Tartalom
A "domb-együttható" kifejezés olyan hangnak hangzik, amely egy fokozat meredekségére vonatkozik. Valójában ez a biokémiai kifejezés, amely a molekulák kötődésének viselkedéséhez kapcsolódik, általában az élő rendszerekben. Ez egy egység nélküli szám (vagyis nincs olyan mértékegység, mint a méter másodpercenként vagy fok / gramm), amely korrelál a kooperációs A vizsgált molekulák közötti kötés vizsgálata. Értékét empirikusan meghatározzuk, ami azt jelenti, hogy becsüljük vagy a kapcsolódó adatok grafikonjából származtatjuk, ahelyett, hogy felhasználnánk ilyen adatok előállításához.
Másként fogalmazva: a Hill-együttható annak a mértékét mutatja, amelyen a két molekula közötti kötési viselkedés eltér a hiperbolikus Az ilyen helyzetekben várható kapcsolat, amikor a kötési és az azt követő reakció sebessége egy molekulapár (gyakran egy enzim és annak szubsztrátja) között kezdetben nagyon gyorsan növekszik a szubsztrát koncentrációjának növekedésével, mielőtt a sebesség-koncentráció görbe kiszorul és megközelíti a elméleti maximum, anélkül, hogy odaértek volna. Az ilyen kapcsolat grafikonja inkább egy kör bal felső negyedére hasonlít. Ehelyett a magas Hill együtthatóval rendelkező reakciók sebesség-koncentráció görbéinek grafikonjait láthatjuk szigmoid, vagy s-alakú.
Itt nagyon sokat kell kicsomagolni a Hill-együttható alapja és a kapcsolódó kifejezések vonatkozásában, és hogyan kell meghatározni annak értékét egy adott helyzetben.
Enzim kinetika
Az enzimek olyan fehérjék, amelyek hatalmas mennyiségekkel megnövelik az adott biokémiai reakciók sebességét, lehetővé téve számukra, hogy bárhol elindulhassanak ezer-szer gyorsabban, akár több ezer billió-szor gyorsabbá. Ezek a fehérjék ezt úgy hajtják végre, hogy csökkentik az E aktivációs energiátegy exoterm reakciók. Az exoterm reakció az, amelyben felszabadul a hőenergia, és ezért hajlamos külső segítség nélkül folytatódni. Noha a termékek alacsonyabb energiájúak, mint ezekben a reakciókban a reagensek, az energiához vezető energiaút általában nem egyenletes lefelé mutató lejtőn. Ehelyett van egy "energia púp", amelyből átjuthat, és amelyet E képviselegy.
Képzelje el, hogyan halad az Egyesült Államok belsejéből, körülbelül 1000 méter tengerszint felett, Los Angelesbe, amely a Csendes-óceánon található és egyértelműen a tenger szintjén van. Nem szabad egyszerűen Nebraskától Kaliforniáig partra szállni, mert a Sziklás-hegység között fekszik az autópálya, amely a tengerszint feletti 5000 láb fölé emelkedik - és egyes helyeken az autópályák a tengerszint feletti 11 000 láb magasra emelkednek. Ebben az összefüggésben gondoljon egy enzimre, mint olyan elemre, amely képes jelentősen csökkenteni a Colorado hegycsúcsainak magasságát, és kevésbé fárasztóvá teszi az egész utat.
Minden enzim specifikus egy adott reagensre, úgynevezett a szubsztrát ebben az összefüggésben Ilyen módon egy enzim olyan, mint egy kulcs, és a szubsztrát, amelyre specifikus, olyan, mint a zár, amelynek a kulcsot egyedileg tervezték kinyitni. A szubsztrátok (S), az enzimek (E) és a termékek (P) közötti kapcsolatot vázlatosan ábrázolhatjuk:
E + S ⇌ ES → E + P
A bal oldali kétirányú nyíl azt jelzi, hogy amikor egy enzim kötődik a "hozzárendelt" szubsztrátumhoz, akkor az megköthetetlenné válhat, vagy a reakció folytatódhat, és termék (ek) et plusz az enzim eredeti formájában eredményez (enzimek csak ideiglenesen módosulnak, míg katalizáló reakciók). A jobb oldali egyirányú nyíl viszont azt jelzi, hogy ezeknek a reakcióknak a termékei soha nem kötődnek az enzimhez, amely elősegítette azok létrehozását, miután az ES komplex elválasztódott alkotóelemeire.
Az enzimakinetika leírja, hogy ezek a reakciók milyen gyorsan megy végbe (azaz hogy a termék milyen gyorsan képződik) (a jelenlévő enzim és szubsztrát koncentrációjának függvényében, írva és. A biokémikusok számos grafikát állítottak fel ezekre az adatokra annak elkészítéséhez. a lehető legszembetűnőbb.
