Transcript kinetyka
S <-> P Untitled 1 0.8 0.6 Ilość 0.4 0.2 0 0 1 2 3 4 time [S]t Czas [P]t 5 Równowaga chemiczna v+= v- deltitnU Untitled 1 1 Ilość 0.8 8.0 0.6 6.0 0.4 4.0 0.2 2.0 0 0 0 1 5 2 4 time [S]t t]P[ 3 3 4 2 1 5 0 emit [P]t t]S[ [P] Keq= = 2 [S] Każda reakcja zachodzi do miejsca równowagi Kiedy przemiany zachodzą samoistnie ? Spontanicznie Wymaga Śniadania II Zasada termodynamiki We wszystkich procesach zachodzących spontanicznie maleje stopień uporządkowania układu izolowanego oraz maleje zdolność układu do wykonania pracy zewnętrznej Dla dowolnej przemiany: DSO Dowolny układ wzięty wraz z otoczeniem możemy traktować jako izolowany: We wszystkich procesach zachodzących spontanicznie maleje sumaryczny stopień uporządkowania układu i jego otoczenia oraz maleje zdolność układu do wykonania pracy zewnętrznej dS + dSo 0 Enatlpia swobodna pozwala nam rozstrzygnąć czy przemiana może zajść spontanicznie w warunkach stałego ciśnienia i temperatury, a więc w takich jakie panują w żywym organizmie, w oparciu o dane dotyczące samego tylko układu. dla proc.samo. DG<0 k G = mini i=1 Entalpię swobodną można przedstawić jako sumę wkładów pochodzących ze wszystkich składowych układu aA + bB gC + dD aA + bB gC + dD DRG = Gprod- Gsub DRG0’ = - RT ln K B B A D deltitnU Untitled 1 1 Ilość 0.8 8.0 0.6 6.0 0.4 4.0 0.2 2.0 0 0 0 1 5 2 4 time [S]t DG t]P[ 3 3 4 2 1 5 0 emit [P]t t]S[ DG Gdzie równowaga i nieporządek Gdzie równowaga i nieporządek Gdzie równowaga i nieporządek To, że reakcję określiliśmy, jako spontaniczną wcale nie znaczy, że reakcja ta zajdzie... Kinetyka A 2B C 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 50 [A]t 100 time [B]t 150 200 [C]t [A]0 0.1 D[ A] v Dt 0.09 0.08 mol/l D[A] mol l*s 0.07 Dt 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0 50 100 time [A]t 150 200 [A]0 0.1 D[ A] v Dt 0.09 0.08 mol/l D[A] 0.07 Dt 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 a 0 50 100 time [A]t 150 200 [A]0 0.1 D[ A] v Dt 0.09 mol/l 0.08 0.07 0.06 0.05 D[A] 0.04 Dt 0.03 0.02 a 0 50 100 time [A]t 150 200 [A]0 0.1 D[ A] v Dt 0.09 mol/l 0.08 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0 50 Dt 100 time [A]t 150 200 [A]0 0.1 D[ A] v Dt 0.09 0 mol/l 0.08 Dt d [ A] mol v d [t ] l * s 0.07 0.06 0.05 0.04 0.03 0.02 0 50 100 time [A]t 150 200 A 2B C 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 t [A]t 50 100 time [B]t 150 200 [C]t A 2B C 0.2 0.15 0.1 0.05 0 0 t [A]t 50 100 time [B]t 150 200 [C]t A 2B C 0.2 d [ A] 1 d [ B] D[C ] v dt 2 dt Dt 0.15 0.1 0.05 0 0 t [A]t 50 100 time [B]t 150 200 [C]t aA bB cC dD 1 d [ A] 1 d [ B] 1 d [C ] 1 d [ D] v a dt b dt c dt d dt Teoria kinetyczno - cząsteczkowa Liczba zderzeń skutecznych proporcjonalna do iloczynu stężeń substratów Prawo działania mas aA bB cC dD 1 d [ A] 1 d [ D] a b v k[ A] [ B] a dt d dt mol l * s Stała szybkości reakcji A 2B C d [ A] 1 d [ B] d [C ] 2 v k[ A][ B] dt 2 dt dt Klasyfikacja •jedno •dwu •trójcząsteczkowe Znalezienie wyrażeń na podstawie których można obliczyć stężenia reagentów w dowolnym czasie t oraz stałą szybkości dla procesu n-tego rzędu Całkowanie odpowiednie równanie różniczkowe na szybkość reakcji A B C d [ A] k[ A][ B ] dt 2 k[ A] dc 2 kc dt Całka od 0 do c 1 1 kt c c0 Wpływ temperatury na szybkość reakcji Równanie Arrheniusa Ea ln k B RT d ln k Ea 2 dT RT B, współczynnik częstotliwości 1 lg k