Über dieses Experiment
Messen Sie, wie eine Enzymreaktion zunächst auf eine steigende Substratkonzentration reagiert. Speichern Sie eine Referenzkurve, ändern Sie die Enzymkonzentration, die Temperatur oder den pH-Wert und vergleichen Sie die Reaktionsgeschwindigkeiten. Die Substratbindung folgt einem Michaelis-Menten-Sättigungsmodell. Die Temperatur- und pH-Faktoren sind ausdrücklich gewählte Lehrkurven und keine angepassten Daten für ein bestimmtes Enzym.
Lernziele
- Erklären Sie die Sättigung bei steigender Substratkonzentration
- Bestimmen Sie Km als die Substratkonzentration bei der Hälfte des aktuellen Vmax
- Unterscheiden Sie die Auswirkungen der Enzymkonzentration von Änderungen der Substratkonzentration
Anleitung
- 1Verwenden Sie 37 Grad Celsius, pH 7 und eine relative Enzymkonzentration von 1. Stellen Sie das Substrat auf 2 mM ein und vergleichen Sie die Reaktionsgeschwindigkeit mit Vmax.
- 2Erhöhen Sie die Substratkonzentration auf 20 mM. Beachten Sie, dass sich die Reaktionsgeschwindigkeit Vmax annähert, es aber nicht erreicht.
- 3Speichern Sie die Referenzkurve und verdoppeln Sie dann die Enzymkonzentration. Vergleichen Sie die Kurven und Km.
- 4Ändern Sie die Temperatur oder den pH-Wert und vergleichen Sie die Ergebnisse mit der Referenz. Kehren Sie zu den ursprünglichen Bedingungen zurück, um zu sehen, dass diese veranschaulichenden Faktoren reversibel sind.
Das Modell
Annahmen
- Eine Reaktion mit einem einzigen Substrat folgt einer Michaelis-Menten-Kinetik der Anfangsgeschwindigkeit im stationären Zustand, wobei das Substrat im Überschuss gegenüber dem Enzym vorhanden ist.
- Das Substrat wird konstant gehalten, und Produktakkumulation, -abbau, Hemmung sowie die Rückreaktion des Produkts werden ignoriert.
- Km ist für alle Bedingungen auf 2 mM festgelegt. Die Enzymkonzentration skaliert Vmax linear.
- Die Multiplikatoren für Temperatur und pH-Wert sind symmetrische, reversible Lehrkurven. Sie modellieren weder tatsächliche Denaturierung noch die Reaktionsgeschichte oder ein bestimmtes Enzym.
Im Unterricht ausprobieren
- Q1Bei welcher Substratkonzentration entspricht die Geschwindigkeit der Hälfte von Vmax?
- Q2Warum kann die Zugabe von Enzym die Geschwindigkeit erhöhen, selbst wenn die Zugabe von mehr Substrat nur geringe Auswirkungen hat?
- Q3Welche Messungen wären erforderlich, um die veranschaulichende Temperaturkurve durch ein enzymspezifisches Modell zu ersetzen?
Häufig gestellte Fragen
Wird das simulierte Enzym durch Erhitzen dauerhaft geschädigt?
Nein. Der Aktivitätsmultiplikator hängt nur von der aktuellen Temperatur ab und ist umkehrbar. Reale Enzyme können irreversibel denaturieren, was außerhalb dieses Modells liegt.
Ändert sich Km, wenn sich die Enzymkonzentration verdoppelt?
Nicht in diesem Modell. Eine Verdopplung der Enzymkonzentration verdoppelt Vmax und die Reaktionsgeschwindigkeit bei jeder Substratkonzentration, während die Substratkonzentration bei halber Maximalgeschwindigkeit bei Km bleibt.