„Kalvos koeficientas“ skamba kaip terminas, susijęs su pažymio statumu. Tiesą sakant, tai biochemijos terminas, susijęs su molekulių rišimosi elgsena, paprastai gyvenamosiose sistemose. Tai yra vienetinis skaičius (tai yra, jis neturi matavimo vienetų, tokių kaip metrai per sekundę ar laipsniai už gramą), kuris koreliuoja su skaičiumikooperatyvasjungimosi tarp tiriamų molekulių. Jo vertė nustatoma empiriškai, tai reiškia, kad ji yra įvertinta arba gaunama iš susijusių duomenų diagramos, o ne naudojama pačiam tokiems duomenims generuoti.
Kitaip tariant, Hillo koeficientas yra matas, kiek jungimosi elgesys tarp dviejų molekulių skiriasi nuohiperbolinistikėtinas santykis tokiose situacijose, kai iš pradžių molekulių poros (dažnai fermento ir jo substrato) jungimosi greitis ir paskesnė reakcija kyla labai greitai, didėjant substrato koncentracijai, kol greičio ir koncentracijos kreivė išsilygina ir artėja prie teorinio maksimumo, visiškai negaudama ten. Tokio ryšio grafikas labiau primena viršutinį kairįjį apskritimo kvadrantą. Greičio ir koncentracijos kreivių grafikai reakcijoms su dideliais Hill koeficientais yra
Čia yra daug ką išpakuoti dėl Hillo koeficiento pagrindo ir susijusių terminų bei apie tai, kaip elgtis nustatant jo vertę tam tikroje situacijoje.
Fermentų kinetika
Fermentai yra baltymai, kurie labai padidina tam tikrų biocheminių reakcijų greitį, leidžiant jiems judėti nuo tūkstančių kartų greičiau iki tūkstančių trilijonų kartų greičiau. Šie baltymai tai daro mažindami aktyvacijos energijąEa egzoterminių reakcijų. Egzoterminė reakcija yra tokia, kai išsiskiria šilumos energija, todėl ji linkusi vykti be jokios pašalinės pagalbos. Nors produktų energija yra mažesnė nei šių reakcijų reagentų, vis dėlto energetinis kelias ten patekti nėra pastovus nuolydis žemyn. Vietoj to yra „energijos kupra“, kuriai įveikti atstovaujaEa.
Įsivaizduokite, kad važiuojate iš JAV vidaus, apie 1000 pėdų virš jūros lygio, į Los Andželą, esantį Ramiajame vandenyne ir aiškiai jūros lygyje. Negalite tiesiog pakrantėje nuo Nebraskos iki Kalifornijos, nes tarp jų slypi Uoliniai kalnai, magistralės sankryža kurie pakyla iki gerokai daugiau nei 5000 pėdų virš jūros lygio - o kai kuriose vietose greitkeliai pakyla iki 11 000 pėdų virš jūros lygiu. Atsižvelgdami į tai, pagalvokite apie fermentą kaip apie tai, kas gali labai sumažinti tų Kolorado kalnų viršūnių aukštį ir padaryti visą kelionę mažiau sunkią.
Kiekvienas fermentas yra specifinis tam tikram reagentui, vadinamam asubstratasšiame kontekste. Tokiu būdu fermentas yra tarsi raktas, o substratas, kuriam jis yra specifinis, yra kaip spyna, kuriai raktas yra unikaliai atidarytas. Santykį tarp substratų (S), fermentų (E) ir produktų (P) schematiškai galima pavaizduoti taip:
\ text {E} + \ text {S} ⇌ \ text {ES} → \ text {E} + \ text {P}
Dvikryptė rodyklė kairėje rodo, kad fermentui prisijungus prie „priskirtojo“ substrato, jis gali arba nesurišti, arba reakcija gali vykti ir sukelti produktą (-us) bei fermentą jo pradine forma (fermentai yra tik laikinai modifikuojami katalizuojant reakcijos). Kita vertus, vienakryptė rodyklė dešinėje rodo, kad šių reakcijų produktai niekada nesijungia su fermentu, kuris padėjo juos sukurti, kai ES kompleksas išsiskiria į jo komponentą dalys.
Fermentų kinetika apibūdina, kaip greitai šios reakcijos baigiasi (ty kaip greitai susidaro produktas (priklausomai nuo esamo fermento ir substrato koncentracijos, parašyta [E] ir [S]. Biochemikai parengė įvairius šių duomenų grafikus, kad jie būtų kuo vizualiai prasmingesni.
Michaelis-Menten kinetika
Dauguma fermentų ir substratų porų laikosi paprastos lygties, vadinamos Michaelis-Menten formulė. Pirmiau minėtuose santykiuose vyksta trys skirtingos reakcijos: E ir S sujungimas į ES kompleksas, ES disociacija į sudedamąsias dalis E ir S ir ES pavertimas E ir S P. Kiekviena iš šių trijų reakcijų turi savo greičio konstantą, kuri yrak1, k-1 irk2, ta tvarka.
