"ბორცვის კოეფიციენტი" ჟღერს ტერმინს, რომელიც ეხება კლასის ციცაბოობას. სინამდვილეში, ეს არის ბიოქიმიის ტერმინი, რომელიც ეხება მოლეკულების შეკავშირების ქცევას, ჩვეულებრივ ცოცხალ სისტემებში. ეს არის ერთეულის რიცხვი (ანუ მას არ აქვს ზომის ერთეული, მაგალითად მეტრი წამში ან გრადუსი გრამზე), რომელიც კორელაციაშიათანამშრომლობაგამოკვლეულ მოლეკულებს შორის სავალდებულო კავშირის. მისი მნიშვნელობა განისაზღვრება ემპირიულად, რაც ნიშნავს, რომ იგი შეფასებულია ან გამომდინარეობს დაკავშირებული მონაცემების გრაფიკიდან, ვიდრე თვითონ გამოიყენება ამ მონაცემების წარმოებაში.
სხვანაირად რომ ვთქვათ, გორაკის კოეფიციენტი არის ზომა, თუ რამდენად გადადის სავალდებულო ქცევა ორ მოლეკულს შორისჰიპერბოლურიურთიერთობა მოსალოდნელია ისეთ სიტუაციებში, როდესაც სავალდებულო სიჩქარე და შემდგომი რეაქცია წყვილ მოლეკულებს შორის (ხშირად ფერმენტი და მისი სუბსტრატი) თავდაპირველად ძალიან სწრაფად იზრდება სუბსტრატის კონცენტრაციის გაზრდით, სანამ სიჩქარე-კონცენტრაციის მრუდი გაბრტყელდება და მიუახლოვდება თეორიულ მაქსიმუმს საკმაოდ დაუღალავად იქ ასეთი ურთიერთობის გრაფიკი უფრო წააგავს წრის ზედა მარცხენა კვადრატს. ამის ნაცვლად არის მაღალი Hill კოეფიციენტებით რეაქციების სიჩქარე-კონცენტრაციის მრუდის გრაფიკები
სიგმოიდური, ან s- ფორმის.აქ ბევრი რამის მოსაშორებელია, რაც შეეხება Hill- ის კოეფიციენტის საფუძველს და მასთან დაკავშირებულ ტერმინებს, თუ როგორ უნდა განისაზღვროს მისი მნიშვნელობა მოცემულ სიტუაციაში.
ფერმენტის კინეტიკა
ფერმენტები არის ცილები, რომლებიც უზარმაზარი რაოდენობით ზრდის კონკრეტული ბიოქიმიური რეაქციების სიჩქარეს, რაც მათ საშუალებას აძლევს, იმოძრაონ ათასობითჯერ უფრო სწრაფად და ათასობით ტრილიონჯერ უფრო სწრაფად. ეს ცილები ამას აკეთებენ აქტივაციის ენერგიის შემცირებითეა ეგზოთერმული რეაქციების. ეგზოთერმული რეაქცია არის ის, როდესაც სითბოს ენერგია გამოიყოფა და, შესაბამისად, მიმდინარეობს ყოველგვარი გარეგანი დახმარების გარეშე. მიუხედავად იმისა, რომ ამ რეაქციებში პროდუქტებს უფრო დაბალი ენერგია აქვთ, ვიდრე რეაქტორებს, ამასთან, იქ მისასვლელი ენერგიული გზა, როგორც წესი, არ არის მყარი დაღმავალი ფერდობზე. ამის ნაცვლად, არსებობს "ენერგეტიკული კეხი", რომლის გადასალახად არის წარმოდგენილიეა.
წარმოიდგინეთ, როგორ მოძრაობთ აშშ – ს ინტერიერიდან, ზღვის დონიდან დაახლოებით 1000 ფუტზე, ლოს – ანჯელესში, რომელიც წყნარ ოკეანეზეა და აშკარად ზღვის დონიდან. თქვენ უბრალოდ არ შეგიძლიათ ნაპირები ნებრასკიდან კალიფორნიამდე, რადგან მათ შორის მდებარეობს კლდოვანი მთები, გზატკეცილები რომელიც ზღვის დონიდან 5000 მეტრზე მაღლა ადის - და ზოგიერთ წერტილში, მაგისტრალები ზღვის დონიდან 11000 ფუტზე ადის დონის ამ ჩარჩოში, იფიქრეთ ფერმენტზე, როგორც ისეთ რამეზე, რაც მნიშვნელოვნად შეამცირებს კოლორადოს მთის მწვერვალების სიმაღლეს და მთელ მოგზაურობას ნაკლებად შრომატევადი გახდის.
