wymaganiaR bmp

5>©bcujJU Ly    f\ > j <S>a^-y\ey U~,

5>©bcujJU Ly    f\ > j <S>a^-y\ey U~,

1)    powinowactwo enzymu do substratu w okreflo- [BSż] —    (84.6)

nych centrach,    ' kj+fc,    ¹. ' .

2)    najkorzystniejsza wzajemna orientacja reagują- p^yj^y ₂ kolei (co jest zgodne z rzeczywistymi

cych związków wraz z aktywnym centrum enzy- warunkami), że początkowe stężenia S i E spełniają ^m0’    warunek fSJo > [E]„. Uwzględniając ponadto, że

31 współdziałanie z substratcro miejsc ekktrono-do-

. norowych i elektrbnp-akceptorowych aktywnego fflo “ [EJ-tJBS*)    (8.4.7)

centrum enzymu i katalityczne działanie kwaso- otrzymamy

^: wo-zasadowe,

4) efekty polaryzacji, wynikające z działania nalado- raga-. ki[B]o[S]

wanycb i polarnych grup enzyma.    ^{L J} "    ■

Szczególną rolę w procesach enzymatycznych odgiy- Biorąc pod uwagę równanie (8.4.4) dochodzimy do

będzie równy jedności. Oczy-y, że szybkość ts jest zawsze zależna miejsc aktywnych, a więc od sumarycznej j powierzchni kontaktu i tym samym od ilości.

' W przypadku dużych wartości h i znacznych oś-nień 0    1. Oznacza to całkowite obsadzenie¹

miejsc aktywnych i szybkość reakcji przestaje zależeć od ciśnienia. Mamy wtedy do czynienia z zerowym rzędem reakcji. Z przypadkiem tym spotykamy się dość często w reakcjach enzymatycznych, ale znane są takie reakcje i na kontaktach metalicznych.

W pośrednim przedziale wartości h i p, 9 zależy od ciśnienia w bardziej złożony sposób, Zależność tę można aproksjfmować do ogóing funkcji

9 ~ bp*    (8-4.2)

tzn. rząd reakcji będzie wtedy ułamkowy.'-Kinetyka reakcji enzymatycznych. Enzymy—bioka-tallzatory zaliczamy do katalizatorów mikrohetero-geni caiych. Cząstki enzymów mają masy cząsteczkowe w granicach 20000-500000, a więc typowe dla układów koloidalnych i stanową pod względem chemicznym substancję białkową,

.Budowa przestrzenna cząstek enzymu jest globu-larna, tzn. tańcach polipeptydowy jest skłębiony, a skłębienie utrwalone za pomocą wiązań dwuśiarcz-kowych oraz specyficznych lokalnych oddziaływań rńiędzycząsteczkowych. Czynnikami decydującymi o katalitycznych własnościach enzymów w procesach biologicznych są:

wają, jak się wydaje, warunki przestrzenne. Aktywne są przy tym .tylko niektóre miejsca na powierzchni cząsteczki enzymu. Zgodności strukturalne, w sensie dynamicznym, są zapewne nąjistotniejszym czynni-idem warunkującym mechanizmy hiomolektrlanie. Niezależnie jednak od natury oddziaływania sub-strat-cuzym, kinetykę reakcji enzymatycznych można ująć w sposób jednolity, zgodnie z lenią Michaelici Mentena. Oznaczmy przez B cząsteczkę enzymu, a. pszez S i P    sahstratu i produktu.

Dowolną rakiję enzymatyczną zapiszemy za pomocą schematu a, ».

E+S# ES* ęaP+E ,    (8.4.5)

Symbol ES* charakteryzuje aktywny kompleks utworzony z enzymu. W podanym zapisie nie bierze się pod uwagę możliwości reakcji powstawania aktyw-' nego kompleksu produktu z enzymem.

