1.Példa BIM SB 2001 A karbonsavanhidráz enzim reakciója: Hagyjuk, hogy az egyensúlyok beálljanak! a.)Egyensúlyban melyikben van a gázfázisban több CO 2.

Az előadások a következő témára: "1.Példa BIM SB 2001 A karbonsavanhidráz enzim reakciója: Hagyjuk, hogy az egyensúlyok beálljanak! a.)Egyensúlyban melyikben van a gázfázisban több CO 2."— Előadás másolata:

1 1.Példa BIM SB 2001 A karbonsavanhidráz enzim reakciója: Hagyjuk, hogy az egyensúlyok beálljanak! a.)Egyensúlyban melyikben van a gázfázisban több CO 2 ? b.) + mindkettőhöz ugyanannyi CO 2 !. Melyikben fog gyorsabban abszorbeálódni a folyadékfázisban? c.) - CO 2 -t mindkettőből. Melyikben fog gyorsabban feltöltődni újra a gázfázis CO 2 -vel? d.) Hagyjuk az A-t egyensúlyra jutni, majd adjunk hozzá elhanyagolható térfogatban sok enzimet. Mi fog történni, CO 2 abszorbeálódik, deszorbeálódik, vagy nem történik semmi? e.) Hagyjuk a B-t egyensúlyra jutni, majd adjunk hozzá elhanyagolható térfogatban sok ATP-t. Mi fog történni, CO 2 abszorbeálódik, deszorbeálódik, vagy nem történik semmi?

2 1.Példa Megoldás BIM SB 2001 a.)Egyensúlyban melyikben van a gázfázisban több CO 2 ? a.)Mivel az enzimek csak egyensúlyig vezető reakciókat katalizálnak, semmi különbség nem lesz A és B között. CO 2

3 b.) + mindkettőhöz ugyanannyi CO 2 !. Melyikben fog gyorsabban abszorbeálódni a folyadékfázisban? c.) - CO 2 -t mindkettőből. Melyikben fog gyorsabban feltöltődni újra a gázfázis CO 2 -vel? BIM SB 2001 1.Példa Megoldás b.)A B-ben fog gyorsabban abszorbeálódni a CO 2, mivel abban van enzim, amely gyorsítja a reakciót. c.) lásd b.)

4 1.Példa Megoldás d.) Hagyjuk az A-t egyensúlyra jutni, majd adjunk hozzá elhanyagolható térfogatban sok enzimet. Mi fog történni, CO 2 abszorbeálódik, deszorbeálódik, vagy nem történik semmi? BIM SB 2001 d.) Semmi sem fog történni, mivel egyensúlyban van.

5 BIM SB 2001 1.Példa Megoldás BIM SB 2001 e.) Semmi sem fog történni, mivel az ATP nem szubsztrátja a reakciónak. e.) Hagyjuk a B-t egyensúlyra jutni, majd adjunk hozzá elhanyagolható térfogatban sok ATP-t. Mi fog történni, CO 2 abszorbeálódik, deszorbeálódik, vagy nem történik semmi?

6 2.Példa A lizozim enzim (amely pl. az emberi nyálban is jelen van) baktériumok sejtfalának lízisében játszik szerepet. Az enzim a mesterséges NAG (N- acetil-glukozamin) homopolimert is képes bontani kisebb fragmentumokra: NAG- NAG- NAG- NAG- NAG- NAG- NAG- NAG- NAG- NAG + H 2 O NAG- NAG- NAG- NAG- NAG- NAG- NAG- NAG- NAG- NAG + H 2 O NAG- NAG- NAG- NAG- NAG + NAG- NAG- NAG- NAG- NAG NAG- NAG- NAG- NAG- NAG + NAG- NAG- NAG- NAG- NAG a.) Mi a véleménye a (NAG)n stabilitásáról? b.) Az alábbi információk alapján mit tud mondani a lizozimnek a szubsztrátjához kötődéséről? Szubsztrátrelatív hidrolízis sebesség Szubsztrátrelatív hidrolízis sebesség (NAG) 2 0 (NAG) 3 1 (NAG) 4 8 (NAG) 5 4000 (NAG) 6 30000 (NAG) 8 30000 c.) Ha (NAG)100 -at lizozimmel kezel, mi lesz a termékek többsége? BIM SB 2001

