Биохимия мембран. Кинетика мембранных транспортных ферментов. Том 5 - Кометиани З.П.
ISBN 5-06001355-3
Скачать (прямая ссылка):
ширину интервала концентрации субстрата (на 2, 3 или 4 порядка),
количество экспериментальных точек (10, 15 или 20), ошибку по v (5-10%) и
стандартное отклонение по v (5-9%). Полученные кривые аппроксимировали
функциями 1:1, 2:2, ..., 5:5 до тех пор, пока не получили статистически
значимое уменьшение суммы взвешенных квадратичных разностей по /'-тесту.
Затем изучали вопрос: давала ли программа расчета криволинейной регрессии
хороший минимум для суммы квадратов, если за начальные оценки принимать
корректные значения параметров. Было установлено, что из 530 случаев
имитирования /-тест давал правильную оценку для порядка уравнения с
вероятностью 0,62. Эта вероятность уменьшалась вместе с увеличением
степени следующим образом: 1 : 1 (0,98), 2 : 2 (0,71), 3:3 (0,43), 4 : 4
(0,34). Оказалось, однако, что вероятность обнаружения отклонений от
кинетики Михаэлиса-Ментен с помощью /-теста, т. е. обнаружения в
уравнениях порядка п:п членов, по крайней мере второй степени, равна
приблизительно 0,8.
Очень важен также полученный авторами результат: вероятность обнаружить
увеличение степени уравнения, связанное с включением в реакцию ступени
/S-"-//, является хоть и матой, но ко-
105
нечной величиной, и такое увеличение может быть обнаружено с помощью /-
теста. Определение этой вероятности стало возможным благодаря разработке
способов расчета и вычисления вероятности появления различных форм
кинетических кривых (F. So-lano-Munor et al., 1981; J. Wardell et al.,
1982). В гл. 3 было указа-зано, что наличие на кривых определенных
геометрических признаков: экстремумов, перегибов, вогнутости, выпуклости
и других определяется поведением ряда характеристических функций.
Изучение этих функций может стать основой для классификации всевозможных
форм кривых, соответствующих уравнению данного порядка.
Такая классификация была проведена для дробно-рациональных функций
порядка 2:2 и 3:3. Так как коэффициенты щ и pi взаимосвязаны и, будучи
комбинациями констант скорости, зависят от конкретного механизма реакции,
возникает вопрос: нельзя ли использовать это свойство для распознавания
различных механизмов? Иными словами, можно ли связать с каждой возможной
формой кривой определенную вероятность (intrinsic probability) и нельзя
ли ее вычислить? Оказалось, что если достигнута классификация сложных
кинетических кривых, то с каждой возможной геометрической формой связана
внутренняя вероятность при данном распределении коэффициентов со и р,-.
Эти вероятности выражаются через кратные интегралы, если известна функция
распределения коэффициентов со и pt и показано, что необходимые и
достаточные условия наличия определенных геометрических признаков зависят
от знаков функции со и р,-.
На практике оценка этих кратных интегралов может оказаться невозможной
или, по крайней мере, очень сложной. Однако удалось вычислить их
приближенные значения с помощью компьютера. Вследствие этого были
определены вероятности различных форм кривых для дробно-рациональных
функций порядка 2:2 и 3:3 в общем случае, а также для некоторых
конкретных механизмов, дающих уравнения этих степеней (F. Solano-Munoz et
al., 1981; J. Wardell et al., 1982). В данном изложении нет возможности
рассматривать многие частные детали этого подхода, но хотелось бы
подчеркнуть, что при наступающей всеобщей компьютеризации использование
таких, казалось бы, сложных и требующих специальных знаний по информатике
методов перспективно и принесет несомненную пользу исследователям,
изучающим нелинейную кинетику сложных ферментных систем.
Заключение
Выяснение механизма регуляции клеточного метаболизма является одной из
ключевых проблем современной биологической химии. Решение этой проблемы
требует всестороннего изучения способов контроля метаболизма на разных
уровнях организации: на уровне функционирования отдельных ферментов,
мультифермент-ных комплексов, субклеточных структур и клетки в целом.
Математическое моделирование биохимических процессов на всех уровнях
представляет большой интерес. В настоящем учебном пособии предпринята
попытка описать новые методы ферментативной кинетики, применение которых
способствовало бы установлению кинетической схемы отдельной
ферментативной реакции. Эта проблема очень существенна. Ведь даже очень
простые ферментативные реакции проявляют сложное динамическое поведение:
фермент может связывать различные лиганды и переходить из одного
устойчивого режима функционирования в другой; причем могут иметь как
колебательный, так и неколебательный характер.
Выбор адекватного математического описания процесса необходим для
понимания его сути. Разумеется, правильный подбор уравнения стационарной
скорости для ферментативной реакции еще не решает всей проблемы, но и
пренебрегать этим этапом во время исследования ферментной системы не
следует. Изучение кинетики ферментных систем, в том числе транспортных
ферментов, включает также исследование пространственной организации
