Cómo encontrar el coeficiente de colina

"Coeficiente de colina" suena como un término que se refiere a la pendiente de una pendiente. De hecho, es un término en bioquímica que se relaciona con el comportamiento de la unión de moléculas, generalmente en sistemas vivos. Es un número sin unidades (es decir, no tiene unidades de medida como metros por segundo o grados por gramo) que se correlaciona con elcooperatividadde la unión entre las moléculas bajo examen. Su valor se determina empíricamente, lo que significa que se estima o se deriva de un gráfico de datos relacionados en lugar de utilizarse para ayudar a generar dichos datos.

Dicho de otra manera, el coeficiente de Hill es una medida del grado en que el comportamiento de unión entre dos moléculas se desvía delhiperbólicorelación esperada en tales situaciones, donde la velocidad de unión y la reacción subsiguiente entre un par de moléculas (a menudo una enzima y su sustrato) inicialmente aumenta muy rápidamente con el aumento de la concentración de sustrato antes de que la curva de velocidad frente a concentración se aplana y se acerque a un máximo teórico sin llegar a allí. El gráfico de tal relación se parece bastante al cuadrante superior izquierdo de un círculo. Las gráficas de las curvas de velocidad versus concentración para reacciones con altos coeficientes de Hill son en cambio

Hay mucho que desglosar aquí con respecto a la base del coeficiente de Hill y los términos relacionados y cómo determinar su valor en una situación determinada.

Las enzimas son proteínas que aumentan la velocidad de reacciones bioquímicas particulares en cantidades enormes, permitiéndoles proceder desde miles de veces más rápido hasta miles de billones de veces más rápido. Estas proteínas hacen esto reduciendo la energía de activación.mi​_a de reacciones exotérmicas. Una reacción exotérmica es aquella en la que se libera energía térmica y, por lo tanto, tiende a desarrollarse sin ninguna ayuda externa. Aunque los productos tienen una energía más baja que los reactivos en estas reacciones, sin embargo, el camino energético para llegar allí no suele ser una pendiente descendente constante. En cambio, hay una "joroba de energía" que superar, representada pormi​_a.

Imagínese conduciendo desde el interior de los EE. UU., A unos 1,000 pies sobre el nivel del mar, hasta Los Ángeles, que está en el Océano Pacífico y claramente al nivel del mar. No se puede simplemente atravesar la costa de Nebraska a California, porque en el medio se encuentran las Montañas Rocosas, las carreteras que cruzan que ascienden a más de 5,000 pies sobre el nivel del mar, y en algunos lugares, las carreteras suben hasta 11,000 pies sobre el nivel del mar nivel. En este marco, piense en una enzima como algo capaz de reducir considerablemente la altura de los picos de las montañas en Colorado y hacer que todo el viaje sea menos arduo.

Cada enzima es específica para un reactivo en particular, llamadosustratoen este contexto. De esta manera, una enzima es como una llave y el sustrato para el que es específica es como la cerradura para la que la llave está diseñada exclusivamente para abrir. La relación entre sustratos (S), enzimas (E) y productos (P) se puede representar esquemáticamente por:

La flecha bidireccional de la izquierda indica que cuando una enzima se une a su sustrato "asignado", puede soltarse o desaparecer. La reacción puede continuar y dar como resultado productos más la enzima en su forma original (las enzimas solo se modifican temporalmente mientras catalizan reacciones). La flecha unidireccional de la derecha, por otro lado, indica que los productos de estas reacciones nunca se unan a la enzima que ayudó a crearlos una vez que el complejo ES se separa en su componente partes.

La cinética enzimática describe la rapidez con la que estas reacciones se completan (es decir, la rapidez se genera el producto (en función de la concentración de enzima y sustrato presente, escrito [E] y [S]. Los bioquímicos han creado una variedad de gráficos de estos datos para que sean lo más visualmente significativos posible.

