結構生物化學/酶/速率和常數
外觀
酶熱力學
對於酶熱力學,最重要的常數可能是∆G。∆G是產物和反應物之間的自由能差,也稱為將反應物轉化為產物所需的能量。更重要的是,它可以告訴我們反應是否會自發發生,而這正是酶所關注的。
如果∆G為負,則反應會自發發生(放能)。如果∆G為零,則系統處於平衡狀態,不會發生淨變化。如果∆G為正,則反應發生需要能量(吸能)。
對這種現象的熱力學解釋從吉布斯自由能的定義開始,它指出
∆G = ∆H - T∆S,
其中∆H是焓變(焦耳),∆S是熵變(焦耳/開爾文)。正如我們所看到的,如果熵(系統無序)引起的能量超過了焓(系統的熱力學勢能),則吉布斯自由能將為負,因此反應不需要能量即可發生。
酶動力學
酶動力學包含更多常數和速率;從Vmax開始,當酶上的所有催化位點都被底物飽和(結合)時,這是最大速率。另一個常數是Km,它是底物濃度,此時它等於Vmax的一半。它們之間的關係可以透過米氏方程看到。
酶動力學測量的是酶反應的速率。測量反應速率的一種方法是使用光譜變化,在不同波長下吸收光。研究酶動力學的另一種方法是透過繪製底物濃度(x 軸)與反應速度(初始速度)的曲線圖。km(米氏常數)是在酶反應速度達到最大速度一半時的底物濃度。
Vo = Vmax([S]/([S]+ KM))
其中[S]是底物濃度,Vo是反應的初始速率(t=0)。最後,還有kcat/KM的速率,它衡量催化效率。kcat是酶的週轉數,即酶完全結合時單位時間內結合到酶上的底物數量。因此,kcat/KM速率越高,結合底物的效率就越高。