Metabolikus utak felépítése, kinetikai és termodinamikai jellemzésük

Méret: px

Mutatás kezdődik a ... oldaltól:

Download "Metabolikus utak felépítése, kinetikai és termodinamikai jellemzésük"

József Csonka
5 évvel ezelőtt
Látták:

1 Dr. olev rasziir Metabolius uta felépítése, inetiai és terodinaiai jellezésü 218. február

2 terodinaia ásodi törvénye (spontán folyaato iránya S>) q S S reagense Sörnyezet T ennyiben a reació úgy zajli, hogy a örnyezetben csa hő felvétel vagy leadás történi: S örnyezet H T G H TS reagense 3 Gibbs-féle energiaváltozás és egyensúly ve B v h [ B] G G ' RT.ln [ ] [ B] G ' RT.ln RT.ln [ ] 4 2

3 Gibbs-féle energiaváltozás jelentősége a etabolizusban [ B] G G ' RT.ln [ ] Gliolízis reacióina terodinaiai jellezői patány szívben Reació G J/ol G J/ol Reació jellege Hexoináz -2,9-27,9 irreverzibilis G6P izoeráz +2,1-1,3 reverzibilis PF -17,1-26,5 irreverzibilis ldoláz +23, -6,1 reverzibilis G3PDH+PG +7,9-11,5 reverzibilis ináz Foszfogliceroutáz +4,6 -,5 reverzibilis Enoláz -3,3-2,4 reverzibilis Piruvát ináz -24,7-15,8 irreverzibilis 5 Sorosan apcsolt reació a etabolizusban E E 1 2 E 3 S B P [ B] G2 G2 ' RT.ln [ ] Reació G J/ol G J/ol Reació jellege Hexoináz -2,9-27,9 irreverzibilis G6P izoeráz +2,1-1,3 reverzibilis, egyensúlyi PF -17,1-26,5 irreverzibilis 6 3

4 Párhuzaosan apcsolt reació a etabolizusban B X Y M L X TP ND NDP acetil-oenzi Y DP NDH NDPH oenzi 7 Párhuzaosan apcsolt reació a etabolizusban (példa) gluóz gluóz-6-foszfát P i H 2 O [ gluóz 6 foszfát].[ H 2O] G G RT.ln [ gluóz].[ P] G =+13,8 J/ol G<: [gluóz]>1,6 M (~15. [gluóz] nor ) TP DP i G =-3,5 J/ol H 2 O P i 8 4

5 Párhuzaosan apcsolt reació a etabolizusban (példa) gluóz gluóz-6-foszfát TP DP G =-16,7 J/ol 9 Metabolius uta terodinaiai szerezete 1,1 1 1,1,1 9,1 S B P [ y] G G ' RT.ln [ x ] Biológiai jelentőség - irreverzibilis reació: irányultság, szabályozhatóság - reverzibilis reació: egfordíthatóság, gazdaságosság 1 5

6 Enziinetia és etabolizus - terodinaia: folyaato spontaneitása, iránya - inetia: folyaato sebessége 11 Reació oleularitása és rendűsége Moleularitás: oleulaszá, aely részt vesz a reacióban - unioleuláris - bioleuláris P B P 12 6

7 reació rendűsége: hány oncentrációtag szorzatával arányos a reaciósebesség - általában egegyezi a oleularitással (pl. elsőrendű reació) dp da P v a ( a p) dt dt Mit érjün? -t vagy P-t? - enzi-atalizálta reaciónál gyaran ne értelezhető a rendűség, ert oplex reacióechanizus iatt a reaciósebesség ne fejezhető i oncentráció szorzatával 13 Elsőrendű reacióegyenlet integrált forája dp a p dt ln( a p) t ln( a ) Ha t=, p= és aor a ln a p t Tehát a p e t a p a (1 ) e t 14 7