Michaelis-Menten kinetika
A legtöbb enzim-szubsztrát pár megfelel a Michaelis-Menten képletnek nevezett egyszerű egyenletnek. A fenti összefüggésben három különböző reakció fordul elő: Az E és S egyesítése ES komplexekbe, az ES disszociációja az E és S alkotórészekbe, valamint az ES átalakítása E és P elemévé. Ez a három reakciónak megvan a maga saját ráta állandó, amely k1, k-1 és k2, abban a sorrendben.
A termék megjelenési sebessége arányos a reakció sebességállandójával, k2és az enzim-szubsztrát komplex koncentrációja bármikor,. Matematikailag ezt írják:
dP / dt = k2
Ennek jobb oldala kifejezhető és. A deriválás a jelen szempontjából nem fontos, de ez lehetővé teszi a sebesség-egyenlet kiszámítását:
dP / dt = (k20) / (Km+)
Hasonlóképpen az V reakció sebességét adja meg:
V = Vmax/ (Km+)
A Michaelis állandó Km azt a szubsztrátkoncentrációt jelöli, amelyen a sebesség az elméleti maximális értékén alapszik.
A Lineweaver-Burk egyenlet és a hozzá tartozó grafikon alternatív módja annak, hogy ugyanazt az információt kifejezzék, és kényelmes, mivel grafikonja egyenes vonal, nem pedig exponenciális vagy logaritmikus görbe. Ez a Michaelis-Menten egyenlet viszonossága:
1 / V = (Km+) / Vmax = (Km/ Vmax) + (1 / Vmax )
Kooperatív kötés
Néhány reakció különösen nem tartja be a Michaelis-Menten egyenletet. Ennek oka az, hogy kötődésüket olyan tényezők befolyásolják, amelyeket az egyenlet nem vesz figyelembe.
A hemoglobin a vörösvérsejtekben levő protein, amely kötődik az oxigénhez (O2) a tüdőben, és olyan szövetekbe továbbítja, amelyek légzéshez szükségesek. A hemoglobin A (HbA) kiemelkedő tulajdonsága, hogy részt vesz az O-val való együttműködő kötésben2. Ez lényegében azt jelenti, hogy nagyon magas O mellett2 olyan koncentrációkban, mint amilyeneket a tüdőben tapasztalunk, a HbA-nak sokkal nagyobb affinitása van az oxigénhez, mint egy szokásos transzportfehérjének, amely engedelmeskedik a hiperbolikus protein-vegyület viszonyoknak (a mioglobin egy ilyen protein példája). Nagyon alacsony O hőmérsékleten2 koncentrációkban azonban a HbA sokkal alacsonyabb affinitással rendelkezik O-val szemben2 mint egy standard transzportfehérje. Ez azt jelenti, hogy a HbA lelkesen zúzza O-t2 ahol bőven van, és ugyanolyan lelkesen adja vissza, ahol kevés - pontosan amire van szükség egy oxigént szállító fehérjéhez. Ez a szigmoid kötési-nyomásgörbét eredményezi HbA és O esetén2, egy evolúciós előny, amely nélkül az élet minden bizonnyal lényegesen kevésbé lelkes ütemben haladna.
A Hill-egyenlet
1910-ben az Archibald Hill felfedezte O kinetikáját2-hemoglobin kötés. Azt javasolta, hogy a Hb-nek meghatározott számú kötőhely legyen, n:
P + nL ⇌ PLn
P itt O jelentése nyomás2 és L rövid jelentése a ligandum, ami bármit jelent, amely részt vesz a kötésben, de ebben az esetben Hb-re utal. Vegye figyelembe, hogy ez hasonló a fenti szubsztrát-enzim-termék egyenlet egy részéhez.
A disszociációs állandó Kd a reakció írása:
n /
Mivel a foglalt kötőhelyek fraction frakciója, amely 0 és 1,0 között van, az alábbiak szerint adható meg:
ϴ = n/ (Kd +n)
Mindezt összeadva a Hill-egyenlet sokféle formájának egyikét kapjuk:
log (ϴ /) = n log pO2 - napló P.50
Hol P50 az a nyomás, amelyen az O fele van2 a Hb kötési helyei el vannak foglalva.
A Hill-együttható
A fent megadott Hill-egyenlet általános alakja y = mx + b, más néven lejtő-elfogási formula. Ebben az egyenletben m a vonal meredeksége, b pedig az y értéke, amelynél a gráf, egy egyenes vonal keresztezi az y tengelyt. Így a Hill-egyenlet lejtése egyszerűen n. Ezt Hill együtthatónak vagy n-nek nevezzükH. A mioglobin értéke 1, mivel a mioglobin nem kötődik együtt az O-val2. A HbA esetében azonban 2,8. Minél nagyobb az nH, annál szigmoidabb a vizsgált reakció kinetikája.
A Hill-együtthatót az ellenőrzésből könnyebben lehet meghatározni, mint a szükséges számítások elvégzésével, és általában elég a közelítés.