7 2.Példa Megoldás BIM SB 2001 a.) Mi a véleménye a (NAG)n stabilitásáról? b.) Az alábbi információk alapján mit tud mondani a lizozimnek a szubsztrátjához kötődéséről? Szubsztrátrelatív hidrolízis sebesség (NAG)20 (NAG)3 1 (NAG)4 8 (NAG)5 4000 (NAG)6 30000 (NAG)8 30000 c.) Ha (NAG)100 -at lizozimmel kezel, mi lesz a termékek többsége? a.) Mivel a lizozim nem változtatja meg a reakció  G-jét, a (NAG)n -nak instabilnak kellene lennie. Ha ez így van, akkor meg miért ilyen “buták” a baktériumok, hogy ilyen instabil rendszert választottak sejtfalul? Ez a gondolatmenet igaz ugyan, de katalizátor nélkül több tíz évbe telne a lebomlás, tehát valójában nagyon is stabil a sejtfalszerkezet!!! b.)Az adatokból világos, hogy legalább 5 de inkább minimum 6 egység kötödik az enzimfelületre (mint ahogy az valóban történik is, l. az ábrát), hogy aktív konformáció jöhessen létre ( szubsztrátspecifitás.)ábrát c.) Rövid reakcióidő után főképp (NAG)4 lesz, mivel minden nagyobb fragmentum gyorsan azzá bomlik le. Hosszú idő után (NAG)2 és (NAG)3 lesz jelen legnagyobb mennyiségben.

8 BIM SB 2001

9 BIM SB 2001

10 3. Példa Egy aminopeptidáz enzim tripeptideket hidrolizál N-terminális aminosavra és C-terminális dipeptidre.A következő kinetikai paramétereket mérték erre az enzimre: Sk cat (s -1 )K m (mmol/dm 3 ) L-Pro-Gly-Gly3851,3 L-Leu-Gly-Gly1900,55 L-Ala-Gly-Gly3651,4 L-Ala-Ala-Ala2980,52 Ha e szubsztrátok ekvimoláris keverékéhez hozzáadjuk az enzimet, melyik szubsztrát fog kezdetben a leggyorsabban lebomlani? BIM SB 2001

11 Számítsuk ki a k cat /K m katalitikus effektivitás értékét a különböző szubsztrátokra. Számítsuk ki a k cat /K m katalitikus effektivitás értékét a különböző szubsztrátokra. Ezek sorrendben 296, 345, 260 és 537 értékűek. Mivel az utólsó a legnagyobb, az L-Ala-Ala-Ala fog leggyorsabban lebomlani. Ennek az az oka, hogy mivel így ha S és E T állandók, akkor a reakciósebesség abban az esetben a legnagyobb, ha k cat nagy és/vagy K m kicsi, azaz ha k cat / K m a legnagyobb. 3. Példa BIM SB 2001 BIM SB 2001 BIM SB 2001

12 5.példa Egy enzimet úgy mértek, hogy a kezdeti szubsztrát koncentrációt 2.10 -5 mol/dm 3 értékre állították be. 6 perc alatt a szubsztrát fele alakult át. A K m értéke 5*10 -3 mol/dm 3. Számitsa ki a k elsőrendű sebességi állandót és V max értékét, valamint azt, hogy 15 perc alatt mekkora termék koncentráció alakult ki. BIM SB 2001 Mivel S o  K m igy a reakció elsőrendű. a.) Az elsőrendű reakció felezési ideje ln2/k = 0.693/k = t 1/2, így k =0.693/6 min -1 = 0.115 min -1. b.) k=V max /K m, ahonnan V max = k. K m = 0.115 min -1.5.10 -3 mol/dm 3 = =0.575*10 -3 mol/dm 3.min. c.) dS/dt =-kS egyenlet megoldása ln (S o /S ) = kt, ahonnan a 15 perc alatt átalakult szubsztrát a következő: S 15 = exp( lnS 0 - kt) = exp ( ln2*10 -5 - 0.115*15) = exp (-10,8198- 1,7249)= 3,56*10 -6 mol/dm 3

