Wechselzahl kcat

Worum geht es?

Die Wechselzahl (turnover number) kcat gibt an, wie viele Substratmoleküle ein Enzym pro Sekunde im Sättigungsbereich umsetzt. Sie ist eine enzymintrinsische Eigenschaft, unabhängig von der Enzymmenge — anders als Vmax.

kcat reicht von wenigen 1/s bis über 10⁷ 1/s (Katalase: ≈ 4 · 10⁷ 1/s).

Die Formel

kcat = Vmax / Et

Umstellungen:
    Vmax = kcat · Et
    Et   = Vmax / kcat

Die Variablen

Minimal-Beispiel

Vmax = 10 µmol/(L·s), Et = 1 µmol/L:

kcat = Vmax / Et
     = 10 / 1
     = 10 1/s

Praxis-Beispiele

Beispiel 1 — Katalase

Vmax = 4 · 10⁻² mol/(L·s) bei Et = 1 nmol/L = 1 · 10⁻⁹ mol/L:

kcat = 4·10⁻² / 1·10⁻⁹
     ≈ 4 · 10⁷ 1/s

Beispiel 2 — Chymotrypsin

Vmax = 5 µmol/(L·s) bei Et = 50 nmol/L:

kcat = 5·10⁻⁶ / 5·10⁻⁸
     = 100 1/s

Beispiel 3 — Enzymmenge zurückrechnen

Ein Bioreaktor soll Vmax = 1 mmol/(L·s) liefern. Das eingesetzte Enzym hat kcat = 500 1/s:

Et = Vmax / kcat
   = 1·10⁻³ / 500
   = 2 · 10⁻⁶ mol/L
   = 2 µmol/L