เครื่องวิเคราะห์กิจกรรมเอนไซม์: คำนวณพารามิเตอร์จลนศาสตร์ปฏิกิริยา

คำนวณกิจกรรมเอนไซม์โดยใช้จลนศาสตร์ไมเคลิส-เมนเทน ป้อนความเข้มข้นของเอนไซม์ ความเข้มข้นของซับสเตรต และเวลาในการปฏิกิริยาเพื่อตรวจสอบกิจกรรมใน U/mg พร้อมการแสดงผลเชิงโต้ตอบ

เครื่องวิเคราะห์กิจกรรมเอนไซม์

พารามิเตอร์การป้อนข้อมูล

ความเข้มข้นของเอนไซม์*

มก./มล.

ความเข้มข้นของซับสเตรต*

มิลลิโมลาร์

เวลาในการทำปฏิกิริยา*

นาที

พารามิเตอร์จลนศาสตร์

ค่าคงที่ไมเคลิส (Km)*

มิลลิโมลาร์

ความเร็วสูงสุด (Vmax)*

ไมโครโมล/นาที

ผลลัพธ์

กิจกรรมเอนไซม์

คัดลอก

0.0000 U/มก.

สูตรการคำนวณ

V = (Vmax × [S]) / (Km + [S]) × [E] / t

โดยที่ V คือกิจกรรมเอนไซม์, [S] คือความเข้มข้นของซับสเตรต, [E] คือความเข้มข้นของเอนไซม์, และ t คือเวลาในการทำปฏิกิริยา

การแสดงภาพ

📚

เอกสารประกอบการใช้งาน

เอนไซม์กิจกรรมวิเคราะห์

บทนำ

เอนไซม์กิจกรรมวิเคราะห์เป็นเครื่องมือที่ทรงพลังออกแบบมาเพื่อคำนวณและแสดงภาพกิจกรรมของเอนไซม์ตามหลักการของจลนศาสตร์เอนไซม์ กิจกรรมของเอนไซม์ที่วัดได้ในหน่วยต่อมิลลิกรัม (U/mg) แสดงถึงอัตราที่เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาชีวเคมี เครื่องคำนวณออนไลน์นี้ใช้แบบจำลองจลนศาสตร์ไมเคลิส-เมนเทนเพื่อให้การวัดกิจกรรมของเอนไซม์ที่แม่นยำตามพารามิเตอร์หลัก เช่น ความเข้มข้นของเอนไซม์ ความเข้มข้นของสารตั้งต้น และเวลาในการทำปฏิกิริยา ไม่ว่าคุณจะเป็นนักเรียนชีวเคมี นักวิทยาศาสตร์การวิจัย หรือมืออาชีพด้านเภสัชกรรม เครื่องมือนี้เสนอวิธีที่ตรงไปตรงมาในการวิเคราะห์พฤติกรรมของเอนไซม์และปรับเงื่อนไขการทดลองให้เหมาะสม

เอนไซม์เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาชีวภาพที่เร่งปฏิกิริยาเคมีโดยไม่ถูกใช้ในกระบวนการ การเข้าใจกิจกรรมของเอนไซม์เป็นสิ่งสำคัญสำหรับการใช้งานต่างๆ ในเทคโนโลยีชีวภาพ การแพทย์ วิทยาศาสตร์อาหาร และการวิจัยทางวิชาการ เครื่องวิเคราะห์นี้ช่วยให้คุณสามารถวัดประสิทธิภาพของเอนไซม์ภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน ทำให้เป็นเครื่องมือที่จำเป็นสำหรับการจำแนกประเภทเอนไซม์และการศึกษาการปรับแต่ง

การคำนวณกิจกรรมเอนไซม์

สมการไมเคลิส-เมนเทน

เอนไซม์กิจกรรมวิเคราะห์ใช้สมการไมเคลิส-เมนเทน ซึ่งเป็นแบบจำลองพื้นฐานในจลนศาสตร์เอนไซม์ที่อธิบายความสัมพันธ์ระหว่างความเข้มข้นของสารตั้งต้นและความเร็วของปฏิกิริยา:

$v = \frac{V_{max} \times [S]}{K_m + [S]}$

โดยที่:

$v$ = ความเร็วของปฏิกิริยา (อัตรา)
$V_{max}$ = ความเร็วของปฏิกิริยาสูงสุด
$[S]$ = ความเข้มข้นของสารตั้งต้น
$K_m$ = ค่าคงที่ไมเคลิส (ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่ซึ่งอัตราของปฏิกิริยาคือครึ่งหนึ่งของ $V_{max}$ )

ในการคำนวณกิจกรรมเอนไซม์ (ใน U/mg) เรารวมความเข้มข้นของเอนไซม์และเวลาในการทำปฏิกิริยา:

$\text{Enzyme Activity} = \frac{V_{max} \times [S]}{K_m + [S]} \times \frac{1}{[E] \times t}$

โดยที่:

$[E]$ = ความเข้มข้นของเอนไซม์ (มก./มล.)
$t$ = เวลาในการทำปฏิกิริยา (นาที)

กิจกรรมเอนไซม์ที่ได้จะแสดงในหน่วยต่อมิลลิกรัม (U/mg) ซึ่งหนึ่งหน่วย (U) แสดงถึงปริมาณเอนไซม์ที่เร่งการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้น 1 μmol ต่อหนึ่งนาทีภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

