Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

REAKCI Ó KINETIKA É L Ő SEJTEKBEN Asz ó di Andr á s.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "REAKCI Ó KINETIKA É L Ő SEJTEKBEN Asz ó di Andr á s."— Előadás másolata:

1 REAKCI Ó KINETIKA É L Ő SEJTEKBEN Asz ó di Andr á s

2 MAKROSZK Ó PIKUS K É MIA

3 T Ö MEGHAT Á S-KINETIKA 1.…a reakci ó elegy homog é n 2.…a molekul á k gyakran ü tk ö znek 3.…a h őmérséklet állandó 4.…a molekul á k “ bels ő” szabadsági fokai termodinamikai egyensúlyban vannak É rv é nyes k ö zel í t é s, ha…

4 MIKROSZK Ó PIKUS K É MIA 1.Inhomog é n elegyek 2.Kev é s molekula

5 SZTOCHASZTIKUS KINETIKA Annak a val ó sz í n űsége, hogy a t +  t id őintervallumban egy elemi reakció történik :- Annak a val ó sz í n űsége, hogy semmi se történik :- k  a mikroszk ó pos sebess é gi á lland ó !

6 MAKROSZK Ó POS É S MIKROSZK Ó POS SEBESS É GI Á LLAND Ó K Mi az ö sszef ü gg é s els őrendű reakciók esetén ?

7 SZTOCHASZTIKUS SZIMUL Á CI Ó 1.Melyik reakci ó t ö rt é nik meg legk ö zelebb? 2.Mikor fog megt ö rt é nni? A rendszer á llapota:- {n A,n B,n E,n EA,n EB,n ES,n C } Egys é gnyi id ő alatti átalakulási valószínűségek:-  1 =k 1 ·n A ·n E  2 =k 2 ·n B ·n E  3 =k 3 ·n A ·n EB  4 =k 4 ·n B ·n EA  5 =k 5 ·n ES

8 A GILLESPIE-ALGORITMUS Melyik reakci ó k ö vetkezik be? Mikor k ö vetkezik be? Annak a val ó sz í n űsége, hogy mostant ó l fogva  t id ő alatt semmi sem történik :-  t exponenci á lis eloszl á s ú, M param é terrel 1. Rulett-algoritmussal kiv á lasztjuk i-t 2. Hajtsuk v é gre az i -edik reakci ó t 3. L é pj ü nk  t-nyi id őt, ism é telj ü k 1-t ől Gillespie, D.T. J. Phys.Chem. 81: (1977)

9 „ZSÚFOLT“ RENDSZEREK KINETIKÁJA ZSÚFOLT RENDSZEREK KINETIKÁJA

10 EGY EUKARIÓTA SEJT ALKOTÓRÉSZEI

11 Dictyostelium discoideum sejt belseje (krioelektron-tomográfiás rekonstrukció) Medalia et al. (2002), Science 298, 1209–1213. AZ ÉL Ő SEJTEK „ZSÚFOLTAK“ Aktin filament Aktin filament Riboszómák Membrán

12 A ZSÚFOLTSÁG MÉRTÉKE In vitro: mg/mlIn vivo: mg/ml 30 vol%-os fehérjeoldatban az össztérfogat 1%-a áll csak egy újabb molekula rendelkezésére E.coli sejtben egy átlagos fehérje diffúziós együtthatója az in vitro értéknek csak mintegy tizede

13 NÉHÁNY KÍSÉRLETI EREDMÉNY  Számos fehérje, amely híg oldatban spontán fölveszi natív szerkezetét, zsúfolt környezetben chaperone- okat igényel  J. Martin (2002), Biochemistry 41: 5050–5055.  Peptidbontó enzimek zsúfolt környezetben peptidszintézist katalizálnak  B. Somalinga, R. Roy (2002), J. Biol. Chem. 277: 43253–  Tömény dextránoldat hozzáadására megn ő a lizozim enzim denaturációs h ő mérséklete  K. Sasahara, P. McPhie, A.P. Minton (2003), J. Mol. Biol. 326: 1227– 1237.

14 EGYENSÚLYI REAKCIÓK FENOMENOLOGIKUS TERMODINAMIKAI LEÍRÁSA Ideális egyensúlyi állandó Korrekciós faktor

15 AZ AKTIVITÁSI EGYÜTTHATÓ ÉRTELMEZÉSE Az i-edik oldott anyag kölcsönhatása az oldószerrel Az i-edik oldott anyag kölcsönhatása a többi oldott anyaggal

16 AZ AKTIVITÁSI EGYÜTTHATÓ KÖZELÍT Ő SZÁMÍTÁSA i j k Több oldott species esetén:- Egy oldott species esetén:- Például B 2 értéke centroszimmetrikus U(r) potenciál esetén W.G. McMillan Jr., J.E. Mayer (1945), J. Chem. Phys –305.

17 A KIZÁRT TÉRFOGAT HATÁSA MTMT MCMC MCMC MCMC MCMC V total “Scaled Particle Theory”: A T makromolekula aktivitási együtthatója több nagyságrenddel is megnôhet a C (“crowder”) makromolekula hatására!

18 A ZSÚFOLTSÁG KÖVETKEZMÉNYEI 1.Termodinamikai következmények  Aktivitási együtthatók megnövekednek  Kémiai egyensúlyok eltolódnak a kompaktabb termékek irányába (pl. oligomerizációs folyamatok) 2.Kinetikai következmények  Els ő rend ű reakciók sebessége megn ő  Másodrend ű (diffúziólimitált) reakciók sebessége csökken

19 NEMIDEÁLIS MM-KINETIKA Fenomenologikus leírás, nem megyünk vele sokra...

20 “LATTICE GAS AUTOMATON” P C P C ES S S E C C ES  E+S vagy ES  E+P E+S  ES Inert oldott anyag (“crowder”) Megszámoljuk, hányszor megy végbe ez a reakció S Diffúzió

21 ELEMI REAKCIÓK SEBESSÉGE “Reakciókoordináta” A sebességi “állandók” változhatnak!

22 A SZIMULÁCIÓ EREDMÉNYE (1) Schnell, S. & Turner, T.E. (2004): Progr. Biophys. Mol. Biol. 85: Az elsőrendű sebességi állandók tényleg állandóak A másodrendű sebességi “állandó” idő- és zsúfoltságfüggő!

23 A SZIMULÁCIÓ EREDMÉNYE (2) Berry, H. (2002): Biophys. J. 83: Az ES komplex szimulált koncentrációváltozása jelentősen eltér a klasszikus eredménytől, ha tekintetbe vesszük a zsúfoltságot és a térbeli inhomogenitást. Klasszikus MM Sztoch. szimul. Nagyon zsúfoltKevésbé zsúfolt

24 TANULSÁGOK 1.A klasszikus tömeghatás-kinetika nem érvényes:-  Inhomogén rendszerekben  Kicsiny rendszerekben 2.In vivo kémiai reakciók leírásához szükséges:-  Sztochasztikus kinetika  Térbeli eloszlás figyelembevétele  Diffúzió modellezése


Letölteni ppt "REAKCI Ó KINETIKA É L Ő SEJTEKBEN Asz ó di Andr á s."

Hasonló előadás


Google Hirdetések