एंजाइम काइनेटिक्स

एंजाइम काइनेटिक्स यह निर्धारित करती है कि एंजाइम कितनी तेज़ी से काम करते हैं और प्रतिक्रिया दर सब्सट्रेट सांद्रता पर कैसे निर्भर करती है, जो उत्प्रेरकों को चिह्नित और तुलना करने वाले मापदंडों को प्रदान करती है।

Definition

एंजाइम काइनेटिक्स एंजाइम-उत्प्रेरित प्रतिक्रियाओं की दरों का अध्ययन है और ये दरें सब्सट्रेट सांद्रता, एंजाइम सांद्रता, अवरोधकों और स्थितियों पर कैसे प्रतिक्रिया करती हैं, जिसे माइकलिस-मेंटेन समीकरण से प्राप्त मापदंडों द्वारा संक्षेपित किया जाता है।

Scope

यह विषय माइकलिस-मेंटेन मॉडल और इसकी अंतर्निहित स्थिर-अवस्था धारणा, गतिज स्थिरांक Km, Vmax, kcat, और विशिष्टता स्थिरांक kcat/Km के अर्थ, दर डेटा के ग्राफिकल और प्रतिगमन-आधारित विश्लेषण, और प्रतिस्पर्धी, अप्रतिस्पर्धी और गैर-प्रतिस्पर्धी अवरोध के गतिज हस्ताक्षरों को शामिल करता है।

Core questions

• सब्सट्रेट सांद्रता बढ़ने पर प्रतिक्रिया वेग संतृप्त क्यों हो जाता है?
• Km और kcat भौतिक रूप से क्या दर्शाते हैं?
• विभिन्न अवरोधक प्रकार स्पष्ट गतिज मापदंडों को कैसे बदलते हैं?
• उत्प्रेरक दक्षता का आकलन करने के लिए kcat/Km का उपयोग कैसे किया जाता है?

Key theories

माइकलिस-मेंटेन मॉडल

उत्प्रेरण को प्रतिवर्ती सब्सट्रेट बंधन और उसके बाद उत्पाद रिलीज के रूप में मॉडल करने से एक अतिपरवलयिक वेग-सब्सट्रेट संबंध प्राप्त होता है, जो Vmax (अधिकतम दर) और Km (आधे-अधिकतम वेग पर सब्सट्रेट सांद्रता) को परिभाषित करता है।

स्थिर-अवस्था (ब्रिग्स-हल्डेन) उपचार

ब्रिग्स और हल्डेन ने मूल संतुलन धारणा को एक स्थिर-अवस्था धारणा तक सामान्यीकृत किया, जिसमें एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स सांद्रता लगभग स्थिर होती है, जिससे माइकलिस-मेंटेन रूप को व्यापक वैधता मिलती है।

Mechanisms

स्थिर-अवस्था धारणा के तहत, एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स के निर्माण की दर उसके टूटने की दर के बराबर होती है, इसलिए इसकी सांद्रता प्रारंभिक चरण के दौरान लगभग स्थिर रहती है। प्रारंभिक वेग के लिए हल करने पर v = Vmax[S]/(Km + [S]) प्राप्त होता है। Km बंधन और उत्प्रेरक दर स्थिरांकों को जोड़ता है; kcat (कुल एंजाइम द्वारा विभाजित Vmax) टर्नओवर संख्या है, और kcat/Km प्रसार सीमा के पास दक्षता का आकलन करता है।

Clinical relevance

काइनेटिक पैरामीटर रासायनिक और फार्मास्युटिकल अनुसंधान में केंद्रीय उपकरण हैं - अवरोधकों की स्क्रीनिंग के लिए, इंजीनियर एंजाइम वेरिएंट की तुलना करने के लिए, और प्रतिक्रिया स्थितियों को चिह्नित करने के लिए। चर्चा विश्लेषणात्मक और गैर-निर्धारक बनी हुई है।

History

माइकलिस और मेंटेन के 1913 के इनवर्टेज के विश्लेषण ने मात्रात्मक ढांचा स्थापित किया; ब्रिग्स और हल्डेन के 1925 के स्थिर-अवस्था व्युत्पत्ति ने संतुलन धारणा की आवश्यकता को हटा दिया, और बाद के रेखीयकरण (लाइनवीवर-बर्क, एडी-हॉफस्टी) और गैर-रेखीय प्रतिगमन ने पैरामीटर अनुमान को परिष्कृत किया।

Key figures

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

Seminal works

• michaelis1913
• briggs1925
• nelson2021

Frequently asked questions

क्या कम Km का हमेशा मतलब बेहतर एंजाइम होता है?

अपने आप में नहीं; Km सब्सट्रेट के लिए स्पष्ट संबंध को दर्शाता है, लेकिन समग्र उत्प्रेरक दक्षता को kcat/Km द्वारा सबसे अच्छी तरह से दर्शाया जाता है, जो टर्नओवर दर को सब्सट्रेट बंधन के साथ जोड़ता है।

टर्नओवर संख्या क्या है?

टर्नओवर संख्या kcat सब्सट्रेट के साथ पूरी तरह से संतृप्त होने पर प्रति इकाई समय में एक एंजाइम सक्रिय स्थल द्वारा उत्पाद में परिवर्तित होने वाले सब्सट्रेट अणुओं की अधिकतम संख्या है।