คำอธิบายพารามิเตอร์

ความเข้มข้นของเอนไซม์ [E]: ปริมาณของเอนไซม์ที่มีอยู่ในส่วนผสมของปฏิกิริยา ซึ่งมักวัดเป็นมก./มล. ความเข้มข้นของเอนไซม์ที่สูงขึ้นมักนำไปสู่อัตราการทำปฏิกิริยาที่เร็วขึ้นจนกว่าสารตั้งต้นจะกลายเป็นข้อจำกัด
ความเข้มข้นของสารตั้งต้น [S]: ปริมาณของสารตั้งต้นที่มีอยู่สำหรับเอนไซม์ในการทำงาน ซึ่งมักวัดเป็นมิลลิโมลาร์ (mM) เมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเพิ่มขึ้น อัตราการทำปฏิกิริยาจะเข้าใกล้ $V_{max}$ อย่างไม่สิ้นสุด
เวลาในการทำปฏิกิริยา (t): ระยะเวลาของปฏิกิริยาที่เกิดจากเอนไซม์ ซึ่งวัดเป็นนาที กิจกรรมของเอนไซม์มีความสัมพันธ์เชิงผกผันกับเวลาในการทำปฏิกิริยา
ค่าคงที่ไมเคลิส (Km): มาตรการของความสัมพันธ์ระหว่างเอนไซม์และสารตั้งต้น ค่าที่ต่ำกว่า Km แสดงถึงความสัมพันธ์ที่สูงขึ้น (การยึดเกาะที่แข็งแกร่งกว่า) Km เป็นค่าที่เฉพาะเจาะจงสำหรับแต่ละคู่เอนไซม์-สารตั้งต้นและวัดในหน่วยเดียวกันกับความเข้มข้นของสารตั้งต้น (โดยทั่วไปคือ mM)
ความเร็วสูงสุด (Vmax): อัตราการทำปฏิกิริยาสูงสุดที่สามารถทำได้เมื่อเอนไซม์ถูกอิ่มตัวด้วยสารตั้งต้น โดยทั่วไปวัดเป็น μmol/min Vmax ขึ้นอยู่กับปริมาณเอนไซม์ทั้งหมดที่มีอยู่และประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยา

วิธีการใช้เอนไซม์กิจกรรมวิเคราะห์

ทำตามขั้นตอนเหล่านี้เพื่อคำนวณกิจกรรมเอนไซม์โดยใช้เครื่องมือของเรา:

ป้อนความเข้มข้นของเอนไซม์: ป้อนความเข้มข้นของตัวอย่างเอนไซม์ของคุณในมก./มล. ค่าเริ่มต้นคือ 1 มก./มล. แต่คุณควรปรับตามการทดลองเฉพาะของคุณ
ป้อนความเข้มข้นของสารตั้งต้น: ป้อนความเข้มข้นของสารตั้งต้นของคุณใน mM ค่าเริ่มต้นคือ 10 mM ซึ่งเหมาะสำหรับระบบเอนไซม์-สารตั้งต้นหลายระบบ
ป้อนเวลาในการทำปฏิกิริยา: ระบุระยะเวลาของปฏิกิริยาที่เกิดจากเอนไซม์ในนาที ค่าเริ่มต้นคือ 5 นาที แต่สามารถปรับได้ตามโปรโตคอลการทดลองของคุณ
ระบุพารามิเตอร์จลนศาสตร์: ป้อนค่าคงที่ไมเคลิส (Km) และความเร็วสูงสุด (Vmax) สำหรับระบบเอนไซม์-สารตั้งต้นของคุณ หากคุณไม่ทราบค่าเหล่านี้ คุณสามารถ:
- ใช้ค่าเริ่มต้นเป็นจุดเริ่มต้น (Km = 5 mM, Vmax = 50 μmol/min)
- กำหนดค่าเหล่านี้โดยการทดลองผ่านกราฟไลน์วีเวอร์-เบิร์คหรือกราฟอีดี-ฮอฟสตี
- มองหาค่าจากวรรณกรรมสำหรับระบบเอนไซม์-สารตั้งต้นที่คล้ายกัน
ดูผลลัพธ์: กิจกรรมเอนไซม์ที่คำนวณได้จะแสดงในหน่วยต่อมิลลิกรัม (U/mg) เครื่องมือยังให้ภาพแสดงกราฟไมเคลิส-เมนเทน แสดงให้เห็นว่าความเร็วของปฏิกิริยาเปลี่ยนแปลงอย่างไรเมื่อความเข้มข้นของสารตั้งต้นเปลี่ยนไป
คัดลอกผลลัพธ์: ใช้ปุ่ม "คัดลอก" เพื่อคัดลอกค่ากิจกรรมเอนไซม์ที่คำนวณได้เพื่อใช้ในรายงานหรือการวิเคราะห์เพิ่มเติม

การตีความผลลัพธ์

ค่ากิจกรรมเอนไซม์ที่คำนวณได้แสดงถึงประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด ต่อไปนี้คือวิธีการตีความผลลัพธ์:

ค่ากิจกรรมเอนไซม์ที่สูงขึ้น แสดงถึงการเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น ซึ่งหมายความว่าเอนไซม์ของคุณกำลังเปลี่ยนสารตั้งต้นเป็นผลิตภัณฑ์ได้อย่างรวดเร็วมากขึ้น
ค่ากิจกรรมเอนไซม์ที่ต่ำกว่า แสดงถึงการเร่งปฏิกิริยาที่มีประสิทธิภาพน้อยลง ซึ่งอาจเกิดจากปัจจัยต่างๆ เช่น เงื่อนไขที่ไม่เหมาะสม การยับยั้งเอนไซม์ หรือการทำลายโครงสร้างเอนไซม์

การแสดงผลกราฟไมเคลิส-เมนเทนช่วยให้คุณเข้าใจว่าเงื่อนไขการทดลองของคุณอยู่ที่ไหนในโปรไฟล์จลนศาสตร์:

ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ำ (ต่ำกว่า Km) อัตราการทำปฏิกิริยาจะเพิ่มขึ้นเกือบเป็นเส้นตรงตามความเข้มข้นของสารตั้งต้น
ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นใกล้ Km อัตราการทำปฏิกิริยาจะประมาณครึ่งหนึ่งของ Vmax
ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นสูง (สูงกว่า Km) อัตราการทำปฏิกิริยาจะเข้าใกล้ Vmax และมีความไวต่อการเพิ่มขึ้นของความเข้มข้นของสารตั้งต้นน้อยลง

