と結合します。
上記のメカニズムに続く反応は、ピンポンまたは二重変位反応と呼ばれています。 このタイプの機構は、アミノトランスフェラーゼによって触媒される反応で観察される。これらの酵素は、アミノ酸からα-ケト酸へのアミノ基の移動を触媒する。
形成される生成物は、ケト酸に対応する新しいアミノ酸であり、アミノ酸の炭素骨格に対応する新しいケト酸である：-
ピンポン反応のもう一つの例はホスホグリセリン酸ムターゼである。 酵素は1つの基質から隣酸塩を得、酵素のリン酸化の後で、隣酸塩は第2基質に移ります。
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