Уравнения Михаэлиса – Ментен и Моно, кинетические модели различных ферментаций, соотношения для кинетических параметров роста

Август 9, 2022

Главная
Биология
Уравнения Михаэлиса – Ментен и Моно, кинетические модели различных ферментаций, соотношения для кинетических параметров роста

Содержание

2. Модели описания кинетики ферментативных реакций 1. Фермент и субстрат образуют фермент-субстратный комплекс за счет сил физической
3. 3. Определение константы диссоциации фермент-субстратного комплекса Ks = (3) где, Ks - константа диссоциации (равновесия) [E0]=
4. V = (7) или, принимая Ks = Km при k+2 ‹ k+1 V= = (8) Уравнение
5. Рис. 1 График зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата при постоянной концентрации фермента (Михаэлис-Ментен (7))
6. (9) Уравнение Лайнуивера-Берка
7. Уравнение Моно описывает зависимость скорости роста микроорганизмов от концентрации субстрата и идентично уравнению Михаэлис-Ментен (8) (10)
8. Кинетические показатели параметров роста клетки 1. Общая скорость роста клетки (12) 2. Удельная скорость роста клетки
9. (18) Уравнение экспоненциального роста ■ удельная скорость роста (µ) связана со временем удвоения массы клеток td
10. Кинетические модели различных ферментаций ○ Простые реакции – этот вид ферментативной кинетики, распадается на две –
11. ○ Одновременные реакции – реакции, при которых образуется более одного продукта и относительные скорости образования этих
12. ○ Последовательные реакции – это реакции, в которых отдельный промежуточный продукт накапливается в каком-либо количестве перед
13. ○ Ступенчатые реакции - представляют собой две простые реакции, которые могут регулироваться индукцией фермента Рис. 6.
14. ○ Сложные реакции – реакции, при которых энзиматический процесс включает комбинацию реакций Рис. 7. Образование пенициллина
16. Скачать презентацию

Слайд 2

Модели описания кинетики ферментативных реакций
1. Фермент и субстрат образуют фермент-субстратный комплекс

за счет сил физической природы. В дальнейшем при распаде фермент-субстратного комплекса высвобождается фермент и продукт.
(1)
где ,Е - фермент, Р- продукт, S - субстрат, ES - фермент— субстратный комплекс, реакция образования которого обратима и характеризуется константами К1– константа скорости прямой реакции, К-1 – константа скорости обратной реакции, K+2 - константа скорости реакции
2. Концентрация субстрата выше концентрации фермента, поэтому при
[Р = 0], [ES] – const
V = K+2[ES] (2)
где, V – скорость образования продукта

Слайд 3

3. Определение константы диссоциации фермент-субстратного комплекса Ks = (3) где, Ks

- константа диссоциации (равновесия)

[E0]= [E] + [ES] или [E] = [E0] – [ES] (4)
где, [E0]- общая концентрация фермента, [E] – концентрация свободного фермента
[ES] – фермент связанный в комплекс
из уравнения (3) [ES] =
подставляем значения [E] = [E0] – [ES] из (4), получаем
[ES] Ks =[E0] [S] - [ES] [S] или [ES] = (5)
подставляем выражение (5) в V = K+2[ES] (2), получаем
V = (6)
где, K+2 [E0] – максимальная скорость достигаемая когда весь фермент связан в комплекс

Слайд 4

V = (7) или, принимая Ks = Km при k+2

‹ k+1

V= = (8)
Уравнение Михаэлис-Ментен
где, Km = Ks - мера сродства фермента к субстрату
Km константа Михаэлиса-Ментен

Слайд 5

Рис. 1 График зависимости скорости ферментативной реакции от
концентрации субстрата при

постоянной концентрации
фермента (Михаэлис-Ментен (7))
а - реакция первого порядка (при [ S ] < Кm скорость реакции пропорциональна концентрации субстрата)
б - реакция смешанного порядка
в - реакция нулевого порядка, когда v = Vmax и скорость реакции не зависит от концентрации субстрата

Слайд 6

(9)
Уравнение Лайнуивера-Берка

Слайд 7

Уравнение Моно описывает зависимость скорости роста микроорганизмов от

концентрации субстрата и идентично уравнению
Михаэлис-Ментен (8)
(10) (11)
Уравнение Моно
где, µ - удельная скорость роста; µm - максимальная величина удельной
скорости роста; Ks – концентрация субстрата, при которой удельная
скорость роста равна ½ максимальной (константа насыщения).
Рис. 3. Зависимость удельной скорости роста от концентрации субстрата по
модели Моно

Слайд 8

Кинетические показатели параметров роста клетки
1. Общая скорость роста клетки
(12)
2.

Удельная скорость роста клетки
(13)
где µ = const (14)
lnX = lnX0 + µt (15)
где X0 – концентрация биомассы при t = 0
(16)
X = X0eµt (17)
Выражение (17) экспоненциального роста

Слайд 9

(18) Уравнение экспоненциального роста
■ удельная скорость роста (µ) связана

со временем удвоения массы клеток td соотношением
X = 2X0 и t = td (19)
тогда: td = ln 2/µ = 0,693/µ
известно, dX/dt = µX
Из уравнения (10) Моно получаем выражение для случая роста клетки
(20)

Слайд 10

Кинетические модели различных ферментаций
○ Простые реакции – этот вид ферментативной кинетики,

распадается на
две – сопряженные и несопряженные с ростом реакции
Рис.4 Простая реакция: рост Acetobacter cloacae
схематическое изображение данных Пирта
где, 1 – углерод потребленной глюкозы; 2 – углерод клеток

Слайд 11

○ Одновременные реакции – реакции, при которых образуется более одного продукта

и относительные скорости образования этих продуктов изменяются в зависимости от концентрации питательных веществ
Рис. 5. Одновременная реакция превращения сахара в клеточный белок и
клеточный жир во время роста Rhodotorula glutinis;
схематическое изображение данных Энебо
где, 1 – сахар, 2 – биомасса клеток, 3 – клеточный жир, 4 – клеточный белок

Слайд 12

○ Последовательные реакции – это реакции, в которых отдельный промежуточный продукт

накапливается в каком-либо количестве перед тем как образуется конечный продукт
Рис. 5. Последовательная реакция превращения глюкозы в глюконовую
кислоту Pseudomonas ovalis схематическое изображение данных
Рейли и Хемфри
где, 1 – глюкоза, 2 - глюконовая кислота, 3 – глюконолактон

Слайд 13

○ Ступенчатые реакции - представляют собой две простые реакции, которые могут

регулироваться индукцией фермента
Рис. 6. Ступенчатая реакция: диауксия роста E. coli при двойном окислении;
схематическое изображение данных Моно

Слайд 14

○ Сложные реакции – реакции, при которых энзиматический процесс включает комбинацию

реакций
Рис. 7. Образование пенициллина в синтетической среде с постоянной
подачей глюкозы (концентрации отмечены по той же шкале);
схематическое изображение данных, опубликованных Хослером
и Дженсоном
где, 1 – мицелиальный азот, 2 – пенициллин, 3 – добавленный сахар

Уравнения Михаэлиса – Ментен и Моно, кинетические модели различных ферментаций, соотношения для кинетических параметров роста

Содержание

Модели описания кинетики ферментативных реакций1. Фермент и субстрат образуют фермент-субстратный комплекс

3. Определение константы диссоциации фермент-субстратного комплекса Ks = (3) где, Ks

V = (7) или, принимая Ks = Km при k+2

Рис. 1 График зависимости скорости ферментативной реакции от концентрации субстрата при

(9) Уравнение Лайнуивера-Берка