माइकलिस-मेंटेन काइनेटिक्स

माइकलिस-मेंटेन काइनेटिक्स वह मूलभूत मॉडल है जो बताता है कि एकल-सब्सट्रेट एंजाइम अभिक्रिया का वेग सब्सट्रेट सांद्रता पर कैसे निर्भर करता है। यह एक अतिपरवलयिक वक्र की भविष्यवाणी करता है जो सब्सट्रेट के साथ बढ़ता है और अधिकतम वेग पर संतृप्त होता है, जिसे दो मापदंडों द्वारा संक्षेपित किया जाता है: माइकलिस स्थिरांक Km और अधिकतम वेग Vmax। यह मॉडल एंजाइम गतिविधि के लगभग सभी मात्रात्मक विश्लेषणों के लिए प्रारंभिक बिंदु है।

Definition

माइकलिस-मेंटेन काइनेटिक्स एक एकल-सब्सट्रेट एंजाइम अभिक्रिया को एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स के प्रतिवर्ती गठन के रूप में मॉडल करता है जो उत्पाद में टूट जाता है, जिससे प्रारंभिक वेग v = Vmax[S] / (Km + [S]) प्राप्त होता है, जहाँ Km अर्ध-अधिकतम वेग पर सब्सट्रेट सांद्रता है।

Scope

यह विषय माइकलिस-मेंटेन दर नियम की मान्यताओं और व्युत्पत्ति, Km और Vmax का अर्थ, टर्नओवर संख्या kcat और विशिष्टता स्थिरांक kcat/Km, और मापदंडों का अनुमान लगाने के लिए ऐतिहासिक रूप से उपयोग किए जाने वाले रैखिक परिवर्तनों को शामिल करता है। इसे एक संदर्भ पद्धतिगत विषय के रूप में माना जाता है, न कि नैदानिक ​​मार्गदर्शन के रूप में।

Core questions

• प्रारंभिक वेग सब्सट्रेट सांद्रता के साथ कैसे बदलता है?
• Km और Vmax भौतिक रूप से क्या दर्शाते हैं?
• किन मान्यताओं के तहत दर नियम मान्य है?
• डेटा से मापदंडों का अनुमान कैसे लगाया जाता है?

Key concepts

• प्रारंभिक वेग (v0)
• माइकलिस स्थिरांक (Km)
• अधिकतम वेग (Vmax)
• टर्नओवर संख्या (kcat)
• विशिष्टता स्थिरांक (kcat/Km)
• तीव्र-संतुलन और स्थिर-अवस्था धारणाएँ
• लाइनवीवर-बर्क और अन्य रेखीयकरण

Key theories

माइकलिस-मेंटेन दर नियम

मुक्त एंजाइम, सब्सट्रेट और एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स के बीच एक तीव्र पूर्व-संतुलन मानते हुए, प्रारंभिक वेग सब्सट्रेट सांद्रता में एक आयताकार अतिपरवलय का अनुसरण करता है जिसमें सीमित वेग Vmax और अर्ध-संतृप्ति स्थिरांक Km होता है।

ब्रिग्स-हल्दाने स्थिर-अवस्था उपचार

तीव्र-संतुलन धारणा को एक स्थिर अवस्था से बदलना जिसमें एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स सांद्रता लगभग स्थिर होती है, दर नियम को सामान्यीकृत करता है और सभी प्रासंगिक दर स्थिरांकों के संदर्भ में Km को फिर से परिभाषित करता है।

