На главную

Расчет аэротенков с учетом основ кинетики ферментативных реакций


Расчет аэротенков с учетом основ кинетики ферментативных реакций

Все современные теории биохимических процессов основываются на представлениях о закономерностях протекания ферментативных реакций. Ведущую роль в механизме ферментативного катализа играет образование фермент-субстратного комплекса. На первой стадии ферментативного катализа между субстратом (органическим веществом) и ферментом возникает соединение с ковалентной или иного типа связью. Во второй фазе субстрат под действием фермента претерпевает изменение, делающее его более доступным для соответствующей химической реакции. В третьей фазе происходит химическая реакция (на поверхности фермента) и, наконец, в четвертой фазе образовавшиеся продукты реакции освобождаются из фермент-продуктивного комплекса.

Если фермент обозначить буквой Е (от слова «энзим», т. е. фермент), субстрат — S; активированный субстрат — S^1' и продукт реакции — Р, то указанная последовательность процессов выразится следующей схемой.

Эта схема для многих реакций подтверждена прямым выделением ES-, ES*1*- и ЕР-комплексов.

Под ферментативной кинетикой понимают закономерности изменения скорости реакции в зависимости от химической природы реагирующих веществ и условий их взаимодействия. Под условиями взаимодействия понимают влияние концентрации реагирующих веществ, температуры, давления, присутствия ингибиторов или активаторов и т. п. В настоящем разделе из всех перечисленных факторов рассматривается только влияние концентрации субстрата и фермента.

Для упрощения математического описания ферментативного процесса допустим, что реакция имеет вид:

где К+\, К-и К+2 — константы скорости соответствующих реакций.

В этом случае суммарная скорость реакции определится концентрацией фермент-субстратного комплекса [ES]. В стационарной стадии процесса, если [S]^§>[E], концентрация [ES] остается постоянной до тех пор, пока соблюдается это соотношение. Следовательно, условием стационарности процесса является:

В свою очередь, скорость изменения концентрации комплекса определяется соотношением скоростей реакций в прямом и обратном направлениях:

Обозначим общую концентрацию фермента [Е]0. Так как [Е]0= [E] + [ES], получим:

Из этого уравнения можно найти концентрацию фермент-субстратного комплекса:

Разделим числитель и знаменатель на

Обозначив

получим выражение для стационарной концентрации фермент-субстратного комплекса:





























Читайте далее >>

На главную © 2008