La mayoría de los pares enzima-sustrato obedecen a una ecuación simple llamada fórmula de Michaelis-Menten. En la relación anterior, se producen tres reacciones diferentes: La combinación de E y S en una ES complejo, la disociación de ES en sus constituyentes E y S, y la conversión de ES en E y pag. Cada una de estas tres reacciones tiene su propia constante de velocidad, que sonk​₁, ​k​_-1 yk​₂, en ese orden.

La velocidad de aparición del producto es proporcional a la velocidad constante de esa reacción,k​₂, ya la concentración de complejo enzima-sustrato presente en cualquier momento, [ES]. Matemáticamente, esto está escrito:

El lado derecho de esto se puede expresar en términos de [E] y [S]. La derivación no es importante para los propósitos actuales, pero esto permite el cálculo de la ecuación de velocidad:

De manera similar, la velocidad de la reacciónVes dado por:

La constante de MichaelisK​_metro representa la concentración de sustrato a la que la tasa avanza a su valor máximo teórico.

La ecuación de Lineweaver-Burk y la gráfica correspondiente es una forma alternativa de expresar el mismo información y es conveniente porque su gráfica es una línea recta en lugar de una exponencial o curva logarítmica. Es el recíproco de la ecuación de Michaelis-Menten:

Algunas reacciones, en particular, no obedecen a la ecuación de Michaelis-Menten. Esto se debe a que su unión está influenciada por factores que la ecuación no tiene en cuenta.

La hemoglobina es la proteína de los glóbulos rojos que se une al oxígeno (O₂) en los pulmones y lo transporta a los tejidos que lo requieren para la respiración. Una propiedad sobresaliente de la hemoglobina A (HbA) es que participa en la unión cooperativa con O₂. Esto esencialmente significa que a muy alto O₂ concentraciones, como las que se encuentran en los pulmones, la HbA tiene una afinidad mucho mayor por el oxígeno que un estándar proteína de transporte que obedece a la habitual relación hiperbólica proteína-compuesto (la mioglobina es un ejemplo de tal proteína). A muy bajo O₂ concentraciones, sin embargo, la HbA tiene una afinidad mucho menor por O₂ que una proteína de transporte estándar. Esto significa que la HbA devora ansiosamente O₂ donde es abundante y con el mismo entusiasmo lo abandona donde escasea, exactamente lo que se necesita en una proteína transportadora de oxígeno. Esto da como resultado la curva de unión sigmoidea frente a presión observada con HbA y O₂, un beneficio evolutivo sin el cual la vida ciertamente avanzaría a un ritmo sustancialmente menos entusiasta.

En 1910, Archibald Hill exploró la cinemática de O₂-Unión de hemoglobina. Propuso que la Hb tiene un número específico de sitios de unión,​norte​​:

Aquí,PAGrepresenta la presión de O₂ y L es la abreviatura de ligando, que significa cualquier cosa que participe en la unión, pero en este caso se refiere a Hb. Tenga en cuenta que esto es similar a parte de la ecuación sustrato-enzima-producto anterior.

La constante de disociaciónK​_D para una reacción se escribe:

Considerando que la fracción de sitios de unión ocupadosϴ, que va de 0 a 1,0, viene dado por:

Poniendo todo esto junto da una de las muchas formas de la ecuación de Hill:

DóndePAG​₅₀ es la presión a la que la mitad del O₂ los sitios de unión a la Hb están ocupados.

La forma de la ecuación de Hill proporcionada anteriormente es de la forma general

también conocida como fórmula pendiente-intersección. En esta ecuación,metroes la pendiente de la recta yBes el valor deyen el que el gráfico, una línea recta, cruza ely-eje. Por tanto, la pendiente de la ecuación de Hill es simplementenorte. Esto se llama coeficiente de Hill onorte​​_H. Para la mioglobina, su valor es 1 porque la mioglobina no se une de manera cooperativa a O₂. Para HbA, sin embargo, es 2.8. Cuanto mayor sea elnorte​​_H, más sigmoidea es la cinética de la reacción en estudio.

El coeficiente de Hill es más fácil de determinar a partir de una inspección que mediante los cálculos necesarios, y una aproximación suele ser suficiente.