13 8.példa Egy enzim kinetikai jellemzői adott körülmények között a következőek: K m =10 mmol/dm 3 és V max =100 mmol/min.dm 3. K m =10 mmol/dm 3 és V max =100 mmol/min.dm 3. a.) Ha S = 100 mmol/dm 3, mi fogja nagyobb mértékben emelni a reakciósebességet, a K m tízszeres csökkenése vagy V max tízszeres növekedése? Válaszolhatunk kvalitative és kvantitatíve is. Nézzük meg Km és S koncentráció arányát! a.) Itt az S sokkal nagyobb a Michaelis állandónál, azaz V  V max. Így a K m aligha emeli a V értékét, míg a tízszeres V max emelés mintegy tizszeresére növeli azt. b.)Ha S= 10 mmol/dm 3, mi fogja nagyobb mértékben emelni a reakciósebességet, a K m tízszeres csökkenése vagy V max tízszeres növekedése? b.) Ahol viszont az S= K m, ott a V a maximum fele. Ekkor a K m tizszeres csökkentése a V-t közel a V max -hoz emeli, míg a V max tízszeres növelése szintén. BIM SB 2001

14 8.példa A kvantitativ válaszadásnál ki kell számolnunk az aktuális sebességeket, ezeket a következő táblázatban foglaltuk össze: BIM SB 2001 eset KmKm V max SV0V0 megjegyzés a10100 91 ~ ~V max a1100 99 ~ ~V max a101000100910nagy hatás b101001050 V max /2 ! b11001091 ~ ~V max b10100010500nagy hatás

15 11. Példa Egy enzimes reakciónál az alábbiakat mérték. Ábrázolja a V-S diagramot és állapítsa meg a kinetikai állandókat a három linearzációs módszer mindegyikével. Egy enzimes reakciónál az alábbiakat mérték. Ábrázolja a V-S diagramot és állapítsa meg a kinetikai állandókat a három linearzációs módszer mindegyikével. BIM SB 2001 min

16 11. Példa megoldása BIM SB 2001 S mol/l V mikromol/l.min1/V1/SS/VV/S 6,25E-0615 0,06666 71600004,17E-072400000 7,50E-0556,25 0,01777 813333,331,33E-06750000 1,00E-0460 0,01666 7100001,67E-06600000 1,00E-0374,9 0,01335 110001,34E-0574900 1,00E-0275 0,01333 31000,0001337500 Az alábbi táblázatban foglaljuk össze a linearizációs ábrázolásokhoz szükséges adat transzformációkat:

17 11. Példa megoldása BIM SB 2001

18 11. Példa megoldása BIM SB 2001 V max =75,53 K m =2,5.10 -5

19 11. Példa megoldása BIM SB 2001 75,53 2,01. 10-5 75,67 2,5.10-5 V max =75,53 K m =2,5.10 -5

20 9.példa/1 Reakció idő (min) P (mmol/dm3) S0 =1251020 mmol/dm3 10,0950,180,370,560,76 20,1850,340,711,081,5 30,260,491,011,572,2 40,330,621,292,042,88 50,3950,741,562,473,5 60,450,851,82,874,12 70,5050,952,023,234,66 80,5551,042,223,595,24 90,5951,122,43,925,74 100,631,22,584,226,24 BIM SB 2001 Az alábbi adatokból állapítsa meg a kinetikai állandókat!

21 9/2 BIM SB 2001 Ábrázoljuk az eredményeket az idő függvényében! Regressziószámítás: p----t 6 percig, ORIGÓN MENJEN ÁT! P min

22 9/3 BIM SB 2001 10,0950,180,370,560,76 20,1850,340,711,081,5 30,260,491,011,572,2 40,330,621,292,042,88 50,3950,741,562,473,5 60,450,851,82,874,12 Coefficients Intercept0 10,079389 Coefficients Intercept0 10,149222 Coefficients Intercept0 10,313444 Coefficients Intercept0 10,495556 Coefficients Intercept0 10,703778 V0V0 0,0793890,1492220,3134440,4955560,703778 S0S0 1251020

23 9/4 BIM SB 2001 V0V0 0,0793890,1492220,3134440,4955560,703778 S0S0 1251020

24 9/5 1/S1/V 0,051,420903 0,12,017937 0,23,190358 0,56,701415 112,59622 REGRESSZIÓ Regression Statistics Multiple R0,999998 R Square0,999997 Adjusted R Square0,999995 Standard Error0,010547 Observations4 Coefficients Intercept0,837491 0,0511,75331 BIM SB 2001

25 Coefficients Intercept0,837491 0,0511,75331 9/6 BIM SB 2001

26