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Pregunta en Asunción en la cinética de Michaelis-Menten

En la cinética de Michaelis-Menten, se supone que la concentración de sustrato es mucho mayor que la concentración de la enzima. En el paso de la derivación de la ecuación de Michaelis-Menten de la tasa de la ley es este supuesto utilizado?

A partir de las explicaciones dadas en diferentes fuentes, creo que esta suposición se utiliza para expresar el total de la concentración de la enzima como la suma de la enzima libre y el complejo enzima-sustrato. Es mi entendimiento correcto? ¿Qué sucede cuando la concentración de la enzima está en el mismo rango que el de la concentración de sustrato? ¿Por qué es importante hacer esta suposición?

Podría alguien explicar?

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Dr. J. Puntos 89

Creo que es más acerca de la expresión de[S]. Si asumimos que la concentración de sustrato es mucho mayor que la concentración de la enzima, entonces podemos ignorar el sustrato que está enlazado como ES en la derivación de la MM de la ecuación. Si la concentración de la enzima se encuentra en el mismo rango que el sustrato (o si la afinidad de la enzima es muy alta), entonces la cantidad de sustrato enlazado como ES no puede ser ignorada, y la derivación no es simplificado. En este último caso, [S] en la ecuación no puede ser considerado como el total, pero debe ser corregido por el importe de obligado.

3voto

PeteL Puntos 16

Veamos la derivación detalle. Voy a tratar de nota, todas las suposiciones/aproximaciones hechas. Espero que no se pierda ninguna. El modelo básico es el siguiente: Primero un sustrato de la enzima complejo está formado. El sustrato puede ser liberado sin cambios, o se somete a la modificación de la forma del producto. Esto puede ser capturado en las dos ecuaciones siguientes

$$\ce{E + S <=>[k_a][k'_{a}] ES } \tag{1}$$ $$\ce{ES ->[k_b] P } \tag{2}$$

Primero, la suposición aquí es que en un principio, tan poco producto se forma de la reacción inversa (producto de la combinación con la enzima y de re-formación de sustrato) pueden ser ignorados, y por lo tanto la flecha unidireccional.

Velocidad de formación de producto es, $v = k_b \ce{[ES]}$

Y utilizamos la aproximación de estado estacionario para escribir, $$\frac{\mathrm{d}\ce{[ES]}}{\mathrm{d}t} = k_a\ce{[E][S]}-k'_a\ce{[ES]}-k_b\ce{[ES]} \approx 0$$

Re-organización, $$ [ES] = \overbrace{\frac{k_a}{k'_a + k_b}}^{K_M}[E][S]$$

Ahora, vamos a volver a convertir esto en términos de las concentraciones de enzimas, y el sustrato que hemos empezado.

A partir de las explicaciones dadas en diferentes fuentes, creo que esta suposición se utiliza para expresar el total de la concentración de la enzima como la suma de la enzima libre y el complejo enzima-sustrato. Es mi entendimiento correcto?

$$\ce{[E]_0 = [E] + [ES]}$$

No. La ecuación dada anteriormente se mantiene independientemente de la inicial de la concentración de sustrato.

Sustituyendo $\ce{[ES]}$

$$\ce{[E]_0 = [E] + \frac{K_M [ES]}{[S]} = [ES]\left( 1+ \frac{K_M}{[S]}\right)}$$

En el paso de la derivación de la ecuación de Michaelis-Menten de la tasa de la ley es este supuesto utilizado?

Ahora, finalmente, la concentración de sustrato es tan grande, que $\ce{[S] \approx [S]_0}$

Esto, finalmente, nos da

$$\ce{[ES] = \frac{[E]_0}{1+ K_M/[S]_0}} \tag{*}$$

Conectando en la expresión de $v$, obtenemos la ecuación de Michaelis-Menten

$$v = \frac{k_b\ce{[E]_0}}{1+ K_M/\ce{[S]_0}}$$

¿Qué sucede cuando la concentración de la enzima está en el mismo rango que el de la concentración de sustrato? ¿Por qué es importante hacer esta suposición?

Usted no consigue una bonita expresión para$\ce{[ES]}$, al igual que la ecuación de $(*)$ que sólo implica constantes en el lado derecho.

$$\ce{[ES] = \frac{[E]_0}{1+ K_M/([S]_0-[ES])}} \tag{**}$$

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user55269 Puntos 21

En primer lugar, debemos entender dos cosas. (1) a partir de una Enzima es un catalizador, se asume que la reacción directa es mucho, mucho más favorecida que la de la reacción inversa. Es decir, k1 >> k-1. (2) es imposible medir la concentración del Complejo Enzima-Sustrato. Sólo podemos saber cuánto Enzima está presente, la cantidad de Producto que se forma, y cuánto de Sustrato consumido.

Habiendo dicho esto, llegamos al corazón de la cuestión. El determinante de la velocidad de paso es la disociación del Complejo Enzima-Sustrato en el Producto y la Enzima Libre. Así que, esencialmente, V = k2[ES]. Pero ya que no podemos saber lo que [ES], tenemos que relacionarlo en los términos que conocemos. Por lo que [ES] debe ser capaz de determinarse a partir de [E] y [S]. En orden a ello, [ES] debe estar en un estado de constante hasta que el sustrato se consume. Esta es la razón por la que es importante que [S] ser mayor que [E]. [S] seguirá disminuyendo y [P] seguirá aumentando. Esto no va a ser cierto si no hay suficiente sustrato para formar [ES].

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