Практический курс химической и ферментативной кинетики - Березин И.В.
Скачать (прямая ссылка):
ковой глобуле не отличается существенно от диффузии в растворе, из соотношения (12.42) находим кк&т/Кт{каю) ^ 2,6-109 М-1-сек-1.
12-24. Для того чтобы диффузия не играла существенной роли в ферментативной реакции, необходимо, чтобы величина модуля Тиле (12.43) не превышала единицу
(12-4?)
где
у _ &кат [E]q[S]0
Кт (каж) [SJo
Так как ?, рассматриваемом случае выполняется соотношение
Кт (каж) [S]o, ТО
Ответ.-. R < 0,32 мм.
12-25. Для решения задачи воспользуемся критерием Тиле. Для того чтобы диффузия АТФ не лимитировала движение сперматозоида, необходимо, чтобы величина модуля Гиле (12.43) не превышала единицу. При Ф=1 будет выполняться соотношение
[S]—(12-44)
Подставляя значения параметров соотношения (12.44), находим величину [S] =38-10—18 моль/сперматозоид '.
12-26. Воспользуемся критерием Тиле (12.43). Так как концентрация субстрата неиззестна, примем, что отношение a/[S]0 равно ^кат [Е] о//Ст(каж) (преувеличивая этим влияние диффузии на скорость ферментативной реакции). Подставляя численные значения параметров в соотношение (12.43), находим Ф = 0,0035. Так как рассчитанная величина модуля Тиле является намного меньшей единицы, то диффузия практически не оказывает влияния на изучаемый ферментативный процесс.
12-27. Чтобы диффузия заведомо не влияла на скорость химической реакции, величина модуля Тиле не должна превышать единицу.
ТТТ<1-
Ответ-. R-СОА мм.
1 Любопытно, что значение концентрации АТФ, найденное при прямом эксперименте, оказалось равным 30-10—18 моль/сперматозоид, что совпадает с теоретически вычисленным значением. Отметим, что поскольку АТФ расходуется в реакции по нулевому порядку, то в целях его экономии сперматозоид должен вырабатывать минимальные количества этого вещества. Однако при слишком малых концентрациях АТФ процесс передвижения сперматозоида будет лимитироваться диффузией субстрата. Таким образом, в процессе естественного отбора морские ежи приспособились вырабатывать оптимальное количество АТФ.
1. Smoluchowski М. ,,Z. Phys. Chem.“, 92, 129, 1917.
2. Debye P. „Trans. Amer. Electrochem. Soc.“, 82, 265, 1942.
3. Noyes R. М., in „Progress in Reaction Kinetics", ed. G. Porter, v. 1, 1961,
p. 128.
4. Goldman R., Kedem O., Katchalski E. „Biochemistry", 7,4518,
1968.
5. L a i d 1 e r K. J., S u n d a r a m P. V. In „Chemistry of cell interface", p. A,
ch. V., N. Y., Acad. Press. 1971, p. 255.
6. Thiele E. W. „Ind. Eng. Chern.", 31, 916, 1939.
7. Weisz P. B., Hicks J. S. „Chem. Eng.^Sci.", 17, 265, 1962.
8. Weisz P. B. „Science”, 17Э, 433,' 1973.
9. Emerson М. Т., G r u n vv a 1 d E., Kromhout R. A. „ J. Ch6m. Phys.“,
33 547 1960.
10. Rabinovitch E., Wood B. „Trans. Faraday Soc.“, 32, 547, 1936.
11. Meiboom S. „J. Chem. Phys.", 34, 375, 1961.
12. Boven E. J. „Trans. Faraday Soc.“, 50, 97, 1954.
13. Eigen М., Kustin K. „J. Amer. Chem. Soc.“, 82, 5952, 1960.
14. Eigen М., De Maeyer M. In „Structure of Electrolytic Solutions",
ed. Hamer. Chapman and Hall, 1959.
15. G r u n vv a 1 d E. „J. Phys. Chem.“, 67, 2208, 1963.
16. Albert у R. A., Hames G. G. „J. Phys. Chem.", 62, 154, 1958.
17. Bunting P. S., Laidler K. J. „Biochemistry", 11, 4477, 1972.
18. 14 e v о A. C., Rikmenspoel R. „J. Theoret. Biol.“, 26, 11, 1970.
19. Sluyterman L. A. E„ De Graaf M. J. M. „Biochim. Blophys. Acta",
171, 277, 1969.
20. Ландау Л. Д., Ахиезер А И., Лифшиц Е. М. Курс общей физики.
М., „Наука", 1969, гл. 14.
Глава 13
ПРИМЕНЕНИЕ ТЕОРИИ ГРАФОВ ДЛЯ СОСТАВЛЕНИЯ УРАВНЕНИЙ КИНЕТИКИ ФЕРМЕНТАТИВНЫХ РЕАКЦИЙ
Большая часть проблем ферментативной кинетики сводится к анализу предполагаемых схем ферментативных реакций, выводу уравнений скорости, соответствующих этим схемам, и сопоставлению полученных зависимостей с данными эксперимента. Когда мы рассматривали простые кинетические схемы ферментативных реакций (двух- и трехстадийные механизмы действия ферментов, двухстадийные ферментативные реакции в присутствии простейших эффекторов — ингибиторов и активаторов и т. п.), т. е. когда мы имели систему из двух-трех алгебраических уравнений, ее можно было легко решить сбычным путем, не прибегая к существенным упрощениям.
Однако при усложнении системы, с увеличением числа промежуточных соединений быстро возрастает число кинетических констант, характеризующих ферментативный процесс, так что даже стационарное решение становится слишком громоздким, не говоря уже о нестационарном. Далее нахождение уравнения скорости еще более усложняется, если молекула фермента имеет несколько
активных центров по отношению к субстратам и эффекторам. В качестве примера можно привести следующую схему ферментативной реакции, которая рассматривается в известной монографии М. Диксона и Э. Уэбба «Ферменты», стр. 89:
