Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Васильев А.А. -> "Теоретическая биология. Часть 1 " -> 74

Теоретическая биология. Часть 1 - Васильев А.А.

Васильев А.А. Теоретическая биология. Часть 1 — Л.: Наука, 2002. — 176 c.
Скачать (прямая ссылка): teoriticheskayabiologiya2002.pdf
Предыдущая << 1 .. 68 69 70 71 72 73 < 74 > 75 76 77 78 79 80 .. 116 >> Следующая

ниях.
В случае простейшей схемы (1.1) связывающее константы выражение имеет вид (1.3)
k1 k2 /k-1 k-2 = ехр(-AG/R7). (4.7)
Кроме того, независимо от результирующего AG для реакции в целом, ограничены также
значения каждой из констант по отдельности.
110
Константу к1 интерпретируют как выражающую диффузионные ограничения на этапе присоединения субстрата к ферменту. Ее значение не может быть больше, чем 108-109 М-1 с-1 [Страйер, 1984, т.1, с.114]. Большее значение диапазона соответствует малым молекулам субстратов, например, СО2. Поэтому для большинства обычных субстратов в качестве предельного естественно взять меньшее значение диапазона, т.е. считать, что предельное значение константы скорости для диффузионных этапов большинства реакций составляет 108 М-1 с-1. Отличие этого значения от значения аналогичной константы при описании «клеточного» эффекта 6 109 М-1 с-1 [Эмануэль, Кнорре, 1974, с. ] выражает дополнительные ограничения диффузии субстрата к активному центру макромолекулы фермента по сравнению с диффузией при образовании «клетки»: геометрические (запрещены траектории, пересекающие макромолекулу), а также уменьшение скорости диффузии частицы с увеличением ее массы.
Константу к2 интерпретируют как лимитирующую превращение фермент-субстратного комплекса при образовании продукта. Для большого числа известных ферментов наиболее
2 3 -1
представлен диапазон значений 10-10 с , а все значения этой константы не выходят за пределы диапазона 1-106 с-1 [Березин, Варфоломеев, с.69]. Одно из наибольших известных значений этой константы 6 105 с-1 наблюдается у карбоангидразы [Ленинджер, 1985, т.1, с.240; Страйер, 1984, т.1, с.114].
Если величину к1 сверху ограничивает диффузия, то величину к2 ограничивают предельные возможности механизма ферментативного катализа в понижении активационного барьера по сравнению с неферментативным превращением. При таких физико-химических ограничениях констант и обычных концентрациях метаболитов распределение AG по стадиям отдельного ферментативного превращения оказывается не менее важно для достижения максимальной результирующей скорости превращения, чем уже рассмотренное распределение AG между ферментативными реакциями.
Считая значения констант свободными в рамках перечисленных физико-химических ограничений (интерпретация имеющихся степеней свободы при конструировании фермента будет дана ниже), рассмотрим возможности «идеального» подбора констант,
обеспечивающего наибольшую возможную скорость превращения. Иными словами, выясним, какой вариант подбора констант (т.е. фактически уменьшения их значений по сравнению с соответствующими максимальными) приводит к наибольшей результирующей скорости превращения.
В общем случае из-за связи к1 к2 /к-1 к-2 = ехр(-AG/R7) предпочтительный с точки зрения увеличения результирующей скорости превращения подбор констант не сводится к простому выбору максимальных возможных значений для констант в прямом направлении и значительно меньших -- в обратном. В частности, если значение AG положительно, то при таком тривиальном выборе максимальных значений для прямых стадий всегда окажется, что значение по крайней мере одной из обратных констант выходит за пределы соответствующего ей максимального значения.
Следовательно, при положительном AG хотя бы одна из констант к1 или к2 должна быть меньше своего максимального значения. В зависимости от того, какая именно константа будет больше уменьшена по сравнению с ее максимальным значением, могут быть получены большие различия в результирующей скорости.
Для определенности будем считать, что максимальное значение для констант к1 и к-2 составляют 108 М-1 с-1, а для к2 и к-1 - 103 с-1. Рассмотрим пример, в котором для удобства значение AG выбрано так, чтобы ехр(AG/RT) было равно 100 (т.е. AG около 12 кДж/моль). Пусть концентрация конечного продукта Р = 10-5 М. При этом в соответствии с видом числителя (1.2) превращение будет идти в прямом направлении, если S>10-3 М. Зафиксируем константы обратного процесса, считая их значения равными соответствующим максимальным, т.е. к-1 = 103 с-1, а к-2 = 108 М-1 с-1.
Сравним теперь возможные варианты уменьшения констант к1 и к2. Если обе константы уменьшить одинаково в 10 раз по сравнению с соответствующим максимальным значением, то скорость будет меньше, примерно в те же 10 раз по сравнению с уменьшением только к1 в
111
100 раз. Такой вывод очевиден, поскольку при сделанном выборе значений параметров и выполнении принятых ограничений в знаменателе выражения (1.2) доминирует слагаемое к1Б. Значит, именно его, т.е. к1, надо уменьшать для достижения большей результирующей скорости.
Таким образом, простое изменение соотношения констант к1 и к2 при постоянстве их произведения дает отличие в результирующей скорости на порядок. Если же в данном примере вместо к1 в 100 раз уменьшить к2, то различие в скорости будет почти на 2 порядка.
Предыдущая << 1 .. 68 69 70 71 72 73 < 74 > 75 76 77 78 79 80 .. 116 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

Есть, чем поделиться? Отправьте
материал
нам
Авторские права © 2009 BooksShare.
Все права защищены.
Rambler's Top100

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed