химический каталог




Биофизика

Автор М.В.Волькенштейн

первом случае катализатор образует отдельную фазу, и реакция протекает на поверхности раздела фаз. Процесс начинается с адсорбции реагентов на этой поверхности, скажем, на поверхности твердого катализатора, ускоряющего реакцию в газе или в жидкости. Адсорбция сопровождается изменением электронной структуры реагентов и понижением свободной энергии активации. После прохождения реакции продукты десорбируются с поверхности. При гомогенном катализе катализатор и реагенты находятся в одной фазе, например в растворе. Катализатор образует промежуточное соединение с реагентами, далее распадающееся на катализатор и продукты реакции.

Ферменты функционируют либо в растворах, либо в надмолекулярных структурах. Сорбция реагентов, именуемых субстратами, и реакция протекают на некоторой поверхности большой молекулы белка. В этом смысле ферментативный катализ сходен с гетерогенным. Однако белок-фермент и малые молекулы субстратов находятся в одной фазе в растворе. Имеется строгая стехиометрия взаимодействия — как правило, одна белковая глобула взаимодействует с одной молекулой субстрата или другого лиган-да. При взаимодействии образуется фермент-субстратный комплекс (ФСК), строение и свойства которого изучаются физическими и химическими методами. Ферментативный катализ в растворе — гомогенный катализ.

Можно рассматривать фермент как «черный ящик», преобразующий входной сигнал — молекулу субстрата в выходной сигнал — молекулу продукта. Имеются два способа для исследования устройства и механизма работы «черного ящика»: изучение молекулярной структуры фермента и ФСК и изучение кинетики ферментативных реакций.

§ 6.2. Кинетика простых ферментативных реакций

Рассмотрим простейшую ферментативную реакцию превращения субстрата в продукт в одностадийном процессе

F. + S^F.^F. + P.

Здесь Fe — свободный фермент, S — субстрат, Ft — ФСК, Р — продукт. У стрелок указаны константы скорости реакций. Положим, для простоты, что можно пренебречь к-г — обратной реакцией. Кинетические уравнения имеют вид (здесь Fu S, Р — концентрации)

Р

= - ktF0S + k.xFu ^hFoS-ik-t + kJF, = - ? « k2Fx.

(6.19)

М В Вольнеиштейн

177

Общая концентрация фермента постоянна

F0 + Ft = Е = const. (6.20)

Исключая из второго уравнения (6.19) F0 с помощью (6.20), получим

Л - k,ES - (fc_, + fc2 + (6.21)

Система находится в стационарном состоянии, если имеется большой избыток субстрата, S > Е. Пока сохраняется стационарное состояние, А=0 (и, конечно, Ро = 0). Поясним это наглядным примером. Нужно завязать ботинки. Это можно быстрее сделать, поставив ногу на стул, который тем самым играет роль катализатора. Субстрат — яезавязанный ботинок, продукт — завязанный, свободный фермент — свободный стул, ФСК — нога; поставленная на стул. Если завязать ботинки нужно большому числу людей (скажем, матросам по тревоге), а число стульев невелико, то число стульев, на которые поставлены ноги, будет в течение некоторого времени постоянным.

Итак, в стационарном состоянии Z1, = 0 и из (6.21) получаем

k,ES

v-P — S-M-b *'У* (6.23)

Из (6.19) следует, что

_ с г. р "i--g-v — скорость реакции. Поделив числитель и знаменатель на ки получаем уравнение Михаэлиса— Ментен:

k„SE

где константа Михаэлиса

Ка = к-±±^. (6.25)

Прежде чем рассмотреть это уравнение, докажем, что стационарное состояние действительно реализуется при S > Е. Проинтегрируем уравнение (6.21), считая S практически постоянным, т. е. рассматривая S как медленно изменяющийся параметр. В момент t = 0 добавления ферменга к субстрату Fi(0) =0 (весь фермент свободен). Получаем

fx-t_1+1"+v с—(6-2в)

1де

т= -f к2 + kiS)-"1.

ФСК Fz релаксирует к стационарному значению, отвечающему Ft = 0, с временной постоянной т тем быстрее, чем больше концентрация субстрата S. Из (6.26) следует, что

F\ = hES ехр (—ф) 0. (6.27)

Подставляя значении F\ (6.26) и Fi (6.27) в периое уравнение (6.19), 178

находим

/ t \ к к ES г / М1

S=-k1ESe^f[--)-k_i + ^ + ^s ^i-exp(--J

(6.28)

т. е. при f -v с» величина S действительно стремится к стационарному значению (6.23). Это связано с исходным предположением о медлепном изменении S. Относительная скорость изменения S действительно мала при

S ^> Е. Величина 5 монотонно убывает во времени, ее максимальное значение отвечает начальному моменту t = 0:

5(0) = — kxES. Максимальной мерой изменения 5 поэтому является

AS я* S (0) т = —

klES

*_! + + kxS'

(6.29)

Легко видеть, что при Е <с 5

Вместе с тем AFi « Fi(0)T

\AS\ < S. —AS и AFxjE > \AS\jS.

V

ШАХ

Вернемся к уравнению Михаэлиса — Ментен (6.24). Зависимость v(S) подобна изотерме Ленгмюра (рис. 6.2). Кривая не имеет особенностей, скорость реакции асимптотически стремится к своему наибольшему значению

(6.30)

При S оо;

Ушах — к2Е.

(6.31)

Следовательно,

maxL

*M + S*

При v = 0,5 г;тах имеем S = Км> т. е. константа Михаэлиса есть

концентрация субстрата, при которой скорость реакции равна половине максимальной.

1

м

4 +

1

v<

страница 68
< К СПИСКУ КНИГ > 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228

Скачать книгу "Биофизика" (6.44Mb)


[каталог]  [статьи]  [доска объявлений]  [прайс-листы]  [форум]  [обратная связь]

 

 

Реклама
ручки дверные опера
участок земли новорижское
театр золотое кольцо фото зала
https://mebelstol.ru/biotualeti/sort-rubric-lex/

Рекомендуемые книги

Введение в химию окружающей среды.

Книга известных английских ученых раскрывает основные принципы химии окружающей среды и их действие в локальных и глобальных масштабах. Важный аспект книги заключается в раскрытии механизма действия природных геохимических процессов в разных масштабах времени и влияния на них человеческой деятельности. Показываются химический состав, происхождение и эволюция земной коры, океанов и атмосферы. Детально рассматриваются процессы выветривания и их влияние на химический состав осадочных образований, почв и поверхностных вод на континентах. Для студентов и преподавателей факультетов биологии, географии и химии университетов и преподавателей средних школ, а также для широкого круга читателей.

Химия и технология редких и рассеянных элементов.

Книга представляет собой учебное пособие по специальным курсам для студентов химико-технологических вузов. В первой части изложены основы химии и технологии лития, рубидия, цезия, бериллия, галлия, индия, таллия. Во второй части книги изложены основы химии и технологии скандия, натрия, лантана, лантаноидов, германия, титана, циркония, гафния. В третьей части книги изложены основы химии и технологии ванадия, ниобия, тантала, селена, теллура, молибдена, вольфрама, рения. Наибольшее внимание уделено свойствам соединений элементов, имеющих значение в технологии. В технологии каждого элемента описаны важнейшие области применения, характеристика рудного сырья и его обогащение, получение соединений из концентратов и отходов производства, современные методы разделения и очистки элементов. Пособие составлено по материалам, опубликованным из советской и зарубежной печати по 1972 год включительно.

 

 



Рейтинг@Mail.ru Rambler's Top100

Copyright © 2001-2012
(18.12.2017)