กรณีการใช้งาน

เอนไซม์กิจกรรมวิเคราะห์มีการใช้งานมากมายในหลายสาขา:

1. การวิจัยทางชีวเคมี

นักวิจัยใช้การวัดกิจกรรมเอนไซม์เพื่อ:

จำแนกเอนไซม์ที่ค้นพบใหม่หรือที่ออกแบบมา
ศึกษาผลกระทบของการกลายพันธุ์ต่อฟังก์ชันของเอนไซม์
ตรวจสอบความเฉพาะเจาะจงของเอนไซม์-สารตั้งต้น
ตรวจสอบผลกระทบของเงื่อนไขแวดล้อม (pH, อุณหภูมิ, ความแข็งแรงของไอออน) ต่อประสิทธิภาพของเอนไซม์

2. การพัฒนาเภสัชกรรม

ในการค้นหาและพัฒนาเภสัชภัณฑ์ การวิเคราะห์กิจกรรมเอนไซม์มีความสำคัญสำหรับ:

การคัดกรองสารยับยั้งเอนไซม์ที่เป็นผู้สมัครยา
การกำหนดค่า IC50 สำหรับสารยับยั้ง
การศึกษาการโต้ตอบระหว่างเอนไซม์และยา
การปรับแต่งกระบวนการเอนไซม์สำหรับการผลิตชีวเภสัชภัณฑ์

3. เทคโนโลยีชีวภาพในอุตสาหกรรม

การวัดกิจกรรมเอนไซม์ช่วยให้บริษัทเทคโนโลยีชีวภาพ:

เลือกเอนไซม์ที่เหมาะสมที่สุดสำหรับกระบวนการในอุตสาหกรรม
ตรวจสอบเสถียรภาพของเอนไซม์ระหว่างการผลิต
ปรับเงื่อนไขการทำปฏิกิริยาเพื่อให้ได้ผลผลิตสูงสุด
ควบคุมคุณภาพของการเตรียมเอนไซม์

4. การวินิจฉัยทางคลินิก

ห้องปฏิบัติการทางการแพทย์วัดกิจกรรมเอนไซม์เพื่อ:

วินิจฉัยโรคที่เกี่ยวข้องกับระดับเอนไซม์ที่ผิดปกติ
ตรวจสอบประสิทธิภาพการรักษา
ประเมินการทำงานของอวัยวะ (ตับ, ตับอ่อน, หัวใจ)
คัดกรองความผิดปกติทางเมตาบอลิซึมที่ถ่ายทอดทางพันธุกรรม

5. การศึกษา

เอนไซม์กิจกรรมวิเคราะห์ทำหน้าที่เป็นเครื่องมือการศึกษาเพื่อ:

สอนหลักการจลนศาสตร์เอนไซม์ให้กับนักเรียนชีวเคมี
แสดงผลกระทบของการเปลี่ยนแปลงพารามิเตอร์การทดลอง
แสดงให้เห็นถึงความสัมพันธ์ไมเคลิส-เมนเทน
สนับสนุนการฝึกปฏิบัติในห้องปฏิบัติการเสมือน

ทางเลือก

ในขณะที่แบบจำลองไมเคลิส-เมนเทนถูกใช้กันอย่างแพร่หลายในการวิเคราะห์จลนศาสตร์เอนไซม์ มีวิธีการทางเลือกสำหรับการวัดและวิเคราะห์กิจกรรมเอนไซม์:

กราฟไลน์วีเวอร์-เบิร์ค: การทำให้เป็นเส้นตรงของสมการไมเคลิส-เมนเทนที่วาด 1/v เทียบกับ 1/[S] วิธีนี้อาจมีประโยชน์ในการกำหนด Km และ Vmax โดยกราฟ แต่มีความไวต่อข้อผิดพลาดที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ำ
กราฟอีดี-ฮอฟสตี: วาด v เทียบกับ v/[S] ซึ่งเป็นอีกวิธีการทำให้เป็นเส้นตรงที่มีความไวต่อข้อผิดพลาดน้อยกว่าที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นสุดขั้ว
กราฟฮาเนส-วูลฟ์: วาด [S]/v เทียบกับ [S] ซึ่งมักให้การประมาณค่าพารามิเตอร์ที่แม่นยำมากกว่ากราฟไลน์วีเวอร์-เบิร์ค
การถดถอยแบบไม่เชิงเส้น: การปรับค่าตรงของสมการไมเคลิส-เมนเทนให้เข้ากับข้อมูลเชิงทดลองโดยใช้วิธีการคอมพิวเตอร์ ซึ่งโดยทั่วไปจะให้การประมาณค่าพารามิเตอร์ที่แม่นยำที่สุด
การวิเคราะห์กราฟความก้าวหน้า: การติดตามเวลาทั้งหมดของปฏิกิริยาแทนที่จะเป็นอัตราเริ่มต้น ซึ่งสามารถให้ข้อมูลเชิงจลนศาสตร์เพิ่มเติม
การทดสอบด้วยสเปกโตรโฟโตเมตริก: การวัดการหายไปของสารตั้งต้นหรือการเกิดผลิตภัณฑ์โดยตรงโดยใช้วิธีการสเปกโตรโฟโตเมตริก
การทดสอบด้วยรังสี: การใช้สารตั้งต้นที่มีป้ายกำกับด้วยรังสีเพื่อติดตามกิจกรรมเอนไซม์ด้วยความไวสูง

ประวัติของจลนศาสตร์เอนไซม์

การศึกษาจลนศาสตร์เอนไซม์มีประวัติที่ยาวนานตั้งแต่ต้นศตวรรษที่ 20:

