274845128

B. Model kinetyczny nieodwracalnej reakcji enzymatycznej wg Michaelisa-Menten

Założenia modelu:

Powstanie kompleksu Enzym-Substrat (ES) jest koniecznym etapem katalizowanej enzymatycznie przemiany substratu S w produkt P. Reakcję charakteryzuje stała szybkości ki. Istnieją dwie drogi rozpadu kompleksu ES: 1) z odtworzeniem E i S, zachodząca ze stałą szybkości k₂ oraz 2) z rozpadem kompleksu ES do E i P, zachodząca ze stałą szybkości k_kal i ta przemiana jest wedle założeń nieodwracalna. W rzeczywistości ten ostatni warunek jest spełniony przy niskim stężeniu P.

k| k_kal

E + S <-► ES — E + P k₂

Wybrać File i New. Aby zbudować model spełniający powyższe założenia, po naciśnięciu przycisku Reactions wpisać równania kolejnych reakcji: E + S = ES i ES -> E + P, po wpisaniu każdej z reakcji nie należy zapomnieć o wciśnięciu przycisku Add. Dla obu reakcji w naszym modelu wybieramy typ kinetyki Mass action a wielkość wszystkich stałych kinetycznych określamy dla kolejnych wariantów a) na 1, b) na 2, c) na 2. Początkowe stężenia substratów i produktów określamy następująco: wariant a) S = 10, E = 1, ES = 0, P = 0; wariant b) S = 20, E = 1, ES = 0, P = 0; wariant c) S = 30, E = 1, ES = 0, P = 0. W zakładce Tasks zadajemy śledzenie zmian stężeń [S]_t [E], [ES], [P], (znajdujemy je w grupie metabolites katalogu transient concentrations) oraz początkowe stężenie substratu [S]i (znajdujemy je w grupie metabolites w katalogu initial concentrations) oraz czasu (Rys. 5.6). Czas zakończenia symulacji End Time - 25 oraz ilość punktów, dla których program dokona obliczeń, Points - 100. Należy pamiętać o pozostawieniu pola wyboru Steady State niezaznaczonego. Po zdefiniowaniu modelu oraz wybraniu parametrów pracy programu możemy przeprowadzić symulację. Zapytani o nazwę pliku, w jakim program ma zachować wynik symulacji, wpisujemy swoje nazwisko i kolejny numer symulacji. Aby obejrzeć wynik symulacji klikamy myszą na zakładkę Plot, otwierającą okno, w którym zadajemy sposób prezentacji wyników w postaci wykresu, zaznaczamy czas na osi X i stężenia wszystkich reagentów, czyli [E], [S], [ES], i [P], na osi Y. Zaznaczyć pole wyboru Key. Otrzymany wykres należy przerysować w odpowiednie pole arkusza sprawozdania.

Na poniższym przykładzie zobaczymy, jak różnią się krzywe progresji (krzywe obrazujące zależność ilości produktu od czasu), wykreślone dla różnych początkowych stężeń substratu.

Otworzyć zakładkę Tasks i kazać programowi rejestrować szybkości drugiej reakcji: - J(R2), określającej szybkość powstawania produktu J(R2) (po wciśnięciu Edit wybrać w rozwijalnym menu steps a następnie fluxes). Program Gepasi umożliwia automatyczne zmienianie wielkości jednego z parametrów. Aby tak uczynić, należy otworzyć zakładkę Scan, nacisnąć przycisk Enable (napis zmieni się na Disable) (Rys. 5.8). W lewym górnym oknie wyboru zaznaczyć initial concentrations, w prawym górnym [s]j i nacisnąć przycisk Add. Zadajemy wartości najniższą i najwyższą (Min = I i Max = 100) oraz Density (liczbę początkowych stężeń [s],, jaką program wykorzysta do symulacji = 20). Naciskamy przycisk Run i po otwarciu zakładki Plot! żądamy wykresu obrazującego zależność [p], od czasu oraz J(R2) od czasu oraz zaznaczamy opcję Multiplot. Wypełnić zadania określone w sprawozdaniu.

C. Model hamowania współzawodniczego

Kinetykę hamowania współzawodniczego można modelować za pomocą następujących reakcji: S + E = ES, ES -> E + P oraz E + I = El. W tym modelu inhibitor oddziałuje tylko z wolną postacią enzymu, a związanie substratu do enzymu związanego z inhibitorem jest niemożliwe.

Nacisnąć File oraz New. Zdefiniować następujące reakcje: S + E = ES, ES -> E + P oraz E + I = El. Określić kinetykę wszystkich reakcji jako Mass action, wszystkie stałe określić jako równe jedności. Określić stężenie początkowe [S] na 50, [P] na 0 i [I] na 0, [El] na 0, [ES] na 0, [E] na 1. Otworzyć zakładkę Tasks, nacisnąć Edit (por. rys. 5.6) i kazać programowi rejestrować czas: time, stężenia przejściowe: S, P, E, I, El, ES (znajdujemy je w grupie Metabolites w katalogu transient concentrations) oraz stężenie początkowe [S]j (znajdujemy je w grupie Metabolites w katalogu initial concentrations).