Szybkość reakcji jem proporcjonalna do stężenia konądeksn

-^-kJTES*]    (8.4.4)

.Stosując metodę stanu stacjonarnego, tzn. zakłada-¹ d[ES*j

jąc, że ustala się stężenie ES*, a więc—= 0,

dr

otrzymujemy

*r[E] P]-katES*l-isIES*] = 0    (8.4.5)

i dalej

^: A^- • j t- tćfJ?©V<yyM<S*'Ax>Cua '    c- Qjt7A^4w*l.

wyrażenia na szybkość reakcji enzymatycznej dfS] t,t,[E].[S]

ki+fy+fcitS] ■

ka+ki ki

nazwęstafej Michaelisa, otrzymujemy tzw. równanie Michaelisa-Mentena:

dl

(8.4.9)

małe, wówczas [Ś] w mianownika można zaniedbać i równanie przybija postać równania pierwszego rzędu:

Wprowadzając wielkość k_H

•, która nosi

■m.

dl

~j~ [E]o'[S]

(8.4.12)

Jeżeli w równaniu Michaelisa-Mcntena (8.4.10) zastąpimy i₃[E]₀ przez wówczas

y.₌ ^x[S]

k„+[S]

(8.4.13)

(8.4.10)

Ejo[sj

dr " fc_K+[s]

Analiza tego równania prowadzi do następujących Biorąc odwrotność obu stron równania wniosków; Jeżeli stężenie substratu jest duże, wów- '    JL l

czas równanie (4.4.10) upraszcza się do postaci - _n ■    + —-    (8.4.14)

- V TU[S]

- -j~ * ^s[E]o = V_ma    (8.4.11) _x i wykreślając zależność lfV w funkcji 1/[S] otrzymu-

'    ’    .«    jemy prostą, której nachylenie określa wielkość

Jest to szybkość. maksymalna, zależna tylko ód    a która odcina na osi 1/K wielkość równą

stężenia enzymu.' Mamy przy tym do czynienia 1 /F^.' Stąd można także wyznaczyć stalą Michae-z feakcją zerowego rzędu. Jeżeli natomiast [S] jest lisa fc_M.

Zadnie 8.4.1

Wyznaczyć rząd i stałą szybkości reakcji katalitycz-• nej na kontakcie (rozkładu wody utlenionej na \ i koloidalnym MnO^.'

Metodykaponlun

Przebieg reakcji rozkładu wody utlenionej według reakcji

HjOj HjOtI-j.Oj

możemy śledzić za pomocą miareczkowania nad* manganianem potasu w środowisku kwaśnym. Nadmanganian reaguje z wódą utlenioną wobec kwasów w myśl równania

2 MnO*+5H3O2+6 H+ -+ 2 Mn²⁺+50_a+8 H₂0

Reakcja prowadzi do całkowitego odbarwiania roz-| tworu i dzięki temu należy do najczulszych metod objętościowi analizy ilościowy.

Reakcję rozkładu H₂0₂ katalizuje bardzo wyraźnie Mn0₂, który można łatwo otrzymać w postaci roztworu koloidalnego, przez działanie na KMn0₄

wodą utlenioną w lekko alkalicznym środowisku:

2MnO; + 3H₂0₂ 7+ 2Mn0₂+30₂+2H₂0+20H-

Zadanie wykonujemy więc w ten sposób, źe do, boranowego roztworu buforowego zawierającego H₂0₂ dodajemy małą porcję KMn0₄, a następnie śledzimy zmianę stężenia H₂0₂ przez pobieranie próbek i miareczkowanie nadmanganianem w ośrodku silnie kwaśnym.

Wyponukeaie

Aparatura: stacja miareczkom, szkło laboratoryjne, ultratermostat

Odczynniki'. 0,02 n KMn0₄, roztwór buforowy (boranowy) o pH « 9,23, 3%-owy roztwór H_aO_a> 2n H₂S0₄.

.Wrkeuufe arian it

Do dwóch edenmajerek wlewamy po 50 cm³ buforu boranowego (pH -9,23), rozcieńczamy 150 cm³

• 445