การสังเกตในช่วงต้น (ปลายศตวรรษที่ 19): นักวิทยาศาสตร์เริ่มสังเกตเห็นว่าปฏิกิริยาที่เกิดจากเอนไซม์มีพฤติกรรมอิ่มตัว ซึ่งอัตราการทำปฏิกิริยาจะถึงจุดสูงสุดที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นสูง
สมการไมเคลิส-เมนเทน (1913): เลโอนอร์ ไมเคลิส และมอด เมนเทนตีพิมพ์เอกสารที่มีความสำคัญเสนอแบบจำลองทางคณิตศาสตร์สำหรับจลนศาสตร์เอนไซม์ พวกเขาแนะนำว่าเอนไซม์จะ形成คอมเพล็กซ์กับสารตั้งต้นก่อนที่จะเร่งปฏิกิริยา
การปรับปรุงของบริกส์-ฮาลเดน (1925): จี. อี. บริกส์ และเจ. บี. เอส. ฮาลเดนได้ปรับปรุงแบบจำลองไมเคลิส-เมนเทนโดยการแนะนำสมมติฐานสถานะคงที่ ซึ่งเป็นพื้นฐานของสมการที่ใช้ในปัจจุบัน
กราฟไลน์วีเวอร์-เบิร์ค (1934): ฮันส์ ไลน์วีเวอร์ และดีน เบิร์คพัฒนาการทำให้เป็นเส้นตรงของสมการไมเคลิส-เมนเทนเพื่อทำให้การกำหนดพารามิเตอร์จลนศาสตร์ง่ายขึ้น
ปฏิกิริยาหลายสารตั้งต้น (1940s-1950s): นักวิจัยได้ขยายแบบจำลองจลนศาสตร์เอนไซม์เพื่อคำนึงถึงปฏิกิริยาที่เกี่ยวข้องกับสารตั้งต้นหลายชนิด นำไปสู่สมการอัตราที่ซับซ้อนมากขึ้น
การควบคุมอัลโลสเตอริก (1960s): แจ็ค มอนอด, เจฟฟรีย์ ไวแมน และฌอง-ปิแอร์ ชานจูเสนอแบบจำลองสำหรับเอนไซม์ที่มีความร่วมมือและอัลโลสเตอริกซึ่งไม่ปฏิบัติตามจลนศาสตร์ไมเคลิส-เมนเทนอย่างง่าย
วิธีการคอมพิวเตอร์ (1970s-ปัจจุบัน): การเกิดขึ้นของคอมพิวเตอร์ทำให้การวิเคราะห์จลนศาสตร์เอนไซม์มีความซับซ้อนมากขึ้น รวมถึงการถดถอยแบบไม่เชิงเส้นและการจำลองเครือข่ายปฏิกิริยาที่ซับซ้อน
เอนไซม์โมเลกุลเดี่ยว (1990s-ปัจจุบัน): เทคนิคขั้นสูงช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสังเกตพฤติกรรมของโมเลกุลเอนไซม์แต่ละตัว ซึ่งเปิดเผยรายละเอียดเกี่ยวกับพลศาสตร์ของเอนไซม์ที่ไม่ชัดเจนในมาตรการรวม

ในปัจจุบัน จลนศาสตร์เอนไซม์ยังคงเป็นด้านพื้นฐานของชีวเคมี โดยมีการใช้งานตั้งแต่การวิจัยพื้นฐานไปจนถึงเทคโนโลยีชีวภาพในอุตสาหกรรมและการแพทย์ เอนไซม์กิจกรรมวิเคราะห์สร้างขึ้นจากประวัติศาสตร์อันยาวนานนี้ ทำให้การวิเคราะห์จลนศาสตร์ที่ซับซ้อนสามารถเข้าถึงได้ผ่านอินเทอร์เฟซดิจิทัลที่ใช้งานง่าย

ตัวอย่างโค้ด

ต่อไปนี้คือตัวอย่างวิธีการคำนวณกิจกรรมเอนไซม์โดยใช้ภาษาการเขียนโปรแกรมต่างๆ:

1' สูตร Excel สำหรับการคำนวณกิจกรรมเอนไซม์
2' สมมติว่า:
3' เซลล์ A1: ความเข้มข้นของเอนไซม์ (มก./มล.)
4' เซลล์ A2: ความเข้มข้นของสารตั้งต้น (มม.)
5' เซลล์ A3: เวลาในการทำปฏิกิริยา (นาที)
6' เซลล์ A4: ค่า Km (มม.)
7' เซลล์ A5: ค่า Vmax (μmol/min)
8
9=((A5*A2)/(A4+A2))*(1/(A1*A3))
10

1def calculate_enzyme_activity(enzyme_conc, substrate_conc, reaction_time, km, vmax):
2    """
3    คำนวณกิจกรรมเอนไซม์โดยใช้สมการไมเคลิส-เมนเทน
4    
5    พารามิเตอร์:
6    enzyme_conc (float): ความเข้มข้นของเอนไซม์ในมก./มล.
7    substrate_conc (float): ความเข้มข้นของสารตั้งต้นในมม.
8    reaction_time (float): เวลาในการทำปฏิกิริยาในนาที
9    km (float): ค่าคงที่ไมเคลิสในมม.
10    vmax (float): ความเร็วสูงสุดใน μmol/min
11    
12    คืนค่า:
13    float: กิจกรรมเอนไซม์ใน U/mg
14    """
15    reaction_velocity = (vmax * substrate_conc) / (km + substrate_conc)
16    enzyme_activity = reaction_velocity / (enzyme_conc * reaction_time)
17    return enzyme_activity
18
19# ตัวอย่างการใช้งาน
20enzyme_conc = 1.0  # มก./มล.
21substrate_conc = 10.0  # มม.
22reaction_time = 5.0  # นาที
23km = 5.0  # มม.
24vmax = 50.0  # μmol/min
25
26activity = calculate_enzyme_activity(enzyme_conc, substrate_conc, reaction_time, km, vmax)
27print(f"กิจกรรมเอนไซม์: {activity:.4f} U/mg")
28

