Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

Az előadás letöltése folymat van. Kérjük, várjon

REAKCIÓKINETIKA BIOLÓGIAI RENDSZEREKBEN Aszódi András Novartis Institute for Biomedical Research, Vienna.

Hasonló előadás


Az előadások a következő témára: "REAKCIÓKINETIKA BIOLÓGIAI RENDSZEREKBEN Aszódi András Novartis Institute for Biomedical Research, Vienna."— Előadás másolata:

1

2 REAKCIÓKINETIKA BIOLÓGIAI RENDSZEREKBEN Aszódi András Novartis Institute for Biomedical Research, Vienna

3 MIRÔL LESZ MA SZÓ? Klasszikus enzimkinetika enzimreakciók jellegzetességei telítési és allosztérikus kinetika Enzimaktivitás szabályozása enzimgátlás kinetikája glikolízis enzimkinetikai szimulációja Modern biokémiai kinetika kinetika “zsúfolt rendszerekben” sztochasztikus szimulációk

4 KLASSZIKUS ENZIMKINETIKA

5 AZ ENZIMEK: KATALITIKUS HATÁSÚ FEHÉRJÉK SzubsztrátokTermékek Effektor Aktiválás/gátlás Hatékonyabbak a kémiai katalizátoroknál Aktivitásuk szabályozható Enzim N H N N N H Q O NH 2 + R NNH 2 O + H + N H N H N N H Q O NH 2 + R N + NH 2 O +

6 PÉLDA: DIHIDROFOLÁT REDUKTÁZ szubsztrátkoenzimtermék

7 AZ ENZIMKATALÍZIS FOLYAMATA szubsztrátoktermékek átmeneti komplex

8 A KATALITIKUS CIKLUS S T P Enzim/szubsztrát Átmeneti komplex Enzim/termék

9 ENZIM-SZUBSZTRÁT KOMPLEX

10 MOLEKULÁRIS VIDEÓ

11 TELÍTÉSI KINETIKA Reakciósebesség Szubsztrátkoncentráció Az enzimkatalizált reakciók nagy része telítési (“hiperbolikus”) kinetikát mutat. Milyen egyszerü modellel magyarázhatjuk ezt meg? “elsôrendû“ “nulladrendû“

12 MICHAELIS-MENTEN KINETIKA (1) Briggs és Haldane egyszerüsítése (“kvázistacionaritás”): úgy teszünk, mintha az átmeneti komplex koncentrációváltozását elhanyagolnánk! Látni fogjuk, hogy [ES] ennek ellenére nem állandó...

13 MICHAELIS-MENTEN KINETIKA (2) “kvázistacionaritás” Michaelis-állandó Sebességi egyenlet enzim összkoncentráció

14 MICHAELIS-MENTEN KINETIKA (3) Reakciósebesség Szubsztrátkoncentráció “elsôrendû“ “nulladrendû“

15 MICHAELIS-MENTEN KINETIKA (4) Egyszerû modell Jó fenomenologikus leírást ad A paraméterek (v max, K m ) mérhetôek

16 AZ ÁTMENETI KOMPLEX KONCENTRÁCIÓVÁLTOZÁSA Ha a kinetikai egyenleteket elhanyagolások nélkül oldjuk meg, kiderül, hogy a reakció során rendkívül gyors és lassú folyamatok zajlanak egyidejüleg. [ES] változása az elsö 10 ms alatt… “konstans” …és a teljes reakció során “Eppur si muove!”

17 “GYORS” ÉS “LASSÚ” FOLYAMATOK

18 STIFF (“MEREV”) DIFFERENCIÁLEGYENLET-RENDSZEREK 1.Kvázistacionárius közelítés: algebrai átalakításokkal a gyors tranzienseket kiküszöböljük  “kézimunka” 2.Numerikus megoldás speciális “stiff” implicit integrátor algoritmusokkal (Gear, Rosenbrock…)  célravezetöbb Gyakran fellépnek reakciókinetikai alkalmazások során, és a numerikus instabilitások nagyon megnehezíthetik az életünket, ha nem alkalmazzuk a következö módszereket:-

19 “SZIGMOID” KINETIKA Szubsztrát koncentráció Reakciósebesség Gyakran elôfordul oligomér enzimeknél, amelyek több alegységbôl állnak (egy komplexben több aktív centrum)

20 KOOPERATIVITÁS Az elsô szubsztrát kötôdése elösegíti a második kötôdését (pozitív kooperativitás). Néha az ellenkezôje történik, és a második szubsztrát nehezebben kötôdik (negatív kooperativitás).

21 A RÉSZLEGES TELÍTÉS Két kötôhely esetén a helyzet viszonylag egyszerû: de n>2 -re már csúnya egyenleteket kapunk. Betöltött kötôhelyek aránya

22 A HILL-EGYÜTTHATÓ A Hill-együttható jelzi, hogy a kötôdés mennyire kooperatív. Ha n=1, akkor nincs kooperativitás, n>1 esetén a kötôdési egyensúly megfelel egy E+nS=ES n maximálisan kooperatív folyamatnak.

23 KOOPERATÍV KATALÍZIS Két aktív centrum (dimér enzim) A második szubsztrát kötôdése függhet az elsôétôl Termék képzôdési sebessége mindkét aktív centrumban azonos

24 KVÁZISTACIONÁRIUS KÖZELÍTÉS Az átmeneti komplexek, ES és ES 2 koncentrációit kifejezzük a kvázistacionárius feltételekböl, és behelyettesítjük a termék képzödési sebességét leíró egyenletbe:

25 A SEBESSÉGI EGYENLET Aki nem hiszi, járjon utána… Ha a két kötöhely egymástól független, azaz k +1 =k +2 és k -1 =k -2 (nincs kooperativitás), akkor visszakapjuk az egy aktív centrumra vonatkozó Michaelis-Menten egyenletet:

26 TANULSÁGOK 1.Telítési kinetika leírható a Michaelis- Menten formalizmussal 2.Szigmoid kinetika megmagyarázható allosztérikus formalizmussal 3.Jól bevált, fenomenologikus leírások, mérhetô paraméterekkel


Letölteni ppt "REAKCIÓKINETIKA BIOLÓGIAI RENDSZEREKBEN Aszódi András Novartis Institute for Biomedical Research, Vienna."

Hasonló előadás


Google Hirdetések