Симулятор ферментативной кинетики
Уравнения этой модели
| v | скорость реакции | продукт, образующийся в секунду, в мкМ/с; кривая круто растёт при малой [S] и выходит на Vmax | |
|---|---|---|---|
| [S] | концентрация субстрата (падает по мере расходования) | начинается с концентрации субстрата [S]₀ | |
| Km | Константа Михаэлиса Km (мМ) | [S], при которой скорость равна половине Vmax; малая Km означает, что фермент захватывает субстрат, даже когда его мало | |
| Vmax | максимальная скорость | достигается, когда каждый фермент занят |
При текущих значениях:
| kcat | Число оборотов kcat (в секунду) | молекул субстрата, которые одна молекула фермента превращает в секунду при насыщении: около 100 у многих ферментов, 10⁶ у каталазы | |
|---|---|---|---|
| [E]₀ | Концентрация фермента [E]₀ (мкМ) | удвоение фермента удваивает Vmax, но не меняет Km |
При текущих значениях:
| [I] | Концентрация ингибитора [I] (мМ) | ||
|---|---|---|---|
| Ki | Константа ингибирования Ki (мМ) | концентрация ингибитора, при которой свободного фермента становится вдвое меньше; чем она ниже, тем сильнее ингибитор | |
| Km′, Vmax′ | кажущиеся константы с ингибитором | конкурентный ингибитор можно вытеснить избытком субстрата, поэтому Vmax не меняется; неконкурентный — нельзя |
При текущих значениях:
| 1 ÷ v | график Лайнуивера — Бэрка | прямая: она пересекает ось y в 1 ÷ Vmax и ось x в −1 ÷ Km, поэтому ингибиторы видны как прямые, которые поворачиваются (конкурентный), сдвигаются вверх (неконкурентный) или смещаются параллельно (бесконкурентный) |
|---|
При текущих значениях:
| подогнанные Km, Vmax | по серии измерений | начальные скорости при восьми концентрациях субстрата, каждая с несколькими процентами шума измерения, подогнаны методом наименьших квадратов |
|---|
При текущих значениях:
Как пользоваться симулятором ферментативной кинетики
- Задайте концентрацию субстрата, Km, kcat и концентрацию фермента. В коробке зелёные молекулы субстрата захватываются синими ферментами, удерживаются в активном центре и высвобождаются жёлтым продуктом; показания и графики отражают падение скорости по мере расходования субстрата.
- Нажмите «Провести серию измерений», чтобы измерить начальную скорость при восьми концентрациях субстрата с небольшим шумом измерений и подогнать к ним кривую Михаэлиса — Ментен. Подогнанные Km и Vmax появятся под картинкой; переключите график на Лайнуивера — Бэрка, чтобы увидеть те же данные прямой.
- Добавьте ингибитор и проведите серию снова. Конкурентный ингибитор повышает Km и не трогает Vmax, неконкурентный снижает Vmax и не трогает Km, а бесконкурентный снижает оба; серая кривая — фермент без ингибитора. Для концентрации ингибитора, дающей половину максимального эффекта, по серии доза-эффект используйте Калькулятор IC50.
Частые вопросы
Что означают Km и Vmax?
Vmax — наибольшая скорость фермента, когда каждая его молекула занята: Vmax = kcat × [E]. Km, константа Михаэлиса, — концентрация субстрата, дающая половину Vmax. Низкий Km означает, что фермент хорошо работает даже при малом количестве субстрата. Vmax зависит от количества добавленного фермента; Km — нет.
Почему скорость выходит на плато?
При малом количестве субстрата большинство ферментов простаивает, поэтому удвоение субстрата почти удваивает скорость. При большом почти каждый фермент уже держит молекулу субстрата, поэтому добавка не ускоряет реакцию: фермент насыщен, и скорость приближается к Vmax.
Чем различаются три вида ингибиторов?
Конкурентный ингибитор занимает активный центр, поэтому конкурирует с субстратом: если залить фермент субстратом, ингибитор вытесняется, так что Vmax не меняется, но нужно больше субстрата — кажущийся Km выше. Неконкурентный ингибитор связывается в другом месте и выключает фермент независимо от субстрата, снижая Vmax. Бесконкурентный связывается только с комплексом фермент-субстрат и снижает оба.
Зачем подгонять кривую вместо Лайнуивера — Бэрка?
Переход к 1/v увеличивает шум самых медленных измерений, которые затем определяют подгонку прямой. Прямая подгонка кривой Михаэлиса — Ментен методом наименьших квадратов взвешивает все точки справедливо и даёт лучшие Km и Vmax. График двойных обратных величин по-прежнему нагляднее всего различает типы ингибиторов на глаз.
Пишет, что WebGL выключен.
Для 3D-вида нужен WebGL, который есть во всех современных браузерах. Он может быть выключен, если в настройках браузера отключено аппаратное ускорение или графический драйвер очень старый. Включите аппаратное ускорение или попробуйте другой браузер.
Загружается ли что-нибудь?
Нет. Симуляцию рисует ваш собственный браузер с помощью WebGL; ничего никуда не отправляется, и после загрузки страницы она работает и офлайн.