1/**
2 * คำนวณกิจกรรมเอนไซม์โดยใช้สมการไมเคลิส-เมนเทน
3 * @param {number} enzymeConc - ความเข้มข้นของเอนไซม์ในมก./มล.
4 * @param {number} substrateConc - ความเข้มข้นของสารตั้งต้นในมม.
5 * @param {number} reactionTime - เวลาในการทำปฏิกิริยาในนาที
6 * @param {number} km - ค่าคงที่ไมเคลิสในมม.
7 * @param {number} vmax - ความเร็วสูงสุดใน μmol/min
8 * @returns {number} กิจกรรมเอนไซม์ใน U/mg
9 */
10function calculateEnzymeActivity(enzymeConc, substrateConc, reactionTime, km, vmax) {
11  const reactionVelocity = (vmax * substrateConc) / (km + substrateConc);
12  const enzymeActivity = reactionVelocity / (enzymeConc * reactionTime);
13  return enzymeActivity;
14}
15
16// ตัวอย่างการใช้งาน
17const enzymeConc = 1.0; // มก./มล.
18const substrateConc = 10.0; // มม.
19const reactionTime = 5.0; // นาที
20const km = 5.0; // มม.
21const vmax = 50.0; // μmol/min
22
23const activity = calculateEnzymeActivity(enzymeConc, substrateConc, reactionTime, km, vmax);
24console.log(`กิจกรรมเอนไซม์: ${activity.toFixed(4)} U/mg`);
25

1public class EnzymeActivityCalculator {
2    /**
3     * คำนวณกิจกรรมเอนไซม์โดยใช้สมการไมเคลิส-เมนเทน
4     * 
5     * @param enzymeConc ความเข้มข้นของเอนไซม์ในมก./มล.
6     * @param substrateConc ความเข้มข้นของสารตั้งต้นในมม.
7     * @param reactionTime เวลาในการทำปฏิกิริยาในนาที
8     * @param km ค่าคงที่ไมเคลิสในมม.
9     * @param vmax ความเร็วสูงสุดใน μmol/min
10     * @return กิจกรรมเอนไซม์ใน U/mg
11     */
12    public static double calculateEnzymeActivity(
13            double enzymeConc, 
14            double substrateConc, 
15            double reactionTime, 
16            double km, 
17            double vmax) {
18        
19        double reactionVelocity = (vmax * substrateConc) / (km + substrateConc);
20        double enzymeActivity = reactionVelocity / (enzymeConc * reactionTime);
21        return enzymeActivity;
22    }
23    
24    public static void main(String[] args) {
25        double enzymeConc = 1.0; // มก./มล.
26        double substrateConc = 10.0; // มม.
27        double reactionTime = 5.0; // นาที
28        double km = 5.0; // มม.
29        double vmax = 50.0; // μmol/min
30        
31        double activity = calculateEnzymeActivity(
32            enzymeConc, substrateConc, reactionTime, km, vmax);
33        System.out.printf("กิจกรรมเอนไซม์: %.4f U/mg%n", activity);
34    }
35}
36

1# ฟังก์ชัน R สำหรับการคำนวณกิจกรรมเอนไซม์
2calculate_enzyme_activity <- function(enzyme_conc, substrate_conc, reaction_time, km, vmax) {
3  # คำนวณความเร็วของปฏิกิริยาตามสมการไมเคลิส-เมนเทน
4  reaction_velocity <- (vmax * substrate_conc) / (km + substrate_conc)
5  
6  # คำนวณกิจกรรมเอนไซม์
7  enzyme_activity <- reaction_velocity / (enzyme_conc * reaction_time)
8  
9  return(enzyme_activity)
10}
11
12# ตัวอย่างการใช้งาน
13enzyme_conc <- 1.0  # มก./มล.
14substrate_conc <- 10.0  # มม.
15reaction_time <- 5.0  # นาที
16km <- 5.0  # มม.
17vmax <- 50.0  # μmol/min
18
19activity <- calculate_enzyme_activity(enzyme_conc, substrate_conc, reaction_time, km, vmax)
20cat(sprintf("กิจกรรมเอนไซม์: %.4f U/mg", activity))
21

1function activity = calculateEnzymeActivity(enzymeConc, substrateConc, reactionTime, km, vmax)
2    % คำนวณกิจกรรมเอนไซม์โดยใช้สมการไมเคลิส-เมนเทน
3    %
4    % ข้อมูลนำเข้า:
5    %   enzymeConc - ความเข้มข้นของเอนไซม์ในมก./มล.
6    %   substrateConc - ความเข้มข้นของสารตั้งต้นในมม.
7    %   reactionTime - เวลาในการทำปฏิกิริยาในนาที
8    %   km - ค่าคงที่ไมเคลิสในมม.
9    %   vmax - ความเร็วสูงสุดใน μmol/min
10    %
11    % ข้อมูลส่งกลับ:
12    %   activity - กิจกรรมเอนไซม์ใน U/mg
13    
14    reactionVelocity = (vmax * substrateConc) / (km + substrateConc);
15    activity = reactionVelocity / (enzymeConc * reactionTime);
16end
17
18% ตัวอย่างการใช้งาน
19enzymeConc = 1.0;  % มก./มล.
20substrateConc = 10.0;  % มม.
21reactionTime = 5.0;  % นาที
22km = 5.0;  % มม.
23vmax = 50.0;  % μmol/min
24
25activity = calculateEnzymeActivity(enzymeConc, substrateConc, reactionTime, km, vmax);
26fprintf('กิจกรรมเอนไซม์: %.4f U/mg\n', activity);
27

ตัวอย่างเชิงตัวเลข

มาทำงานผ่านตัวอย่างบางอย่างเพื่อแสดงวิธีการคำนวณกิจกรรมเอนไซม์ภายใต้เงื่อนไขที่แตกต่างกัน:

ตัวอย่างที่ 1: เงื่อนไขมาตรฐาน

ความเข้มข้นของเอนไซม์: 1 มก./มล.
ความเข้มข้นของสารตั้งต้น: 10 มม.
เวลาในการทำปฏิกิริยา: 5 นาที
Km: 5 มม.
Vmax: 50 μmol/min

