Influenza della concentrazione sul substrato

Vedi anche:

enzimi

L'enzima(En) reagisce col substrato (S) per dare un complesso Enzima-Substrato (EnS) in equilibrio con i reagenti e con i prodotti.


       k1         k3
       -->       -->
En + S <--  EnS  <--  En + P
       k2         k4

Possiamo considerare la curva di dipendenza enzima-substrato come un ramo d'iperbolecon due fasi:

a bassa concentrazione di substrato la velocita' e' direttamente proporzionale alla concentrazione di S (cinetica del primo ordine)
ad alte concentrazioni di substrato (saturazione dei siti attivi enzimatici) la velocita all'aumentare di [S] tende asintoticamente ad una velocita massima (Vmax).

Presupposti:

il prodotto non puo' tornare al substrato;
velocita' di formazione pari a k3 * [EnS]
presenza di stato stazionario di equilibrio, cioe' la velocita' di formazione di EnS ( = [En] * [S] * k1) e la sua velocita' di dissociazione ( = [EnS] * (k2 + K1) ) sono uguali;

da cui si ottiene:

        [En] * [S]               k2 + k3
[EnS] = ----------   in cui Km = -------
            Km                      k1

Km prende il nome di costante di Michealis; in seguito assumera' valore pratico maggiore.

Se si considera [En] come [En t] - [EnS] (l'enzima totale meno l'enzima reagente) con vari passaggi matematici si ottiene:


                   [S]                            [S]
[EnS] = [En t] * --------   --> v = k3 * [En t] --------
                 [S] + Km                       [S] + Km

Quando il Substrato raggiunge valori molto alti e km e' trascurabile rispetto [S] si ottiene la massima velocita' di reazione:

  Vmax = k3 * [En t]

in cui tutti i siti attivi dell'enzima sono saturati dal substrato. Confrontando Vmax con v otteniamo:


              [S]                        Vmax - v
v = V max * --------, cioe':  Km = [S] * --------
            [S] + Km                         v

quando v = Vmax/2 si ha che Km = [S] quindi la costante di Michealis rappresenta la concentrazione del substrato quando la velocita' e' pari al 50% della massima.