8 Másodrendű reacióegyenlet forája B P dp v ab( a p)( b p) dt dp ( a p)( b p) dt.( b a ) dp dp ( b a) dt a p b p ln( a p) ln( b p) ( b a ) t 15 ln( b / a ) Ha t=, p= és aor a ( b p) ln ( b ) b( a p) a t vagy Tehát a( b p) e b( a p) ( b a ) t Pszeudo-elsőrendű reació a b és p b aor b a b és b p b pa e b t (1 ) 16 8

9 reació rendűségéne eghatározása 2 v a b ln v ln 2ln aln b 17 Hőérsélet hatása a reaciósebességre dln H van t Hoff egyenlet 2 dt RT d ln dln dln H dt dt dt RT 2 vagyis dln H dt RT 2 Maxwell-Boltzann eloszlás Ha dln H dt RT 2 dln E dt RT a, aor rrhenius egyenlet

10 Reació standard ativációs entalpiájána eghatározása sebességi állandó alapján Ea ln ln RT E a e RT és E a értelezése olliziós elélet alapján 19 Gibbs-féle ativációs energia értelezése B 2 1

11 vázi-egyensúlyban [ ] [ ] G RT.ln H TS Tehát [ ] [ ] S R e e H RT E a e RT 21 z ativációs entalpia és entrópia értelezése Magas ativációs entalpia: éiai ötése jelentős torzítása és bontása Nagy negatív ativációs entrópia: a reagáló oleulá nagyfoú rendezettsége és orientáltsága valaint a özeg (oldószer) rendezettsége atalizátor lehetséges hatása? 22 11

12 Enzi hatása az ativálási entalpiára és entrópiára szubsztráto özelsége térbeli orientáltság ényszer pozicionálási feszültség a éiai ötéseben ölcsönhatáso további funciós csoportoal 23 z enzie éiai terészete z összes enzi fehérje vagy RNS Miért van szüség arooleulára? atalitius hatás entalpiás és entrópiás oponenséhez Specificitás növeléséhez Szabályozhatósághoz 24 12

218. 2. 9. z enzie arooleuláris terészete és a onforációs entrópia Science 217 Jan.

13 z enzie arooleuláris terészete és a onforációs entrópia Science 217 Jan. 2; 355: Michaelis-Menten egyenlet eredeti forája x ea S s 2 E EEP ( e x) a x S e e x a a x e 2 ea 2 v2x S 1 S a a x e S a 1 a Ha e, aor a x 26 13

14 Briggs-Haldane steady state egyenlet 1 2 E EEP 1 e x a x p dx 1( e x) a1x2x dt dx Steady state: dt 1( e x) a1x2x ea v2x a ea a ea x a Michaelis-Menten egyenlet ai forája v cat ea a, ahol 12 és cat = 2 1 Ha cat ne ét lépcsős reacióra vonatozi, aor ne egyenlő 2 vel, de inden esetben elsőrendű sebességi állandó, aely az enzi-szubsztrát oplex teréé történő átalaulását jellezi. e Ha az enzi oláris oncentrációja ne isert, aor cat a v a 28 14

15 Michaelis-Menten egyenlet görbéje v e a cat Ha a, aor Ha a, aor v.5 vagyis a cat / egy ásodrendű sebességi állandó Ha a, aor v e cat 29 Specificitási állandó és specificitási idő Specificitási állandó cat recipro értée a specificitási idő (az idő, aely alatt az enzi elhasználja az összes szubsztrátot, ha a reació a ezdeti sebességne egfelelő állandó sebességgel zajli). Fuaráz suzbstrátspecificitása szubsztrát cat (s -1 ) (M) cat / (s -1 M -1 ) Fluorofuarát 27,27 1 fuarát 8,

16 Enzispecificitás értelezése 1 2 E E E P 1 ' E EEP 1 ' 2 ' ' ' ' 1 a dp a v dt a' a a' (1 ) a 1 ' ' ' a ' dp' ' a' ' v' dt a a a' ' (1 ) a' 1 ' cat a a v a v' ' ' cat a' a' ' a' ' ' 31 Biotechnológiai érdés: atalitius hatéonyság? cat S tartoány! 32 16