การคำนวณ:

ความเร็วของปฏิกิริยา = (50 × 10) / (5 + 10) = 500 / 15 = 33.33 μmol/min
กิจกรรมเอนไซม์ = 33.33 / (1 × 5) = 6.67 U/mg

ตัวอย่างที่ 2: ความเข้มข้นของเอนไซม์สูงขึ้น

ความเข้มข้นของเอนไซม์: 2 มก./มล.
ความเข้มข้นของสารตั้งต้น: 10 มม.
เวลาในการทำปฏิกิริยา: 5 นาที
Km: 5 มม.
Vmax: 50 μmol/min

การคำนวณ:

ความเร็วของปฏิกิริยา = (50 × 10) / (5 + 10) = 500 / 15 = 33.33 μmol/min
กิจกรรมเอนไซม์ = 33.33 / (2 × 5) = 3.33 U/mg

หมายเหตุว่าการเพิ่มความเข้มข้นของเอนไซม์สองเท่าทำให้กิจกรรมเฉพาะ (U/mg) ลดลงครึ่งหนึ่ง เนื่องจากความเร็วของปฏิกิริยาเดียวกันตอนนี้ถูกอ้างอิงกับเอนไซม์ที่มีอยู่สองเท่า

ตัวอย่างที่ 3: การอิ่มตัวของสารตั้งต้น

ความเข้มข้นของเอนไซม์: 1 มก./มล.
ความเข้มข้นของสารตั้งต้น: 100 มม. (สูงกว่าค่า Km มาก)
เวลาในการทำปฏิกิริยา: 5 นาที
Km: 5 มม.
Vmax: 50 μmol/min

การคำนวณ:

ความเร็วของปฏิกิริยา = (50 × 100) / (5 + 100) = 5000 / 105 = 47.62 μmol/min
กิจกรรมเอนไซม์ = 47.62 / (1 × 5) = 9.52 U/mg

ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นสูง อัตราการทำปฏิกิริยาจะเข้าใกล้ Vmax ซึ่งทำให้กิจกรรมเอนไซม์สูงขึ้น

ตัวอย่างที่ 4: ความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ำ

ความเข้มข้นของเอนไซม์: 1 มก./มล.
ความเข้มข้นของสารตั้งต้น: 1 มม. (ต่ำกว่า Km)
เวลาในการทำปฏิกิริยา: 5 นาที
Km: 5 มม.
Vmax: 50 μmol/min

การคำนวณ:

ความเร็วของปฏิกิริยา = (50 × 1) / (5 + 1) = 50 / 6 = 8.33 μmol/min
กิจกรรมเอนไซม์ = 8.33 / (1 × 5) = 1.67 U/mg

ที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ำกว่า Km อัตราการทำปฏิกิริยาจะลดลงอย่างมีนัยสำคัญ ส่งผลให้กิจกรรมเอนไซม์ต่ำลง

คำถามที่พบบ่อย

กิจกรรมเอนไซม์คืออะไร?

กิจกรรมเอนไซม์เป็นการวัดว่ามีประสิทธิภาพเพียงใดที่เอนไซม์เร่งปฏิกิริยาชีวเคมี มันวัดปริมาณสารตั้งต้นที่เปลี่ยนเป็นผลิตภัณฑ์ต่อหน่วยเวลาโดยเอนไซม์ที่มีปริมาณเฉพาะ หน่วยมาตรฐานของกิจกรรมเอนไซม์คือหน่วย (U) ซึ่งกำหนดว่าเป็นปริมาณเอนไซม์ที่เร่งการเปลี่ยนแปลงของสารตั้งต้น 1 μmol ต่อหนึ่งนาทีภายใต้เงื่อนไขที่กำหนด

กิจกรรมเอนไซม์แตกต่างจากความเข้มข้นของเอนไซม์อย่างไร?

ความเข้มข้นของเอนไซม์หมายถึงปริมาณของเอนไซม์ที่มีอยู่ในสารละลาย (โดยทั่วไปวัดเป็นมก./มล.) ขณะที่กิจกรรมเอนไซม์วัดประสิทธิภาพในการเร่งปฏิกิริยาของเอนไซม์ (ใน U/mg) การเตรียมเอนไซม์สองชุดที่มีความเข้มข้นเดียวกันอาจมีกิจกรรมที่แตกต่างกันเนื่องจากปัจจัยเช่น ความบริสุทธิ์ ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง หรือการมีอยู่ของสารยับยั้ง

ปัจจัยใดบ้างที่มีผลต่อกิจกรรมเอนไซม์?

หลายปัจจัยสามารถมีอิทธิพลต่อกิจกรรมเอนไซม์:

อุณหภูมิ: เอนไซม์แต่ละตัวมีช่วงอุณหภูมิที่เหมาะสม
pH: การเปลี่ยนแปลง pH สามารถส่งผลกระทบต่อโครงสร้างและฟังก์ชันของเอนไซม์
ความเข้มข้นของสารตั้งต้น: ระดับสารตั้งต้นที่สูงขึ้นโดยทั่วไปจะเพิ่มกิจกรรมจนถึงจุดอิ่มตัว
การมีอยู่ของสารยับยั้งหรือสารกระตุ้น
โคแฟคเตอร์และโคเอนไซม์: เอนไซม์หลายตัวต้องการสิ่งเหล่านี้เพื่อให้มีประสิทธิภาพสูงสุด
ความเข้มข้นของเอนไซม์: กิจกรรมโดยทั่วไปมีความสัมพันธ์กับความเข้มข้นของเอนไซม์
เวลาในการทำปฏิกิริยา: เวลาที่ยาวนานขึ้นอาจแสดงอัตราที่ลดลงเนื่องจากการยับยั้งผลิตภัณฑ์หรือการหมดอายุของสารตั้งต้น

ค่าคงที่ไมเคลิส (Km) คืออะไร?

