Toolyard

Simulateur de cinétique enzymatique

Équations de cette simulation

v = Vmax [S] ÷ (Km + [S])
vvitesse de réactionproduit formé par seconde, en µM/s ; la courbe monte vite à faible [S] et plafonne à Vmax
[S]concentration en substrat (baisse à mesure qu'il est consommé)part de la concentration en substrat [S]₀
KmConstante de Michaelis Km (mM)la [S] pour laquelle la vitesse vaut la moitié de Vmax ; un Km faible signifie que l'enzyme saisit son substrat même quand il y en a peu
Vmaxvitesse maximaleatteinte quand toutes les enzymes sont occupées

Avec les valeurs actuelles :

Vmax = kcat [E]₀
kcatNombre de rotation kcat (par seconde)molécules de substrat qu'une enzyme transforme par seconde à saturation : environ 100 pour beaucoup d'enzymes, 10⁶ pour la catalase
[E]₀Concentration en enzyme [E]₀ (µM)doubler l'enzyme double Vmax mais ne change pas Km

Avec les valeurs actuelles :

compétitif : Km′ = Km (1 + [I] ÷ Ki) ; non compétitif : Vmax′ = Vmax ÷ (1 + [I] ÷ Ki) ; incompétitif : les deux ÷ (1 + [I] ÷ Ki)
[I]Concentration en inhibiteur [I] (mM)
KiConstante d'inhibition Ki (mM)la concentration en inhibiteur qui divise par deux l'enzyme libre ; plus elle est basse, plus l'inhibiteur est fort
Km′, Vmax′constantes apparentes avec l'inhibiteurun inhibiteur compétitif peut être déplacé par plus de substrat, donc Vmax ne change pas ; un non compétitif, non

Avec les valeurs actuelles :

1 ÷ v = (Km ÷ Vmax) × (1 ÷ [S]) + 1 ÷ Vmax
1 ÷ vreprésentation de Lineweaver-Burkune droite : elle coupe l'axe y à 1 ÷ Vmax et l'axe x à −1 ÷ Km, donc les inhibiteurs apparaissent comme des droites qui pivotent (compétitif), montent (non compétitif) ou se déplacent parallèlement (incompétitif)

Avec les valeurs actuelles :

ajustement : minimiser Σ (v_mesurée − Vmax [S] ÷ (Km + [S]))²
Km et Vmax ajustésd'après la série de mesuresvitesses initiales à huit concentrations en substrat, chacune avec quelques pour cent de bruit de mesure, ajustées par les moindres carrés

Avec les valeurs actuelles :

Comment utiliser le simulateur de cinétique enzymatique

  1. Réglez la concentration en substrat, Km, kcat et la concentration en enzyme. Dans la boîte, les enzymes bleues attrapent les molécules vertes de substrat, les retiennent dans le site actif et les relâchent en produit jaune ; l’affichage et les graphiques montrent la vitesse qui baisse à mesure que le substrat s’épuise.
  2. Appuyez sur Faire une série de mesures pour mesurer la vitesse initiale à huit concentrations en substrat, avec un peu de bruit de mesure, et y ajuster la courbe de Michaelis-Menten. Le Km et le Vmax ajustés s’affichent sous le dessin ; passez le graphique en Lineweaver-Burk pour voir les mêmes données en droite.
  3. Ajoutez un inhibiteur et refaites la série. Un inhibiteur compétitif augmente Km et laisse Vmax inchangé, un non compétitif baisse Vmax et laisse Km inchangé, et un incompétitif baisse les deux ; la courbe grise est l’enzyme sans inhibiteur. Pour la concentration d’inhibiteur qui donne la moitié de l’effet dans une série dose-réponse, utilisez le Calcul d’IC50.

Questions fréquentes

Que signifient Km et Vmax ?

Vmax est la vitesse la plus élevée que l’enzyme puisse atteindre, quand toutes les molécules d’enzyme sont occupées : Vmax = kcat × [E]. Km, la constante de Michaelis, est la concentration en substrat qui donne la moitié de Vmax. Un Km faible signifie que l’enzyme travaille bien même avec peu de substrat. Vmax dépend de la quantité d’enzyme ajoutée ; Km, non.

Pourquoi la vitesse plafonne-t-elle ?

Avec peu de substrat, la plupart des enzymes sont inoccupées, donc doubler le substrat double presque la vitesse. Avec beaucoup de substrat, presque toutes les enzymes tiennent déjà une molécule, donc en ajouter ne peut rien accélérer : l’enzyme est saturée et la vitesse tend vers Vmax.

En quoi les trois types d’inhibiteurs diffèrent-ils ?

Un inhibiteur compétitif occupe le site actif, il entre donc en compétition avec le substrat : inondez l’enzyme de substrat et l’inhibiteur est chassé, donc Vmax ne change pas mais il faut plus de substrat, un Km apparent plus élevé. Un inhibiteur non compétitif se fixe ailleurs et neutralise l’enzyme quoi que fasse le substrat, ce qui baisse Vmax. Un inhibiteur incompétitif ne se fixe qu’au complexe enzyme-substrat et baisse les deux.

Pourquoi ajuster la courbe plutôt qu’utiliser Lineweaver-Burk ?

Passer à 1/v amplifie le bruit des mesures les plus lentes, qui dominent alors l’ajustement de la droite. Un ajustement direct de la courbe de Michaelis-Menten par les moindres carrés pèse tous les points équitablement et donne de meilleurs Km et Vmax. La représentation en double inverse reste la façon la plus claire de distinguer à l’œil les types d’inhibiteurs.

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