Enzymes are proteins that catalyze chemical reactions occurring in living

organisms. They are characterized by a high degree of substrate specificity, by having great catalytic capacity, and by the fact that their activities can be

regulated in a number of different ways. Enzymes enhance reaction rates by reducing the activation energies of the reactions they catalyze; they do not    alter reaction equilibria.

Quantitative determinations of enzyme activity are essential for an

appreciation of their biological functions and also for the measurement of

actual enzyme concentration in tissue samples. Enzyme activities are

influenced by such factors as substrate concentration, pH, temperature, ionic strength, and the presence of activators or inhibitors.

The Michaelis-Menten model for enzyme substrate interaction is based on the assumption that only substrate present in the system, but not product formed, affects enzyme activity, so that in essence the reaction is proceeding in one     direction only. According to this model, the enzyme (E) combines with the

substrate (S) to form an enzyme-substrate (ES) complex which subsequently reacts to form product (P) and free enzyme (E).

This simplified model of enzyme behaviour accounts for the kinetic properties of a number of enzymes and is expressed as the Michaelis-Menten rate equation:

Where vi = initial velocity and [S] = substrate concentration

Accordingly, the rate of an enzyme catalyzed reaction is dependent on [S]. The response of such enzyme to changes in [S] can be described in terms:

1. Vmax (pronounced Vee max), the maximum velocity that the enzyme would exhibit if fully saturated with substrate; and

2. KM, the Michaelis constant. KM is a measure of the enzyme’s affinity for its substrate and is quant itated by measuring the substrate concentration required to reach one-half of the maximum velocity.

Data from enzymatic studies can be fitted into a Lineweaver-Burk plot by simply plotting the inverse of the initial enzymatic rate (1/vi – on the yaxis) against the inverse of substrate concentration (1/[S] – on the xaxis). A linear regression of the data points will produce a line from which we can easily determine the Michaelis-Menten parameters. Accordingly, KM can be determined by calculating the negative inverse of the x-intercept and Vmax from the inverse of the y-intercept. See the plot below.

For the Michaelis-Menten model, the catalytic constant or turnover

number, kcat, is the number of reaction processes that each active site catalyzes per unit time and is defined as:

The catalytic efficiency is an additional characteristic that is considered when  monitoring enzymatic behaviour. It considers both the turnover rate as well as the enzyme’s affinity for its substrate.