ค่าคงที่ไมเคลิส (Km) คือความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่ซึ่งอัตราการทำปฏิกิริยาคือครึ่งหนึ่งของความเร็วสูงสุด (Vmax) มันเป็นมาตรการที่มีความสัมพันธ์ระหว่างเอนไซม์และสารตั้งต้น ค่าที่ต่ำกว่า Km แสดงถึงความสัมพันธ์ที่สูงขึ้น ค่าของ Km จะเฉพาะเจาะจงสำหรับแต่ละคู่เอนไซม์-สารตั้งต้นและมักจะวัดในหน่วยมิลลิโมลาร์ (mM)

ฉันจะกำหนด Km และ Vmax โดยการทดลองได้อย่างไร?

Km และ Vmax สามารถกำหนดได้โดยการวัดความเร็วของปฏิกิริยาที่ความเข้มข้นของสารตั้งต้นที่แตกต่างกันและจากนั้นใช้หนึ่งในวิธีเหล่านี้:

การถดถอยแบบไม่เชิงเส้น: การปรับสมการไมเคลิส-เมนเทนให้เข้ากับข้อมูลของคุณโดยตรง
กราฟไลน์วีเวอร์-เบิร์ค: การวาด 1/v เทียบกับ 1/[S] เพื่อให้ได้เส้นตรง
กราฟอีดี-ฮอฟสตี: การวาด v เทียบกับ v/[S]
กราฟฮาเนส-วูลฟ์: การวาด [S]/v เทียบกับ [S]

จลนศาสตร์เอนไซม์ในปัจจุบันมักจะชอบการถดถอยแบบไม่เชิงเส้นเพื่อความแม่นยำที่สูงกว่า

ค่ากิจกรรมเอนไซม์ที่สูงหมายถึงอะไร?

ค่ากิจกรรมเอนไซม์ที่สูงแสดงว่าเอนไซม์มีประสิทธิภาพในการเปลี่ยนสารตั้งต้นเป็นผลิตภัณฑ์ได้อย่างมีประสิทธิภาพมากขึ้น สิ่งนี้อาจเกิดจากเงื่อนไขการทดลองที่เหมาะสม คุณภาพเอนไซม์ที่สูงขึ้น หรือการเปลี่ยนแปลงของเอนไซม์ที่มีคุณสมบัติในการเร่งปฏิกิริยาที่ดีขึ้น ในการใช้งานในอุตสาหกรรม ค่ากิจกรรมเอนไซม์ที่สูงขึ้นมักจะเป็นที่ต้องการเนื่องจากหมายความว่าผลิตภัณฑ์สามารถผลิตได้มากขึ้นด้วยเอนไซม์ที่น้อยลง

กิจกรรมเอนไซม์สามารถเป็นลบได้หรือไม่?

ไม่ กิจกรรมเอนไซม์ไม่สามารถเป็นลบได้ กิจกรรมนี้แสดงถึงอัตราของปฏิกิริยาและจะเป็นค่าบวกหรือศูนย์เสมอ หากการคำนวณให้ค่าลบ อาจบ่งชี้ถึงข้อผิดพลาดในการทดลองหรือการใช้สูตรที่ไม่ถูกต้อง

อุณหภูมิส่งผลต่อกิจกรรมเอนไซม์อย่างไร?

อุณหภูมิส่งผลต่อกิจกรรมเอนไซม์ในสองวิธี:

การเพิ่มอุณหภูมิโดยทั่วไปจะเพิ่มอัตราการทำปฏิกิริยาตามสมการอาร์เรนีอุส
อย่างไรก็ตาม ที่อุณหภูมิสูง เอนไซม์เริ่มจะเสื่อมสภาพ (สูญเสียโครงสร้าง) ซึ่งจะลดกิจกรรมลง

สิ่งนี้สร้างกราฟรูปพายที่มีอุณหภูมิที่เหมาะสมซึ่งกิจกรรมสูงสุด

กิจกรรมเฉพาะคืออะไร?

กิจกรรมเฉพาะคือกิจกรรมเอนไซม์ที่แสดงต่อหน่วยของโปรตีนทั้งหมด (โดยทั่วไปคือ U/mg) มันเป็นการวัดความบริสุทธิ์ของเอนไซม์—กิจกรรมเฉพาะที่สูงขึ้นแสดงถึงสัดส่วนของเอนไซม์ที่ใช้งานอยู่ในตัวอย่างโปรตีน

ฉันจะปรับปรุงกิจกรรมเอนไซม์ในการทดลองของฉันได้อย่างไร?

เพื่อเพิ่มกิจกรรมเอนไซม์:

ตรวจสอบให้แน่ใจว่าเงื่อนไข pH และอุณหภูมิอยู่ในระดับที่เหมาะสม
เพิ่มโคแฟคเตอร์หรือโคเอนไซม์ที่จำเป็น
กำจัดหรือทำให้สารยับยั้งน้อยที่สุด
ใช้การเตรียมเอนไซม์ที่สดใหม่
ปรับความเข้มข้นของสารตั้งต้น
พิจารณาเพิ่มสาร stabilizing เพื่อป้องกันการเสื่อมสภาพของเอนไซม์
ตรวจสอบให้แน่ใจว่ามีการผสมอย่างเหมาะสมเพื่อให้ปฏิกิริยาเป็นไปอย่างสม่ำเสมอ

