Kinetika enzymových reakcí - mírou koncentrace katalytické aktivity (dříve enzymové aktivity ) je změna koncentrace substrátu za časovou jednotku při definovaných podmínkách reakce (pH, teplota, koncentrace iontů, aktivátorů aj.). Při enzymové katalýze se váže enzym se substrátem za vzniku enzym-substrátového komplexu, který následně disociuje na produkty (produkt) a intaktní molekulu enzymu, která opět vstupuje do reakce.

Rychlost enzymové katalýzy závisí principiálně na dvou faktorech:

a) na rychlosti s jakou vzniká enzym-substrátový komplex, která závisí na koncentraci substrátu.

b) na rychlosti disociace enzym-substrátového komplexu, která není na koncentraci substrátu přímo závislá.

Za definovaných reakčních podmínek vzrůstá rychlost enzymové katalýzy s rostoucí koncentrací substrátu, jejich vzájemný vztah lze vyjádřit pravoúhlou hyperbolou, tzn., že při dosažení určité koncentrace substrátu se rychlost reakce již dále nezvyšuje, je konstatní, maximální (V_max) . Tuto skutečnost lze vysvětlit tak, že při dostatečně vysoké koncentraci substrátu dochází okamžitě po uvolnění enzymu z enzym-substrátového komplexu k jeho vazbě na další molekulu substrátu.

Matematickou analýzou závislosti rychlosti enzymové katalýzy na koncentraci substrátu (Michaelis a Mentenová, 1913) byl objasněn popsaný dvoufázový průběh enzymové katalýzy a pro praxi definována pro každý pár enzym-substrát tzv. Michaelisova konstanta (K_m ), která je dána koncentrací substrátu (mol/l), při níž probíhá reakce poloviční (V_{½ max)} ) rychlostí. Při znalosti K_m lze vypočítat rychlost reakce pro jakoukoliv koncentraci substrátu, vyjádřit ji v procentech V_max a definovat řád enzymové kinetiky.

Vysoké koncentrace substrátu nutné pro maximální rychlost enzymové katalýzy jsou v praxi někdy nevýhodné nebo nepoužitelné (substrát je drahý, toxický, má inhibiční účinek na enzym, špatně se rozpouští apod.). Z těchto důvodů se v praxi obvykle předpokládá, že při koncentraci substrátu větší než 10x K_m již rychlost reakce významně nezávisí na koncentraci substrátu a kinetika reakce má charakter reakce nultého řádu.

Při nižších koncentracích substrátu probíhá reakce po určitou dobu - než dojde k vyčerpání pro maximální rychlost potřebné koncentrace – rovněž jako reakce nultého řádu, pak rychlost reakce postupně klesá (reakce prvního řádu).

Většina komerčních souprav ke stanovení koncentrace katalytické aktivity enzymů pracuje v rozsahu V_90%- V_max.

Další informace:

Enzymy

Miroslav Engliš