ყველა ფერმენტი სპეციფიკურია კონკრეტული რეაქტორისთვის, რომელსაც ეწოდება ასუბსტრატიამ კონტექსტში. ამ გზით, ფერმენტი გასაღებს ჰგავს, ხოლო მისთვის დამახასიათებელი სუბსტრატი იმ საკეტს ჰგავს, რომლის გასაღებაც გამორჩეულად შექმნილია. ურთიერთობა სუბსტრატებს (S), ფერმენტებს (E) და პროდუქტებს (P) შორის სქემატურად შეიძლება წარმოდგენილი იყოს:
\ text {E} + \ text {S} \ text {ES} \ text {E} + \ text {P}
ორმხრივი ისარი მარცხნივ მიუთითებს, რომ როდესაც ფერმენტი უკავშირდება თავის "მინიჭებულ" სუბსტრატს, ის შეიძლება გახდეს შეუზღუდავი ან რეაქციამ შეიძლება გამოიწვიოს და გამოიწვიოს პროდუქტი (s) პლუს ფერმენტი თავდაპირველი ფორმით (ფერმენტები მხოლოდ დროებით იცვლება კატალიზების დროს რეაქციები). მეორეს მხრივ, ცალმხრივი ისარი მიუთითებს ამ რეაქციების პროდუქტებზე არასოდეს დაერთოთ ფერმენტს, რომელიც დაეხმარა მათ შექმნას მას შემდეგ, რაც ES კომპლექსი გამოიყოფა მის კომპონენტად ნაწილები
ფერმენტის კინეტიკა აღწერს რამდენად სწრაფად მიმდინარეობს ეს რეაქციები დასრულებამდე (ანუ რამდენად სწრაფად) პროდუქტი წარმოიქმნება (როგორც არსებული ფერმენტისა და სუბსტრატის კონცენტრაციის ფუნქცია, დაწერილი [E] და [S]. ბიოქიმიკოსებმა მოიფიქრეს ამ მონაცემების მრავალფეროვანი გრაფიკი, რათა მათ რაც შეიძლება ვიზუალურად გააზრებული გახადონ.
მიქაელის-მენთენის კინეტიკა
ფერმენტ-სუბსტრატის წყვილების უმეტესობა ემორჩილება მარტივ განტოლებას, რომელსაც მაიკლისი-მენტენის ფორმულა ეწოდება. ზემოხსენებულ ურთიერთობაში სამი განსხვავებული რეაქცია ხდება: E და S აერთიანებს an- ს ES კომპლექსი, ES- ის დისოციაცია მის შემადგენელ E და S და ES- ის E და E გადაქცევა პ. ამ სამი რეაქციიდან თითოეულს აქვს საკუთარი სიჩქარის მუდმივა, რომლებიც არისკ1, კ-1 დაკ2, ამ თანმიმდევრობით.
პროდუქტის გამოჩენის სიჩქარე პროპორციულია ამ რეაქციის სიჩქარის მუდმივთან,კ2და ფერმენტ-სუბსტრატის კომპლექსის კონცენტრაცია, რომელიც ნებისმიერ დროს არსებობს, [ES]. მათემატიკურად წერია:
\ frac {dP} {dt} = k_2 [\ text {ES}]
ამის მარჯვენა მხარე შეიძლება გამოიხატოს [E] და [S] - ით. დერივაცია არ არის მნიშვნელოვანი ამჟამინდელი მიზნებისათვის, მაგრამ ეს საშუალებას იძლევა გამოთვალოთ განაკვეთის განტოლება:
\ frac {dP} {dt} = \ frac {k_2 [\ text {E}] _ 0 [\ text {S}]} {K_m + [\ text {S}]}
ანალოგიურად, რეაქციის სიჩქარევმოცემულია:
V = \ frac {V_ {max} [\ text {S}]} {K_m + [\ text {S}]}
მიქაელის მუდმივიკმ წარმოადგენს სუბსტრატის კონცენტრაციას, რომელზეც სიჩქარე მიდის თავის თეორიულ მაქსიმალურ მნიშვნელობამდე.
Lineweaver-Burk განტოლება და შესაბამისი ნაკვეთი არის ამის გამოხატვის ალტერნატიული გზა ინფორმაცია და მოსახერხებელია, რადგან მისი გრაფიკი უფრო სწორი ხაზია ვიდრე ექსპონენციალური ან ლოგარითმული მრუდი. ეს არის მიქაელისი-მენტენის განტოლების ორმხრივი:
\ frac {1} {V} = \ frac {K_m + [\ text {S}]} {V_ {max} [\ text {S}]} = \ frac {K_m} {V_ {max} [\ text {S }]} + \ frac {1} {V_ {max}}
თანამშრომლობის სავალდებულოობა
ზოგიერთი რეაქცია განსაკუთრებით არ ემორჩილება მიქაელისი-მენტენის განტოლებას. ეს იმიტომ ხდება, რომ მათ სავალდებულო გავლენას ახდენს ფაქტორები, რომლებსაც განტოლება არ ითვალისწინებს.