อ้างอิง

เบิร์ก, เจ. เอ็ม., ไทโมซโค, เจ. แอล., & สไตรเออร์, ล. (2012). ชีวเคมี (ฉบับที่ 7). W.H. Freeman and Company.
คอร์นิช-โบว์เดน, เอ. (2012). พื้นฐานของจลนศาสตร์เอนไซม์ (ฉบับที่ 4). Wiley-Blackwell.
บิสวังเกอร์, เอช. (2017). จลนศาสตร์เอนไซม์: หลักการและวิธีการ. Wiley-VCH.
ไมเคลิส, ล., & เมนเทน, ม. ล. (1913). Die Kinetik der Invertinwirkung. Biochemische Zeitschrift, 49, 333-369.
บริกส์, จี. อี., & ฮาลเดน, เจ. บี. เอส. (1925). A note on the kinetics of enzyme action. Biochemical Journal, 19(2), 338-339.
ไลน์วีเวอร์, ฮ., & เบิร์ค, ดี. (1934). The determination of enzyme dissociation constants. Journal of the American Chemical Society, 56(3), 658-666.
โคเปแลนด์, ร. เอ. (2000). เอนไซม์: การแนะนำที่ใช้งานได้ต่อโครงสร้าง กลไก และการวิเคราะห์ข้อมูล (ฉบับที่ 2). Wiley-VCH.
พูริช, ดี. แอล. (2010). จลนศาสตร์เอนไซม์: การเร่งและการควบคุม: แหล่งอ้างอิงของทฤษฎีและวิธีการที่ดีที่สุด. Elsevier Academic Press.
ฐานข้อมูลเอนไซม์ - BRENDA. (2023). สืบค้นจาก https://www.brenda-enzymes.org/
ExPASy: SIB Bioinformatics Resource Portal - เอนไซม์นามานุกรม. (2023). สืบค้นจาก https://enzyme.expasy.org/

ลองใช้เอนไซม์กิจกรรมวิเคราะห์ของเราวันนี้เพื่อให้ได้ข้อมูลเชิงลึกที่มีค่าเกี่ยวกับการทดลองจลนศาสตร์เอนไซม์ของคุณ ไม่ว่าคุณจะปรับเงื่อนไขการทำปฏิกิริยา จำแนกเอนไซม์ใหม่ หรือสอนแนวคิดชีวเคมี เครื่องมือนี้ให้วิธีที่รวดเร็วและแม่นยำในการคำนวณกิจกรรมเอนไซม์ตามหลักการจลนศาสตร์ที่ได้รับการพิสูจน์แล้ว

💬

คำติชม

💬

คลิกที่ feedback toast เพื่อเริ่มให้คำแนะนำเกี่ยวกับเครื่องมือนี้

🔗

เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง

ค้นพบเครื่องมือเพิ่มเติมที่อาจมีประโยชน์สำหรับการทำงานของคุณ

เครื่องวิเคราะห์กิจกรรมเอนไซม์: คำนวณพารามิเตอร์จลนศาสตร์ปฏิกิริยา

เครื่องวิเคราะห์กิจกรรมเอนไซม์

พารามิเตอร์การป้อนข้อมูล

พารามิเตอร์จลนศาสตร์

ผลลัพธ์

กิจกรรมเอนไซม์

สูตรการคำนวณ

การแสดงภาพ

เอกสารประกอบการใช้งาน

เอนไซม์กิจกรรมวิเคราะห์

บทนำ

การคำนวณกิจกรรมเอนไซม์

สมการไมเคลิส-เมนเทน

คำอธิบายพารามิเตอร์

วิธีการใช้เอนไซม์กิจกรรมวิเคราะห์

การตีความผลลัพธ์

กรณีการใช้งาน

1. การวิจัยทางชีวเคมี

2. การพัฒนาเภสัชกรรม

3. เทคโนโลยีชีวภาพในอุตสาหกรรม

4. การวินิจฉัยทางคลินิก

5. การศึกษา

ทางเลือก

ประวัติของจลนศาสตร์เอนไซม์

ตัวอย่างโค้ด

ตัวอย่างเชิงตัวเลข

ตัวอย่างที่ 1: เงื่อนไขมาตรฐาน

ตัวอย่างที่ 2: ความเข้มข้นของเอนไซม์สูงขึ้น

ตัวอย่างที่ 3: การอิ่มตัวของสารตั้งต้น

ตัวอย่างที่ 4: ความเข้มข้นของสารตั้งต้นต่ำ

คำถามที่พบบ่อย

กิจกรรมเอนไซม์คืออะไร?

กิจกรรมเอนไซม์แตกต่างจากความเข้มข้นของเอนไซม์อย่างไร?

ปัจจัยใดบ้างที่มีผลต่อกิจกรรมเอนไซม์?

ค่าคงที่ไมเคลิส (Km) คืออะไร?

ฉันจะกำหนด Km และ Vmax โดยการทดลองได้อย่างไร?

ค่ากิจกรรมเอนไซม์ที่สูงหมายถึงอะไร?

กิจกรรมเอนไซม์สามารถเป็นลบได้หรือไม่?

อุณหภูมิส่งผลต่อกิจกรรมเอนไซม์อย่างไร?

กิจกรรมเฉพาะคืออะไร?

ฉันจะปรับปรุงกิจกรรมเอนไซม์ในการทดลองของฉันได้อย่างไร?

อ้างอิง

คำติชม

เครื่องมือที่เกี่ยวข้อง

เครื่องคำนวณการวิเคราะห์การเผาไหม้สำหรับกระบวนการปฏิกิริยาเชื้อเพลิง

เครื่องคำนวณเศรษฐศาสตร์อะตอมสำหรับประสิทธิภาพของปฏิกิริยาเคมี

เครื่องคำนวณปฏิกิริยาเผาไหม้: สมการเคมีที่สมดุล

เครื่องคำนวณอัตราส่วนปฏิกิริยาสำหรับการวิเคราะห์สมดุล

เครื่องคำนวณอิเล็กโทรเนกาติวิตี: ค่าของธาตุตามมาตราส่วนพอลิง

เครื่องคำนวณการตั้งครรภ์: กำหนดความเข้มข้นของสารวิเคราะห์อย่างแม่นยำ

เครื่องคำนวณพลังงานการกระตุ้นสำหรับจลนศาสตร์ของปฏิกิริยาเคมี

เครื่องคำนวณการฟื้นฟู: กำหนดปริมาณของเหลวสำหรับผง