จลนศาสตร์ของเอนไซม์

ในปี 1913, ลีโอนอร์ มิเชลิส (Leonor Michaelis) และ มัด เมนเทน (Maud Menten) ได้เสนอทฤษฎีปริมาณจลนศาสตร์ของเอนไซม์ ซึ่งยังคงใช้กันอยู่อย่างแพร่หลายในทุกวันนี้ ซึ่งรู้จักกันในชื่อที่เรียกว่า มิเชลิส-เมนเทน จลนศาสตร์ (Michaelis-Menten kinetics) เอนไซม์สามารถทำงานของมันในการเร่งปฏิกิริยาได้ถึงหลายครั้งต่อวินาที เพื่อที่จะหาอัตราความเร็วสูงสุดของปฏิกิริยาที่ต้องใช้เอนไซม์เร่ง ความเข้มข้นของซับสเตรตจะเพิ่มขึ้นจนกระทั่งอัตราการเกิดผลิตภัณฑ์ คงที่ นี่คือความเร็วสูงสุด (V_max) ของเอนไซม์ นี่อาจจะกล่าวอีกอย่างหนึ่งว่าแอคตีฟไซต์ทั้งหมดของเอนไซม์จะถูกเชื่อมต่อจนถึงจุดอิ่ม แต่อย่างไรก็ดี V_max เป็นพารามิเตอร์ทางจลนศาสตร์ที่นักชีวเคมีให้ความสนใจ จำนวนซับสเตรตที่ต้องการสำหรับให้ถึงอัตราเร่งของปฏิกิริยาที่กำหนดก็เป็นสิ่งที่น่าสนใจด้วย สิ่งนี้แสดงโดย ค่าคงที่ของมิเชลิส-เมนเทน (Michaelis-Menten constant-K_M) ซึ่งมีค่าเท่ากับความเข้มข้น ของซับเตรตที่ต้องการสำหรับเอนไซม์เพื่อให้ถึงครึ่งหนึ่งของความเร็วสูงสุด

เอนไซม์แต่ละตัวมีค่า K_M เฉพาะสำหรับซับเตรตที่กำหนด เพราะว่าV_maxไม่สามารถวัดได้โดยตรง ประสิทธิภาพของเอนไซม์สามารถแสดงได้ในรูปของ k_cat/K_mปริมาณ k_cat เป็นตัวเลขหมุนเวียน ร่วมกับอัตราคงที่ในทุกขั้นตอนในปฏิกิริยา และเป็นผลลัพธ์ของการหาร V_max และ ความเข้มข้นทั้งหมดของเอนไซม์ k_cat/K_m คือปริมาณที่มีประโยชน์สำหรับการเปรียบเทียบความแตกต่างของเอนไซม์ซึ่งกันและกัน หรือเอนไซม์ตัวเดียวกันกับซับสเตรตที่ต่างกัน เพราะว่ามันมีทั้งการดึงดูดกันและความสามารถในการเร่งปฏิกิริยาที่จะต้องพิจารณา ในทางทฤษฎีค่าสูงสุด สำหรับ k_cat/K_m เรียกว่าจำกัดการแพร่กระจาย ประมาณ 10⁸ ถึง 10⁹ (l mol^-1 s^-1) ที่จุดนี้การชนกันของเอนไซม์กับซับสเตรตจะเป็นผลให้เกิดการเร่งปฏิกิริยา และอัตราการเกิดผลิตภัณฑ์ไม่ได้ถูกจำกัดโดยอัตราเร็วของปฏิกิริยา แต่โดยอัตราการแพร่กระจาย เอนไซม์ที่ถึงจุดนี้ค่า k_cat/K_m เรียกว่า แคตาลิติคัลลี่ เพอร์เฟคต์ (catalytically perfect) หรือ จลนศาสตร์ สมบูรณ์ (kinetically perfect) ตัวอย่างเช่น เอนไซม์

• ไตรโอส-ฟอสเฟต ไอโซเมอเรส (triose-phosphate isomerase)
• คาร์โบนิก แอนไฮเดรส (carbonic anhydrase)
• อะซิทิลคอลีนเอสเตอเรส (acetylcholinesterase)
• แคตาเลส (catalase)
• ฟูมาเรส (fumarase)
• แลคตาเมส (lactamase)
• ซูเปอร์ออกไซด์ ดิสมูเตส (superoxide dismutase)

ดูเพิ่ม

• เอนไซม์
• การตั้งชื่อเอนไซม์
• การใช้ประโยชน์จากเอนไซม์
• รายชื่อเอนไซม์ (List of enzymes)
• เอนไซม์ อุณหพลศาสตร์ (Enzyme Thermodynamics)