معلومة

ه 3. تحليل التحكم الأيضي وتثبيط الإنزيم البسيط - علم الأحياء


يقوم علماء الكيمياء الحيوية بنمذجة التفاعلات المعقدة المحفزة بالإنزيم في وجود وغياب المعدلات (سواء المنشطات أو المثبطات) لتطوير آليات للتفاعلات. يتم تحديد المعلمات الحركية التالية بشكل تجريبي من خلال تركيب السرعة الأولية (vo) مقابل تركيز الركيزة ([S]) من خلال خوارزميات التركيب غير الخطية.

  • كم - ثابت ميكايليس ، تركيز الركيزة بنصف السرعة القصوى ؛
  • الخامسم - السرعة عند تشبع تركيز الركيزة ؛
  • كقط - رقم الدوران لتحويل المادة المتفاعلة المرتبطة إلى منتج ؛
  • كالتاسع - ثوابت تفكك التثبيط.

يوضح مثال على التثبيط التنافسي نوعًا شائعًا من التحليل لمثل هذه التفاعلات.

يظهر أدناه تصوير مصور حديث لتفاعل بسيط لا رجعة فيه محفز بالإنزيم للركيزة S التي تنتقل إلى المنتج P مع تثبيط بواسطة المنتج وبواسطة مثبط إضافي:

ضع في اعتبارك التفاعل البسيط المحفز بالإنزيم من أجل تحويل قابل للانعكاس من الركيزة S إلى المنتج P الذي يحتوي على 3 خطوات قابلة للعكس.

إذا كانت خطوات التفاعل الكيميائي للأمام (f) والعكس (r) (التفاعلات 2 و -2) لا رجعة فيها وكُتبت بشكل منفصل ، فيمكن كتابة معادلات Michaelis-Menten البسيطة لكل منها

بالنسبة إلى التفاعلات العكسية الفعلية للخطوة 2 ، لا يمكن العثور على صافي المعدل الآجل عن طريق طرح بسيط للمعادلتين أعلاه لأن المعادلات التفاضلية التي تصف المعدلات البسيطة إلى الأمام والعكس لا تأخذ في الاعتبار الخطوات العكسية

يمكن إجراء اشتقاق بسيط (بافتراض توازن سريع لكل من الخطوات الأمامية والعكسية) من أجل التفاعل الصافي إلى الأمام. ضع في اعتبارك مرة أخرى تفاعل الإنزيم المحفز التالي:

قد تتذكر أنه بالنسبة لتفاعلات E + S <----> ES المعزولة وتفاعلات E + P <----> EP ، فإن ثوابت التفكك البسيط ، Kس وكص أعطيت من قبل

ينص افتراض التوازن السريع على أن معدل تفكك ES و EP ، وكلاهما خطوات فيزيائية ، أسرع بكثير من معدل خطوات التحويل الكيميائي لكل معقد. وبالتالي k-1 >> k2 و k3 >> k-2 ، لذلك يمكن تحديد الكميات النسبية لـ ES و EP من ثوابت التفكك كما هو موضح أعلاه.

يعطي الحفظ الشامل للإنزيم

من هذا يمكننا الحصول على المبلغ الكسري لكل من ES و EP


يمكننا الآن اشتقاق معادلة المعدل لصافي التفاعل الأمامي لحالة التوازن السريع:

مع العلم أن k2ه0 و ك-2ه0 تمثل السرعات القصوى ، VF و V.صعلى التوالي ، تصبح المعادلة:

يمكن اشتقاق معادلة من نفس الشكل من افتراض الحالة المستقرة. تختلف هذه المعادلة بوضوح عن المعادلة السابقة (4) المشتقة من خلال افتراض حدسي لطرح بسيط للمعدلات الأمامية والعكسية التي لا رجعة فيها والتي أظهرنا الآن أنها غير صالحة عن طريق المقارنة.

تحتوي برامج مثل COPASI على العديد من المعادلات المضمنة لسرعات العديد من التفاعلات المحفزة بالإنزيم والتي لها أشكال مماثلة. اثنان موضحة أدناه:

عكوس ميكايليس مينتين:

التثبيط التنافسي القابل للانعكاس:

المساهمون

  • البروفيسور هنري جاكوبوسكي (كلية سانت بنديكت / جامعة سانت جون)


شاهد الفيديو: تصوير القناة الصفراوية والبنكرياس (كانون الثاني 2022).