Sadržaj
"Koeficijent brda" zvuči kao pojam koji se odnosi na strmu ocjenu. U stvari, njegov pojam u biokemiji koji se odnosi na ponašanje vezanja molekula, obično u živim sustavima. Broj je bez jedinice (to jest, nema jedinice mjere poput metra u sekundi ili stupnjeva po gramu) koji je u korelaciji s kooperativnosti vezanja između ispitivanih molekula. Njegova je vrijednost empirijski određena, što znači da se procjenjuje ili dobiva iz grafikona povezanih podataka, a ne da se koristi za stvaranje takvih podataka.
Drugim riječima, Hill-ov koeficijent mjeri mjeri stupanj povezanosti ponašanja dviju molekula od odstupanja hiperbolin odnos očekivan u takvim situacijama, kada se brzina vezivanja i naknadna reakcija između para molekula (često enzima i njegovog supstrata) u početku vrlo brzo povećava s povećanjem koncentracije supstrata prije nego što se krivulja brzina-koncentracija izravna i približi se a teoretski maksimum bez da smo tamo stigli. Graf takvog odnosa radije podsjeća na gornji lijevi kvadrant kruga. Umjesto toga, grafikoni krivulja brzine prema koncentraciji za reakcije s visokim Hill koeficijentima su umjesto toga sigmoidalnimili u obliku slova s.
Ovdje se može raspakirati mnogo o osnovama Hill koeficijenta i odnosnim izrazima i o načinu na koji treba utvrditi njegovu vrijednost u određenoj situaciji.
Enzimska kinetika
Enzimi su bjelančevine koje povećavaju stope pojedinih biokemijskih reakcija ogromnim količinama, omogućujući im da se kreću bilo gdje od tisuće puta brže do tisuće trilijuna puta brže. Ti proteini to čine smanjujući aktivacijsku energiju E egzotermičkih reakcija. Egzotermna reakcija je ona u kojoj se oslobađa toplinska energija i zbog toga teži bez ikakve vanjske pomoći. Iako proizvodi imaju nižu energiju od reaktanata u ovim reakcijama, međutim, energetski put kojim se stižu obično nije nagib koji je neprekidan prema dolje. Umjesto toga, postoji "energetska grba" za prevladavanje, predstavljena s E.
Zamislite da se vozite iz unutrašnjosti SAD-a, oko 1000 metara nadmorske visine, do Los Angelesa, koji se nalazi na Tihom oceanu i jasno na razini mora. Obilazak Nebraske do Kalifornije ne može se jednostavno obići, jer između njih se nalaze Stjenovite planine, autoceste koje se prelaze na preko 5000 metara nadmorske visine - a na nekim se mjestima autoceste penju i do 11 000 metara nadmorske visine. U tom okviru, mislite na enzim kao na nešto što bi moglo znatno smanjiti visinu gorskih vrhova u Koloradu i čitavo putovanje učiniti manje napornim.
Svaki je enzim specifičan za određeni reaktant, nazvan a supstrat u ovom kon. Enzim je na taj način poput ključa, a supstrat za koji je specifičan je poput brave koju je ključ jedinstveno stvoren da otvori. Odnos između supstrata (S), enzima (E) i proizvoda (P) može se shematski prikazati:
E + S ⇌ ES → E + P
Dvosmjerna strelica s lijeve strane pokazuje da se, kada se enzim veže za svoj "dodijeljeni" supstrat, ili može postati nevezan ili reakcija može proći i rezultirati proizvodima (i) plus enzimom u svom izvornom obliku (enzimi se samo privremeno modificiraju, dok katalizirajuće reakcije). S druge strane, jednosmjerna strelica pokazuje da se proizvodi ovih reakcija nikada ne vežu na enzim koji je pomogao stvoriti ih nakon što se ES kompleks odvoji na njegove sastavne dijelove.
Enzimska kinetika opisuje kako brzo te reakcije završavaju (tj. Kako brzo nastaje proizvod (kao funkcija koncentracije prisutnih enzima i supstrata, napisani i. Biokemičari su izradili različite grafeme tih podataka da bi ga učinili). što je više moguće vizualno smisleno.