17 Michaelis-Menten egyenlet ábrázolásai 1. - v a függvényében - előny: ne szüséges súlyozni a ísérleti hibát - hátrány: ne szeléletes 33 Michaelis-Menten egyenlet ábrázolásai 2. - v log(a) függvényében - előny: egészen eltérő enzie összehasonlítása - hátrány: log transzforáció 34 17

218. 2. 9. Michaelis-Menten egyenlet ábrázolásai 3.

torzítása és súlyozása), elfedi a ísérleti terv hibáit (telítés ne látható) 1 1 1. v a e 1 1 1.

18 Michaelis-Menten egyenlet ábrázolásai 3. - ettős recipro ábrázolás (Lineweaver-Bur) - előny: szelélteti a paraétere eltéréseit - hátrány: adat transzforáció (hiba torzítása és súlyozása), elfedi a ísérleti terv hibáit (telítés ne látható) v a e v a cat 35 Michaelis-Menten egyenlet ábrázolásai 4. - a/v a függvényében - előny: a ísérleti hiba súlyozásra erül a szubsztrát oncentrációval - hátrány: elfedi a ísérleti terv hibáit (telítés ne látható) a 1. a v ea 1 1. a v cat 36 18

19 Michaelis-Menten egyenlet ábrázolásai 5. - diret lineáris ábrázolás függvényében v v a - előny: a ísérleti hiba türöződi a inetiai paraétere variabilitásában 37 atalitius echanizus azonosítása inetiai adato alapján 1. Szevenciális echanizus: olyan reació, aely során az összes szubsztrátna ell hozzáötődnie az enzihez rando vagy eghatározott sorrendendben ielőtt a reació végbeenne ax.[ B] ax B [ B] ax ax B d..[ B] [ B] 38 19

20 Háras-oplex echanizus (ha P és Q nincs jelen vagyis ezdeti reacióállapotot vizsgálun, nincs ülönbség a rando és obligát sorrendű változat özött) ax.[ B] ax B [ B] B d..[ B] B [ B] d, ahol az E oplexre vonatozó egyensúlyi disszociációs állandó Szubsztituált-enzi echanizus ax.[ B] ax B [ B].[ B] B [ B] ax ax B d..[ B] [ B] ax ax atalitius echanizus azonosítása inetiai adato alapján 2. Ping-pong echanizus: olyan reació, aely során a szubsztrát egyi funciós csoportja áterül az enzire egy teré felszabadulásával és ésőbb leváli az enziről egy ási teré eletezése özben ax.[ B] ax B [ B].[ B] B [ B] 4 2

21 Reverzibilis Michaelis-Menten echanizus E 1 2 E E P 1 2 e x a x p Irreverzibilis ea v a 1 Reverzibilis ea ep P v a p 1 P ; ; cat ; ; 1 2 P 1 2 P cat 1 P Hárolépcsős Michaelis-Menten echanizus E EEPE P e x y a x y p ; ; cat 1( 223) ; ; P P cat P 3( 122) int affinitás értée Mior lesz egyensúlyi állandó? ea ep P v a p 1 P 42 21

22 int affinitás értée Mior lesz egyensúlyi állandó? ; ; ( 223) 1 43 Egyirányú enzie ea ep P v a p 1 P = egyensúly ea ep P cat eq p a P 44 22

23 Terégátlás hatása hárolépcsős odellben -2 = E E EP E P 1 3 e x y a x y p ea ea ea v a p p 1 (1 ) a cat cat app a P sp 45 23

Hasonló dokumentumok

Az enzimkinetika alapjai

Az enzimkinetika alapjai 217. 2. 27. Dr. olev rasziir Az enziinetia alapjai 217. árcius 6/9. Mit ell tudni az előadás után: 1. 2. 3. 4. 5. Miért van szüség inetiai odellere? A Michaelis-Menten odell feltételrendszere A inetiai