Практический курс химической и ферментативной кинетики - Березин И.В.
Скачать (прямая ссылка):
ских кривых простых реакций, а также основных закономерностей, связанных с влиянием на кинетику температуры и концентрации ионов водорода, создаст хорошую основу для дальнейшего восприятия материала по кинетике ферментативных процессов.
Во второй части книги, посвященной ферментам, рассматриваются как традиционные вопросы биокинетики (уравнение Миха-элиса — Ментен, различные виды ингибирования, влияние pH на скорость ферментативных реакций и т. д.), так и новые, не нашедшие пока отражения в учебной литературе (новые методы нахождения элементарных констант из данных стационарной кинетики, влияние диффузии на кинетику действия иммобилизованных ферментов, использование интегральных форм кинетических уравнений, кинетический анализ систем со взаимным истощением, анализ нетривиальных типов ингибирования, применение теории графов в ферментативной кинетике и др.). Требования систематизации курса способствовали созданию новых методов обработки кинетических данных ферментативных реакций, описываемых в главах 5—8, 10, 11.
Каждая глава курса сопровождается серией задач с подробными решениями. Эти задачи, материал для которых почерпнут из научной периодики и собственных экспериментальных исследований, и их решения являются по существу примерами анализа данных оригинальных работ и позволяют читателю более глубоко вникнуть в некоторые особенности обработки данных кинетического эксперимента.
Мы надеемся, что книга окажется полезной особенно сейчас, когда значение кинетических методов исследования чрезвычайно возросло. Проработать систематически весь этот курс смогут в основном только те студенты, аспиранты и исследователи, которые специализируются в области химической или биологической кинетики, однако можно надеяться, что книга, снабженная подробным предметным указателем, в любом случае будет удобным справочником по методам обработки кинетических данных химических и ферментативных реакций.
Авторы выражают благодарность К. Мартинеку, А. М. Клиба-нову и А. К. Яцимирскому за участие в составлении ряда задач настоящего курса. Глава 12 написана А. М. Клибановым.
Часть I
КИНЕТИКА ГОМОГЕННЫХ ХИМИЧЕСКИХ РЕАКЦИЙ
Глава 1
ПОРЯДОК РЕАКЦИИ И ЕГО ОПРЕДЕЛЕНИЕ
При определенных внешних условиях (температура, давление, реакционная среда и т. д.) скорость химической реакции обычно является функцией концентраций реагирующих веществ:
® = МФ[ф-№’ (,л)
где Ci — концентрация i-ro реагирующего вещества. В таком случае величины П{ называют порядком реакции по веществу i. Величины tii в общем случае могут принимать как целые, так и дробные значения. В случае простых реакций п,- оказываются целыми положительными числами, совпадающими по величине с молекулярностью реакции. Сумму порядков реакции по всем реагирующим веществам называют общим порядком реакции. Наиболее важное значение в кинетике простых реакций имеют реакции первого, второго и третьего порядков (соответственно, моно-, би- и тримолекуляр-ные реакции). Простые реакции более высокого порядка практически неосуществимы из-за чрезвычайно малой вероятности одновременного соударения четырех или более молекул.
Основным свойством уравнения (1.1) является то, что константа скорости реакции k и порядки реакции по ее компонентам должны оставаться постоянными в течение всей реакции, а также при вариации начальных концентраций реагентов (при неизменных условиях эксперимента).
При определении порядка реакции на практике можно использовать либо начальные участки серии кинетических кривых, либо одну полную кинетическую кривую.
§ 1. Анализ начальных скоростей реакций
Скорость расходования вещества в реакции «-го порядка в начальный момент времени можно записать следующим образом:
®о-= — = (1‘2*
Логарифмируя уравнение (1.2), получим
log v0 = log k + n log c„. (1.3)
Из выражения (1.3) очевидно, что порядок реакции можно определить при анализе начальных скоростей реакции (t>o), соответствующих различным начальным концентрациям реагента (с0). В этом
случае зависимость в координатах (logt»0, logc0) должна иметь вид прямой линии с тангенсом угла наклона, численно равным порядку реакции п.
Порядок реакции можно приблизительно определить по значениям начальных скоростей реакций (г^ и г|(02))5 которые соответствуют двум начальным концентрациям субстрата (ctf1 и с(20)), используя соотношение (1.3):
log г>а> = log k + п log cW; (1.4)
logvM = \ogk + n logc^K (1.5)
Вычитая (1.5) из (1.4), получим
log vW _ log- - -- n (log — log c<f>)
или
log
ЛП