Michaelis-Menten Kinetika
Većina parova enzim-supstrat pokorava se jednostavnoj jednadžbi nazvanoj Michaelis-Menten formula. U gore navedenom odnosu događaju se tri različite reakcije: Kombinacija E i S u ES kompleks, disocijacija ES-a na njegove sastojke E i S i pretvorbu ES-a u E i P. Svaka od ove tri reakcije ima svoje konstanta vlastite brzine, koja su k1, k-1 i k2, tim redoslijedom.
Brzina pojavljivanja proizvoda proporcionalna je konstanti brzine za tu reakciju, k2, i na koncentraciju enzimsko-supstratnog kompleksa koji je prisutan u bilo kojem trenutku, Matematički, ovo piše:
dP / dt = k2
Desna strana toga može se izraziti izrazima i. Derivacija nije bitna za sadašnje svrhe, ali to omogućuje izračunavanje jednadžbe stopa:
dP / dt = (k20) / (Km+)
Slično, brzina reakcije V je izražena sa:
V = Vmaksimum/ (Km+)
Michaelisova konstanta Km predstavlja koncentraciju supstrata pri kojoj stopa raste prema maksimalnoj teoretskoj vrijednosti.
Jednadžba Lineweaver-Burk i odgovarajući grafikon alternativni su način izražavanja istih podataka i prikladan je jer je njegov graf ravna, a ne eksponencijalna ili logaritamska krivulja. To je uzajamna jednadžba Michaelis-Menten:
1 / V = (Km+) / Vmax = (Km/ Vmaksimum) + (1 / Vmaksimum )
Kooperativno uvezivanje
Neke se reakcije posebno ne pokoravaju Michaelis-Menten-ovoj jednadžbi. To je zato što na njihovo vezivanje utječu faktori koje jednadžba ne uzima u obzir.
Hemoglobin je protein u crvenim krvnim stanicama koji se veže na kisik (O2) u plućima i transportira ga u tkiva koja ga trebaju za disanje. Izuzetno svojstvo hemoglobina A (HbA) je da on sudjeluje u kooperativnom vezanju s O2, To u suštini znači da pri vrlo visokom O2 koncentracije, poput one u plućima, HbA ima mnogo veći afinitet za kisik od standardnog transportnog proteina koji se pridržava uobičajenog hiperboličkog odnosa protein-spoj (mioglobin je primjer takvog proteina). Na vrlo niskom O2 koncentracije, međutim, HbA ima mnogo niži afinitet za O2 nego standardni transportni protein. To znači da HbA žustro diže O2 gdje je obilna i jednako željno odustaje od mjesta gdje je oskudna - upravo ono što je potrebno proteinu koji prenosi kisik. To rezultira sigmoidnom krivuljom vezanja i pritiska viđenom s HbA i O2, evolucijska korist bez koje bi se život sigurno odvijao znatno manje entuzijastičnim tempom.
Jednadžba brda
1910. Archibald Hill istražio je kinematiku O2vezanje hemoglobina Predložio je da Hb ima određeni broj mjesta za vezivanje, n:
P + nL ⇌ PLn
Ovdje P predstavlja tlak O2 a L je kratak za ligand, što znači sve što sudjeluje u vezivanju, ali u ovom se slučaju odnosi na Hb. Imajte na umu da je ovo slično dijelu gornje jednadžbe supstrat-enzim-proizvod.
Konstanta disocijacije Kd za reakciju je napisano:
n /
Dok se udio okupiranih mjesta za vezivanje ϴ, koji se kreće od 0 do 1,0, daje:
ϴ = n/ (Kd +n)
Objedinjavanje svega ovoga daje jedan od mnogih oblika Hill-ove jednadžbe:
log (ϴ /) = n zapis pO2 - zapis P50
Gdje P50 je tlak pod kojim je polovica O2 mjesta vezivanja na Hb su zauzeta.
Koeficijent brda
Gore prikazani oblik Hill-ove jednadžbe općenito je oblika y = mx + b, također poznat kao formula presjecanja nagiba. U ovoj jednadžbi m je nagib pravca i b je vrijednost y pri kojoj graf, ravna crta, prelazi osi y. Stoga je nagib Hillove jednadžbe jednostavno n. To se zove Hill koeficijent ili nH, Za mioglobin njegova vrijednost je 1, jer se mioglobin ne veže kooperativno na O2, Za HbA, pak, iznosi 2,8. Što je veća nH, to je sigmoidnija kinetika ispitivane reakcije.
Hill-ov koeficijent lakše je odrediti inspekcijom nego što rade potrebne proračune, a približna vrijednost obično je dovoljna.