ჰემოგლობინი არის სისხლის წითელი უჯრედების ცილა, რომელიც უკავშირდება ჟანგბადს (O2) ფილტვებში და გადაჰყავს ქსოვილებში, რომლებიც მას სუნთქვისთვის საჭიროებს. ჰემოგლობინის A (HbA) გამოჩენილი თვისებაა ის, რომ იგი მონაწილეობს O– სთან თანამშრომლობის პროცესში2. ეს არსებითად ნიშნავს, რომ ძალიან მაღალ O2 კონცენტრაციებში, მაგალითად, ფილტვებში, HbA გაცილებით მაღალია სინდრომის მიმართ სატრანსპორტო ცილა, რომელიც ემორჩილება ჩვეულებრივ ჰიპერბოლურ ცილა-ნაერთს (მიოგლობინი არის ამის მაგალითი) ცილა). ძალიან დაბალი O2 კონცენტრაციებში, HbA– ს გაცილებით ნაკლები დამოკიდებულება აქვს O– ს მიმართ2 ვიდრე სტანდარტული სატრანსპორტო ცილა. ეს ნიშნავს, რომ HbA მოუთმენლად ტრიალებს ო2 სადაც იგი მრავლადაა და ისეთივე მონდომებით ითხოვს მას იქ, სადაც მწირია - ზუსტად ის, რაც ჟანგბადის გადამტან ცილაშია საჭირო. ამის შედეგად ხდება სიგმოიდური სავალდებულო და წნევის მრუდი, რომელიც ჩანს HbA და O– ით2, ევოლუციური სარგებელი, რომლის გარეშეც ცხოვრება, რა თქმა უნდა, არსებითად ნაკლები ენთუზიაზმით მიმდინარეობდა.
ჰილის განტოლება
1910 წელს არჩიბალდ ჰილმა შეისწავლა O– ს კინემატიკა2-ჰემოგლობინის სავალდებულოა. მან შემოგვთავაზა, რომ Hb– ს აქვს დამაკავშირებელი საიტების გარკვეული რაოდენობა,ნ:
P + n \ text {L} P \ text {L} _n
Აქ,პწარმოადგენს O- ს წნევას2 და L შემოკლებულია ლიგანდს, რაც ნიშნავს ყველაფერს, რაც მონაწილეობას იღებს მონაწილეობაში, მაგრამ ამ შემთხვევაში იგი ეხება Hb- ს. გაითვალისწინეთ, რომ ეს მსგავსია სუბსტრატ-ფერმენტ-პროდუქტის ზემოთ მოცემული განტოლების ნაწილისა.
დისოციაციის მუდმივაკდ რეაქციისთვის დაწერილია:
\ frac {[P] [\ text {L}] ^ n} {[P \ text {L} _n]}
ვინაიდან ოკუპირებული სავალდებულო საიტების ნაწილიϴ, რომელიც მერყეობს 0-დან 1.0-მდე, მოცემულია შემდეგით:
ϴ = \ frac {[\ text {L}] ^ n} {K_d + [\ text {L}] ^ n}
ამ ყველაფრის ერთად დაყენება იძლევა ჰილის განტოლების ერთ – ერთ ფორმას:
\ log \ bigg (\ frac {ϴ} {1- ϴ} \ bigg) = n \ log p \ text {O} _2 - \ log P_ {50}
სადპ50 არის წნევა, რომელზეც O ნახევარია2 Hb- ზე სავალდებულო ადგილები დაკავებულია.
გორაკის კოეფიციენტი
ზემოთ მოცემული Hill განტოლების ფორმა ზოგადი ფორმისაა
y = mx + b
ასევე ცნობილია როგორც ფერდობზე გადაკვეთის ფორმულა. ამ განტოლებაშიმხაზის დახრაა დაბარის ღირებულებაyრომელზედაც გრაფიკი, სწორი ხაზი, კვეთსy-აქსი. ამრიგად, ჰილის განტოლების დახრილობა უბრალოდ არისნ. ამას ეწოდება Hill კოეფიციენტი ანნჰ. მიოგლობინისთვის მისი ღირებულებაა 1, რადგან მიოგლობინი არ უკავშირდება O– ს კოოპერაციულად2. HbA- სთვის ის 2.8-ია. რაც უფრო მაღალიანჰ, მით უფრო სიგმოიდულია შესწავლილი რეაქციის კინეტიკა.
შემოწმების შედეგად უფრო ადვილია განისაზღვროს გორაკის კოეფიციენტი, ვიდრე საჭირო გამოთვლების გაკეთება და, როგორც წესი, მიახლოებაც საკმარისია.