Mechanisms

एंजाइम E सब्सट्रेट S को प्रतिवर्ती रूप से बांधकर एक कॉम्प्लेक्स ES बनाता है, जो फिर मुक्त एंजाइम के निकलने के साथ उत्पाद P में बदल जाता है। यदि ES का निर्माण और विघटन उत्प्रेरण की तुलना में तेजी से होता है, या यदि ES एक स्थिर अवस्था में बना रहता है, तो बीजगणितीय उपचार से वेग की सब्सट्रेट पर अतिपरवलयिक निर्भरता प्राप्त होती है। कम सब्सट्रेट पर दर [S] के साथ लगभग रैखिक रूप से बढ़ती है; उच्च सब्सट्रेट पर एंजाइम संतृप्त हो जाता है और दर Vmax के करीब पहुंच जाती है। Km अर्ध-अधिकतम वेग देने वाली सब्सट्रेट सांद्रता के बराबर होता है और, स्थिर-अवस्था व्याख्या के तहत, बंधन और उत्प्रेरक दर स्थिरांकों को जोड़ता है। टर्नओवर संख्या kcat कुल एंजाइम से विभाजित Vmax के बराबर होती है, और अनुपात kcat/Km कम सांद्रता पर सब्सट्रेट पर कार्य करने वाले एंजाइम की दक्षता का वर्णन करता है। डबल-रेसिप्रोकल लाइनवीवर-बर्क परिवर्तन संबंध को रैखिक बनाता है और ऐतिहासिक रूप से मापदंडों का अनुमान लगाने के लिए उपयोग किया जाता था, हालांकि अब गैर-रैखिक प्रतिगमन को प्राथमिकता दी जाती है।

Clinical relevance

Km और Vmax बताते हैं कि चयापचय और दवा-चयापचय एंजाइम सब्सट्रेट सांद्रता पर कैसे प्रतिक्रिया करते हैं और फार्माकोलॉजी और प्रयोगशाला चिकित्सा में एंजाइम अवरोध को कैसे चित्रित किया जाता है, इसका आधार बनते हैं। यह विषय बताता है कि इन वर्णकों को कैसे परिभाषित और अनुमानित किया जाता है; यह संदर्भ सामग्री है और व्यक्तिगत निदान या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

History

विक्टर हेनरी ने 1903 के आसपास एक एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स और एक प्रारंभिक दर समीकरण प्रस्तावित किया, और माइकलिस और मेंटेन के 1913 के इनवर्टेज के अध्ययन ने, पीएच को नियंत्रित करते हुए और प्रारंभिक दरों का उपयोग करते हुए, अपने स्थायी रूप में अतिपरवलयिक नियम स्थापित किया। ब्रिग्स और हल्दाने ने 1925 में स्थिर-अवस्था धारणा के साथ इसे फिर से तैयार किया, इसकी प्रयोज्यता को व्यापक बनाया, और लाइनवीवर और बर्क ने 1934 में पैरामीटर अनुमान के लिए डबल-रेसिप्रोकल प्लॉट पेश किया।

Debates

रेखीयकृत प्लॉट बनाम गैर-रेखीय फिटिंग

डबल-रेसिप्रोकल और अन्य रेखीयकरण वेग मापों की त्रुटि संरचना को विकृत करते हैं और पैरामीटर अनुमानों को पक्षपाती कर सकते हैं, इसलिए अतिपरवलयिक समीकरण का प्रत्यक्ष गैर-रेखीय प्रतिगमन अब आम तौर पर पसंद किया जाता है जबकि रेखीय प्लॉट विज़ुअलाइज़ेशन के लिए उपयोगी रहते हैं।

Key figures

• Leonor Michaelis
• Maud Menten
• Victor Henri
• George Briggs
• J. B. S. Haldane

Seminal works

• michaelis-menten-1913
• briggs-haldane-1925
• lineweaver-burk-1934

Frequently asked questions

Km आपको एक एंजाइम के बारे में क्या बताता है?

Km वह सब्सट्रेट सांद्रता है जिस पर अभिक्रिया अपने अधिकतम वेग के आधे पर चलती है; स्थिर-अवस्था व्याख्या के तहत यह बंधन और उत्प्रेरक दर स्थिरांकों के संयोजन को दर्शाता है और अक्सर स्पष्ट सब्सट्रेट आत्मीयता के सूचकांक के रूप में उपयोग किया जाता है।

लाइनवीवर-बर्क प्लॉट की तुलना में गैर-रेखीय फिटिंग को क्यों प्राथमिकता दी जाती है?

डबल-रेसिप्रोकल परिवर्तन कम सब्सट्रेट सांद्रता पर माप त्रुटि को बढ़ाता है और Km और Vmax के अनुमानों को पक्षपाती कर सकता है, इसलिए मूल अतिपरवलयिक डेटा का गैर-रेखीय प्रतिगमन आम तौर पर अधिक विश्वसनीय होता है।