Enzymkinetik-Simulator
Gleichungen in dieser Simulation
| v | Reaktionsgeschwindigkeit | gebildetes Produkt pro Sekunde, in µM/s; die Kurve steigt bei niedrigem [S] steil an und flacht bei Vmax ab | |
|---|---|---|---|
| [S] | Substratkonzentration (sinkt, während es verbraucht wird) | beginnt bei der Substratkonzentration [S]₀ | |
| Km | Michaelis-Konstante Km (mM) | das [S], bei dem die Geschwindigkeit die Hälfte von Vmax ist; ein niedriger Km heißt, das Enzym greift sein Substrat auch, wenn wenig davon da ist | |
| Vmax | Maximalgeschwindigkeit | erreicht, wenn jedes Enzym beschäftigt ist |
Mit den aktuellen Werten:
| kcat | Wechselzahl kcat (pro Sekunde) | Substratmoleküle, die ein Enzym bei Sättigung pro Sekunde umsetzt: etwa 100 bei vielen Enzymen, 10⁶ bei Katalase | |
|---|---|---|---|
| [E]₀ | Enzymkonzentration [E]₀ (µM) | doppelt so viel Enzym verdoppelt Vmax, lässt Km aber unverändert |
Mit den aktuellen Werten:
| [I] | Inhibitorkonzentration [I] (mM) | ||
|---|---|---|---|
| Ki | Inhibitionskonstante Ki (mM) | die Inhibitorkonzentration, die das freie Enzym halbiert; je niedriger, desto stärker der Inhibitor | |
| Km′, Vmax′ | scheinbare Konstanten mit dem Inhibitor | ein kompetitiver Inhibitor lässt sich durch mehr Substrat verdrängen, darum bleibt Vmax gleich; ein nichtkompetitiver nicht |
Mit den aktuellen Werten:
| 1 ÷ v | Lineweaver-Burk-Diagramm | eine Gerade: sie schneidet die y-Achse bei 1 ÷ Vmax und die x-Achse bei −1 ÷ Km, darum zeigen sich Inhibitoren als Geraden, die sich drehen (kompetitiv), nach oben verschieben (nichtkompetitiv) oder parallel wandern (unkompetitiv) |
|---|
Mit den aktuellen Werten:
| angepasste Km, Vmax | aus der Messreihe | Anfangsgeschwindigkeiten bei acht Substratkonzentrationen, jede mit ein paar Prozent Messrauschen, nach der Methode der kleinsten Quadrate angepasst |
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Mit den aktuellen Werten:
So benutzt du den Enzymkinetik-Simulator
- Stell die Substratkonzentration, Km, kcat und die Enzymkonzentration ein. In der Box werden grüne Substratmoleküle von den blauen Enzymen gefangen, im aktiven Zentrum festgehalten und als gelbes Produkt freigesetzt; Anzeige und Diagramme zeigen, wie die Geschwindigkeit sinkt, während das Substrat verbraucht wird.
- Drück auf Messreihe durchführen, um die Anfangsgeschwindigkeit bei acht Substratkonzentrationen zu messen, mit etwas Messrauschen, und die Michaelis-Menten-Kurve daran anzupassen. Die angepassten Km und Vmax erscheinen unter dem Bild; stell das Diagramm auf Lineweaver-Burk um, um dieselben Daten als Gerade zu sehen.
- Füge einen Inhibitor hinzu und führe die Messreihe noch einmal durch. Ein kompetitiver Inhibitor erhöht Km und lässt Vmax unverändert, ein nichtkompetitiver senkt Vmax und lässt Km unverändert, ein unkompetitiver senkt beide; die graue Kurve ist das Enzym ohne Inhibitor. Für die halbmaximale Hemmkonzentration aus einer Dosis-Wirkungs-Reihe nimm den IC50-Rechner.
Häufige Fragen
Was bedeuten Km und Vmax?
Vmax ist die höchste Geschwindigkeit des Enzyms, wenn jedes Enzymmolekül beschäftigt ist: Vmax = kcat × [E]. Km, die Michaelis-Konstante, ist die Substratkonzentration, die die Hälfte von Vmax ergibt. Ein niedriger Km heißt, das Enzym arbeitet auch bei wenig Substrat gut. Vmax hängt davon ab, wie viel Enzym du zugibst; Km nicht.
Warum flacht die Geschwindigkeit ab?
Bei wenig Substrat sind die meisten Enzyme untätig, also verdoppelt doppelt so viel Substrat fast die Geschwindigkeit. Bei viel Substrat hält fast jedes Enzym schon ein Substratmolekül, also kann mehr Substrat nichts beschleunigen: das Enzym ist gesättigt, und die Geschwindigkeit nähert sich Vmax.
Wie unterscheiden sich die drei Arten von Inhibitoren?
Ein kompetitiver Inhibitor sitzt im aktiven Zentrum und konkurriert so mit dem Substrat: überschwemmt man das Enzym mit Substrat, wird der Inhibitor verdrängt, also bleibt Vmax gleich, aber es braucht mehr Substrat, ein höherer scheinbarer Km. Ein nichtkompetitiver Inhibitor bindet woanders und legt das Enzym lahm, egal was das Substrat tut, und senkt Vmax. Ein unkompetitiver Inhibitor bindet nur den Enzym-Substrat-Komplex und senkt beide.
Warum die Kurve anpassen statt Lineweaver-Burk zu benutzen?
Der Kehrwert 1/v vergrößert das Rauschen der langsamsten Messungen, die dann die Geradenanpassung beherrschen. Eine direkte Anpassung der Michaelis-Menten-Kurve nach der Methode der kleinsten Quadrate gewichtet alle Punkte fair und liefert bessere Km und Vmax. Das doppelt reziproke Diagramm bleibt aber der klarste Weg, die Inhibitortypen mit bloßem Auge zu unterscheiden.
Es heißt, WebGL sei abgeschaltet.
Die 3D-Ansicht braucht WebGL, das jeder aktuelle Browser hat. Es kann abgeschaltet sein, wenn die Hardwarebeschleunigung in den Browsereinstellungen deaktiviert ist oder der Grafiktreiber sehr alt ist. Schalte die Hardwarebeschleunigung ein oder probier einen anderen Browser.
Wird etwas hochgeladen?
Nein. Die Simulation zeichnet dein eigener Browser mit WebGL; nichts wird irgendwohin gesendet, und sie läuft auch offline weiter, sobald die Seite geladen ist.