f T lg k Ea a tga R Im większa Ea tym gwałtowniej zmienia się k ze wzrostem temp 1 T Teoria zderzeń aktywnych E1 S E2 DG P Do czego potrzebna jest energia aktywacji? stan przejściowy substraty produkty Działanie enzymu po raz pierwszy… substraty enzym kompleks enzym-substrat produkt O aktywności enzymu wnioskujemy z szybkości reakcji enzymatycznej Krzywe progresji obrazują przebieg reakcji enzymatycznej w obecności e=const. i wybranym początkowym stężeniu substratu n [mmol] P1 P2 P2 P1 DP v t1 t2 t2 t1 Dt P2 P1 min t1 t2 2,5m mol 5,5m mol m mol 0,5 5 min 11min min n[mmol] Czas [min] v0 Od czasu 0 do ti m mol v min ti Czas [min] DP v0 Dt v0 v v0 mmol P 1 3 9 10 [S]0 mM 6 uM 5 uM 4 uM 3 uM 2 uM 1 uM [min] Krzywa wysycenia enzymu substratem v0 Vmax m mol min Vmax 2 KM [S]0 mmol l v0 m mol min Vmax Vmax 2 KM Vmax1 Vmax 2 KM2 KM 1 KM 2 [S]0 mmol l Krzywa wysycenia enzymu substratem v0 Vmax1 m mol min Vmax2 KM Vmax1 Vmax 2 KM 1 KM 2 [S]0 mmol l KM- orientacyjną miarą powinowactwa enzymu do substratu v0 Vmax m mol min Vmax 2 KM KM mmol l [S]0 Vmax zależy od aktywności enzymu i od jego ilości v0 Vmax1 m mol min Vmax2 KM Vmax1 Vmax 2 KM 1 KM 2 [S]0 mmol l kcat określa maxymalną aktywność enzymu niezależnie od jego ilości kcat Vmax m mol / s 1 nenzymu m mol s Liczba mikromoli substratu przetworzona przez 1 mikromol enzymu w jednostce czasu w warunkach wysycenia i maxymalnej aktywności Jednostka standardowa enzymu - jednostka aktywności enzymatycznej Ta ilość enzymu, która katalizuje przemianę 1 mikromola Subst. w ciągu jednej minuty w optymalnych i wysycona m mol 1U min mol 1kat s 1kat 6*106U Pochodne Aktywność właściwa Stężenie enzymu U mg U ml Aktywność molekularna – liczba cząsteczek substratu przekształconych w czasie 1 min przez 1 cząsteczkę enzymu w warunkach optymalnych, wysyceniu Tylko czyste preparaty U m mol / min 1 m mol m mol min kcat *60 Kinetyka Michaelisa-Menten SE k1 k1 Vmax [ S ]0 v0 [ S ]0 K M ES E P k2 k1 k2 KM k1 Untitled 10 8 6 4 2 0 0 5 10 15 20 time [e]t [s]t [es]t [p]t v0 Vmax m mol min Vmax [ S ]0 v0 [ S ]0 K M Vmax 2 KM mmol l [S]0 Szybkość reakcji Vmax [ S ]0 v0 [ S ]0 K M przy wysokich st. subs. szybkość nie wzrasta przy niskich st. subs. szybkość wzrasta liniowo Metoda Lineweavera-Burke’a Vmax [ S ]0 v0 [ S ]0 K M KM 1 1 1 v0 Vmax V [S ]0 KM 1 1 1 v0 Vmax V [S ]0 min m mol 1 v0 Km tga V 1 Vmax 1 KM l 1 mmol [ S ]0 SE EI k3 k3 k1 k1 ES E P I SE k2 k1 k1 ES P k2 m mol min Vmax [ S ]0 v0 [ S ]0 K M v0 Vmax Vmax [ S ]0 v0 [I ] [ S ]0 K M 1 KI Vmax 2 KM mmol l [S]0 współzawodnicze min m mol 1 KM 1 v0 1 Vmax l 1 mmol [ S ] 0 Vmax [ S ]0 v0 [ S ]0 K M P E EI ES EIS Vmax [ S ]0 v0 [I ] K M [ S ]0 1 KI v0 Vmax m mol min Vp KM mmol l [S]0 Niewspółzawodnicze min m mol 1 v0 1 VP 1 Vmax 1 KM l 1 mmol [ S ]0 współzawodnicze Etanol a metanol niewspółzawodnicze Enzymy mogą być zbudowane z kilku podjednostek sygnał substrat Enzymy allosteryczne szybkość Enzymy allosteryczne [fruktozo-6-fosforan] Enzymy allosteryczne jako przełączniki V [S] Enzymy allosteryczne jako przełączniki V [S] Model MWC stan T dominuje pod nieobecność substratu stan R produkt substrat allosteryczne inhibitory utrwalają formę nieaktywną allosteryczne aktywatory… Kompleks wieloenzymowy i ruchome ramię Kompleks dehydrogenazy pirogronianowej dehydrogenaza pirogronianowa acylotransferaza dehydrogenaza dihydroliponianowa