Научная литература
booksshare.net -> Добавить материал -> Биология -> Васильев А.А. -> "Теоретическая биология. Часть 1 " -> 79

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 .. 73 74 75 76 77 78 < 79 > 80 81 82 83 84 85 .. 116 >> Следующая

Таким образом, при более низких концентрациях, чем 10-6-10-5 М (для отдельных превращений, прежде всего, в зависимости от предельного kES это критическое значение может отличаться в большую или меньшую сторону) эффективность каталитических превращений будет всегда намного ниже наибольшей возможной kES.
С другой стороны, увеличивая концентрации субстратов, также невозможно значительно увеличить скорость, если она уже близка к предельной. Поэтому для каждого отдельного превращения существует достаточно широкий диапазон концентраций субстрата (при условии, что не слишком изменяется отношение S/Р), в котором за счет подбора соотношения кинетических констант результирующую скорость удается приблизить к предельной.
Ширина диапазона, в котором за счет подбора констант можно компенсировать изменение концентрации субстрата, заведомо ограничена сверху, поскольку в заданном объеме растворителя невозможно растворить неограниченное количество растворяемого вещества. В качестве верхней границы для субстратов естественно взять обычную для клетки суммарную концентрацию всех низкомолекулярных веществ, которая соответствует примерно 2% по массе или порядка 10 мМ для обычных субстратов -- органических молекул. Заметим, что указанная концентрация многократно ниже той максимальной концентрации, которую можно было бы достичь, растворяя соответствующие субстраты в воде. По всей видимости, суммарная концентрация низкомолекулярных органических молекул ограничена суммарным осмотическим клеточным давлением.
В отличии от низкомолекулярных веществ суммарная концентрация высокомолекулярных веществ почти не вносит вклада в клеточное осмотическое давление. Этим можно объяснить то, что суммарная масса высокомолекулярных веществ намного больше массы низкомолекулярных, но обычно не превосходит 30% по массе в физиологически активном состоянии клетки. Вода связывается с макромолекулами в сравнимом по массе отношении, поэтому при более высоком содержании высокомолекулярных веществ в клетке отсутствие свободной воды стало бы лимитировать все клеточные процессы (см. гл.11.п.7.1).
Таким образом, диапазон концентраций субстрата, в котором за счет соответствующего подбора кинетических констант можно обеспечить близкую к предельной результирующую
117
скорость, оказывается довольно широк для многих ферментативных превращений, но в любом случае не превосходит 3-4 порядков.
Для последовательности ферментативных превращений метаболического пути близкая к предельной эффективность работы всех или многих ферментов будет обеспечена, если возможно подобрать концентрации интермедиатов так, чтобы для каждого фермента концентрации субстратов и продуктов позволяли обеспечить предельную скорость превращения. Наиболее критичны для такого подбора существенно обратимые превращения с большим положительным AG, поскольку близкую к предельной скорость отдельного превращения можно реализовать только при условии, что отношение произведения субстратов к произведению реагентов П Si /П Pi превосходит ехр(AG/RT) на множитель, значительно превышающий единицу.
Возможности подбора концентраций без уменьшения эффективности всех метаболических превращений последовательности будут исчерпаны, если в последовательности есть простейшее описываемые схемой (1.1) или схемой (4.8) обратимое превращение, для которого AG-^ 20 кДж/моль. Выбор концентраций субстрата и продукта для такого превращения практически предопределен: первая должна быть близка к верхней границе 10-2 М, а вторая к нижней 10-6-10-5 М. Если концентрация продукта будет меньше 10-6 -10-5 М, то будет значительно отличаться от предельной скорость следующего превращения в последовательности. Если концентрация субстрата намного меньше 10-2 М, то превращение будет идти в обратном направлении.
Возможности подбора концентраций увеличиваются с увеличением числа участвующих в превращении веществ, если при том же ограничении на суммарные концентрации в заданном диапазоне можно независимо изменять концентрации всех участников. Например, в случае превращения с участием двух субстратов для изменения произведения субстратов П Si в 100 раз достаточно изменить концентрацию каждого субстрата в 10 раз, т.е. сумму в 20, а не 100 раз как в случае одного субстрата. Соответственно в этом случае характерное критическое AG будет превосходить 20 кДж/моль.
Однако реальные возможности обычно соответствуют простейшей схеме, прежде всего из-за того, что подбор обеспечивает изменение концентрации выполняющего превращение фермента, т. е. каждое превращение в последовательности добавляет только одну степень свободы независимо от числа участвующих в нем веществ. В случае большого числа участников их концентрации связаны стехиометрически или иным подобным образом. Поэтому свободной можно считать единственную концентрацию, а другие нужно внести в AG или исключить иначе.
Наличие превращения с большим AG критично не только с точки зрения достижения предельной скорости для самого этого обратимого превращения и следующего за ним превращения. Во-первых, фиксированные концентрации в цепочке превращений непосредственно влияют на подбор концентраций других интермедиатов в последовательности, близких к интермедиатам с фиксированными концентрациями. Во-вторых, необходимость выбора концентрации субстрата обратимого превращения вблизи верхнего предела 10 мМ суммарной концентрации всех интермедиатов значительно усиливает ограничения на концентрации других интермедиатов: их суммарная концентрация за вычетом фиксированной значительно уменьшается. Ограничение будет тем сильнее, чем больше число превращений в последовательности.
Предыдущая << 1 .. 73 74 75 76 77 78 < 79 > 80 81 82 83 84 85 .. 116 >> Следующая

Реклама

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed

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

c1c0fc952cf0704ad12d6af2ad3bf47e03017fed