Experimente:
Versuch: Alkoholtest mit der Alkohol-Dehydrogenase (ADH)
Versuch: Reaktionskinetische Analyse der Urease-Reaktion

Bild 1: Michaelis-Menten-Diagramm

Die mathematisch-analytische Form der Michaelis-Menten-Gleichung ist eine verschobene Hyperbel.

Diese Kurve (Bild 1) ist nicht geeignet, kinetische Daten wie die Michaelis-Konstante K_M oder V_max zu bestimmen, da sich die Kurve dem Sättigungsbereich nur asymptotisch nähert.

Oftmals kann der Sättigungswert gar nicht ermittelt werden, wenn es zum Beispiel Löslichkeitsprobleme mit dem Substrat gibt oder sich Substrathemmung einstellt. Hinzu kommt, dass gebogene Kurven Messabweichungen nicht erkennen lassen.

Deshalb gab es schon früh Versuche, die Kurve zu linearisieren. Eine elegante, weil einfache Methode ist die von H. Lineweaver und D. Burk (1934).

Zunächst bildet man den Kehrwert der Michaelis-Menten-Gleichung (1). Mit der Division der einzelnen Summanden im Zähler des Bruchs rechts erhält man bereits die Lineweaver-Burk-Gleichung.

Trägt man für eine Enzymkinetik nicht wie bei Michaelis-Menten-Diagramm in Bild 1 v₀ gegen [S] auf, sondern deren reziproke Werte, sollte man also eine Gerade erhalten.

Bild 2: Lineweaver-Burk-Diagramm zu Bild 1 für die ADH bei zwei Enzymkonzentrationen

Verändert man die Enzymkonzentration, so erhält man zwei Geraden, die sich in einem Punkt auf der Abszisse treffen müssen.

Die Linearisierung ermöglicht aber nicht nur die Überprüfung der Messungen oder gar des Reaktionsmechanismus. Sie eröffnet mehrfach den Zugang zu den gewünschten kinetischen Daten:

1 Der Ordinatenabschnitt ist 1/V_max , da hier 1/[S] = 0 ist. Das bedeutet, dass an dieser Stelle Substratsättigung gegeben ist.

2 Zur Abszisse: Bei 1/v₀ = 1/0,5 V_max  ist definitionsgemäß 1/[S] = 1/K_M . Man sieht, dass der dem 1/[S]-Wert entsprechende Abszissen-Abschnitt gleich der Strecke vom Nullpunkt des Koordinatensystems zum Schnittpunkt der Gerade mit der Abszisse ist. Also ist der Abszissen-Abschnitt der Geraden (2) gleich -1/K_M .

3 Die Steigung ist K_M / V_max .

Besonders wichtig ist das Lineweaver-Burk-Diagramm auch bei der Ermittlung von Hemmtypen bei Enzymreaktionen.

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