Language
Country/Area
No result found
Chi tiết ẩn giấu của sự ức chế cạnh tranh: Biểu đồ Lineweaver–Burk cho chúng ta biết điều gì?
Trong hóa sinh, biểu đồ Lineweaver–Burk (hoặc biểu đồ nghịch đảo kép) là biểu diễn đồ họa của phương trình Michaelis–Menten trong động học enzyme. Nó được mô tả lần đầu tiên bởi Hans Lineweaver và Dean Burk vào năm 1934. Mặc dù về mặt lịch sử, biểu đồ này đã được sử dụng rộng rãi để đánh giá các thông số động học enzyme, nhưng cấu trúc lỗi dữ liệu của nó bị bóp méo và nó không phải là công cụ tốt nhất để xác định các thông số động học enzyme. Hiện tại, các phương pháp sử dụng hồi quy phi tuyến tính chính xác hơn và trở nên dễ tiếp cận hơn với sự phổ biến của máy tính để bàn.
Định nghĩa sơ đồ Lineweaver–Burk
Biểu đồ Lineweaver–Burk bắt nguồn từ các phép biến đổi của phương trình Michaelis–Menten. Phương trình này biểu thị mối quan hệ giữa tốc độ enzyme v và nồng độ cơ chất a, bao gồm hai tham số: V (tốc độ giới hạn) và Km (hằng số Michaelis). Bằng cách lấy nghịch đảo cả hai vế của phương trình này, kết quả là một đường thẳng. Giao điểm dọc của đường này là 1/V, giao điểm ngang là -1/Km và độ dốc là Km/V.
Ứng dụng
Khi được sử dụng để xác định loại ức chế enzyme, sơ đồ Lineweaver–Burk có thể phân biệt giữa các chất ức chế cạnh tranh, hoàn toàn không cạnh tranh và không cạnh tranh. Các kiểu ức chế khác nhau có thể tương phản với các phản ứng không bị ức chế.
Sự ức chế cạnh tranh sẽ không ảnh hưởng đến giá trị biểu kiến của V, nhưng sẽ làm tăng giá trị biểu kiến của Km và làm giảm ái lực cơ chất.
Hạn chế cạnh tranh
Đặc điểm của sự ức chế cạnh tranh là chất ức chế cạnh tranh với cơ chất để giành vị trí liên kết của enzyme. Do đó trong trường hợp này, giá trị biểu kiến của V sẽ không bị ảnh hưởng nhưng Km sẽ tăng, nghĩa là ái lực giữa enzyme và cơ chất giảm. Như có thể thấy trong hình, giá trị đánh chặn chéo của enzyme bị ức chế sẽ lớn hơn giá trị của enzyme không bị ức chế.
Hạn chế phi cạnh tranh thuần túy
Trong trường hợp ức chế không cạnh tranh thuần túy, giá trị biểu kiến của V sẽ giảm, trong khi Km sẽ không bị ảnh hưởng. Trong biểu đồ Lineweaver–Burk, điều này xuất hiện dưới dạng sự gia tăng về điểm chặn dọc, nhưng điểm chặn chéo vẫn không thay đổi, cho thấy ái lực cơ chất không bị ảnh hưởng.
Ức chế lai
Sự ức chế không cạnh tranh thuần túy thực sự rất hiếm và sự ức chế hỗn hợp phổ biến hơn nhiều. Trong điều kiện ức chế hỗn hợp, giá trị biểu kiến của V giảm, trong khi giá trị Km thường tăng, chứng tỏ ái lực của cơ chất thường giảm. Nhiều học giả đồng ý với Cleland về vấn đề này, xác định tác động của sự ức chế hỗn hợp.
Hạn chế không cạnh tranh
Trong trường hợp ức chế không cạnh tranh, giá trị biểu kiến của V sẽ giảm nhưng giá trị của Km sẽ không thay đổi. Điều này được thể hiện trong hình khi tăng điểm chặn theo chiều dọc, nhưng độ dốc không thay đổi. Thay vào đó, ái lực cơ chất sẽ tăng lên và giá trị biểu kiến của Km sẽ giảm.
Những thiếu sót
Biểu đồ Lineweaver–Burk hoạt động kém trong việc hiển thị các lỗi thử nghiệm. Đặc biệt, nếu sai số ở tốc độ v có sai số chuẩn thống nhất thì phạm vi sai số đối với 1/v sẽ rất rộng. Lineweaver và Burk đã nhận thức được vấn đề này và đã nghiên cứu thực nghiệm sự phân bố lỗi và cuối cùng quyết định sử dụng trọng số phù hợp để lắp. Tuy nhiên, khía cạnh này hầu như bị bỏ qua bởi những người trích dẫn "phương pháp của Lineweaver và Burk".
Kết luận
Biểu đồ Lineweaver–Burk cung cấp một phương pháp hiệu quả để phân tích động học enzyme trong hóa sinh, nhưng không thể bỏ qua những hạn chế của nó. Trong môi trường kỹ thuật hiện nay, phương pháp hồi quy phi tuyến đúng cho thấy tính ưu việt của nó. Khi nghiên cứu sinh hóa phát triển hơn nữa, liệu những công cụ này có thể tìm ra những ứng dụng chính xác hơn không?
