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