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酵素は、反応で消費されることなく、化学反応の活性化エネルギーを下げる働きをするタンパク質です。生物学的には、酵素は代謝系での反応を加速する重要な分子です。結果として、酵素反応速度論は、さまざまな化学設定における酵素の反応速度を研究します。多くの要因が酵素の速度に影響します。基質の濃度、温度、阻害剤、およびpHは、化学反応における酵素の閾値に影響します。 Lineweaver-Burkプロットなどの線形関係の助けを借りて、酵素の最大速度を見つけることができます。
Lineweaver-BurkプロットでのVmaxの計算のしやすさ
まず、Michaelis-Menten方程式をプロットして、双曲線を取得します。次に、ミカエリス-メンテン方程式の逆数を使用して、酵素活性の勾配切片形式を取得します。次に、酵素活性の速度を1 / Vo = Km / Vmax（1 /）+ 1 / Vmaxとして取得します。ここで、Voは初期速度、Kmは基質と酵素の間の解離定数、Vmaxは最大です速度、Sは基質の濃度です。
勾配切片の式はレートを基質の濃度に関連付けるため、y = mx + bの一般的な式を使用できます。ここで、yは従属変数、mは勾配、xは独立変数、bはy切片。特定のコンピューターソフトウェアの前に、グラフ用紙を使用して線を引きます。ここで、一般的なデータベースソフトウェアを使用して、方程式をプロットします。したがって、初期速度、Vo、および基質のさまざまな濃度がわかれば、直線を作成できます。折れ線グラフは、Km / Vmaxの勾配と1 / Vmaxのy切片を表します。次に、y切片の逆数を使用して、酵素活性のVmaxを計算します。
Lineweaver-Burkプロットの使用
阻害剤は、酵素活性の最大速度を主に2つの方法で変更します：競争的および非競争的。競合阻害剤は、基質をブロックする酵素の活性化部位に結合します。このようにして、阻害剤は基質と競合して酵素部位に結合します。高濃度の競合阻害剤を使用すると、サイトへの結合が保証されます。したがって、競合阻害剤は、酵素の速度のダイナミクスを変更します。最初に、阻害剤は勾配とx切片Kmを修正して、より急な勾配を作成します。ただし、最大レートVmaxは同じままです。
一方、非競合的阻害剤は、酵素の活性化部位とは異なる部位で結合し、基質と競合しません。阻害剤は、活性化部位の構造成分を修飾し、基質または別の分子が部位に結合するのを防ぎます。この変化は、基質の酵素に対する親和性に影響します。非競合阻害剤は、Lineweaver-Burkプロットの勾配とy切片を変更し、勾配が急になるとy切片を増加させながらVmaxを減少させます。ただし、x切片は同じままです。 Lineweaver-Burkプロットは多くの点で有用ですが、ラインプロットには制限があります。残念ながら、プロットは非常に高いまたは低い基質濃度で速度を歪め始め、プロットに外挿を作成します。