Produkto atsiradimo greitis yra proporcingas tos reakcijos greičio konstantai,k2ir į bet kuriuo metu esančio fermento-substrato komplekso koncentraciją [ES]. Matematiškai tai parašyta:
\ frac {dP} {dt} = k_2 [\ text {ES}]
Dešinioji jo pusė gali būti išreikšta [E] ir [S]. Išvestis nėra svarbi dabartiniais tikslais, tačiau tai leidžia apskaičiuoti normos lygtį:
\ frac {dP} {dt} = \ frac {k_2 [\ text {E}] _ 0 [\ text {S}]} {K_m + [\ text {S}]}
Panašiai ir reakcijos greitisVsuteikia:
V = \ frac {V_ {max} [\ text {S}]} {K_m + [\ text {S}]}
Michaelio konstantaK.m reiškia substrato koncentraciją, kuriai esant greičiui, pasiekiama didžiausia teorinė vertė.
„Lineweaver-Burk“ lygtis ir atitinkamas siužetas yra alternatyvus būdas tai išreikšti informacijos ir yra patogu, nes jos grafikas yra tiesi, o ne eksponentinė arba logaritminė kreivė. Tai yra Michaelio-Menten lygties abipusis skaičius:
\ frac {1} {V} = \ frac {K_m + [\ text {S}]} {V_ {max} [\ text {S}]} = \ frac {K_m} {V_ {max} [\ text {S }]} + \ frac {1} {V_ {max}}
Kooperatyvo įrišimas
Kai kurios reakcijos ypač nepaklūsta Michaelio-Menten lygčiai. Taip yra todėl, kad jų susiejimui įtakos turi veiksniai, į kuriuos lygtyje neatsižvelgiama.
Hemoglobinas yra raudonųjų kraujo kūnelių baltymas, kuris jungiasi su deguonimi (O2) plaučiuose ir perneša į audinius, kuriems reikalingas kvėpavimas. Išskirtinė hemoglobino A (HbA) savybė yra ta, kad jis dalyvauja bendradarbiaujant su O2. Tai iš esmės reiškia, kad esant labai dideliam O2 koncentracijos, tokios kaip susiduriama plaučiuose, HbA afinitetas deguoniui yra daug didesnis nei standartinis transportinis baltymas, paklūstantis įprastam hiperboliniam baltymų ir junginių santykiui (mioglobinas yra tokio pavyzdys baltymas). Esant labai žemai O2 koncentracijos, tačiau HbA turi daug mažesnį afinitetą O2 nei standartinis transportinis baltymas. Tai reiškia, kad HbA nekantriai ėda O2 kur jo gausu ir taip pat noriai atsisako ten, kur jo trūksta - būtent to, ko reikia deguonies transportavimo baltymams. Dėl to gaunama sigmoidinio rišimosi ir slėgio kreivė, matoma naudojant HbA ir O2, evoliucinė nauda, be kurios gyvenimas tikrai vyktų gerokai mažiau entuziastingai.
Kalno lygtis
1910 m. Archibaldas Hillas tyrinėjo O kinematiką2- jungiasi prie hemoglobino. Jis pasiūlė, kad Hb turėtų konkretų surišimo vietų skaičių,n:
P + n \ text {L} ⇌ P \ text {L} _n
ČiaPreiškia O slėgį2 ir L yra trumpas ligandas, o tai reiškia viską, kas dalyvauja jungiantis, tačiau šiuo atveju tai reiškia Hb. Atkreipkite dėmesį, kad tai panašu į dalį aukščiau esančios substrato-fermento-produkto lygties.
Disociacijos konstantaK.d reakcijai parašyta:
\ frac {[P] [\ text {L}] ^ n} {[P \ text {L} _n]}
Tuo tarpu užimtų privalomų vietų dalisϴ, kuris svyruoja nuo 0 iki 1,0, pateikia:
ϴ = \ frac {[\ text {L}] ^ n} {K_d + [\ text {L}] ^ n}
Visa tai sujungus, gaunama viena iš daugelio Hill lygties formų:
\ log \ bigg (\ frac {ϴ} {1- ϴ} \ bigg) = n \ log p \ text {O} _2 - \ log P_ {50}
KurP50 yra slėgis, kuriam esant pusė O2 surišimo vietos Hb yra užimtos.
Kalno koeficientas
Aukščiau pateikta Hill lygties forma yra bendros formos
y = mx + b
taip pat žinomas kaip nuolydžio perėmimo formulė. Šioje lygtyjemyra tiesės nuolydis irbyra vertėykurioje grafikas, tiesi linija, kertay- ašis. Taigi Hill lygties nuolydis yra tiesiogn. Tai vadinama Hill koeficientu arbanH. Mioglobino vertė yra 1, nes mioglobinas kooperatyviai nesijungia su O2. Tačiau HbA - 2,8. Kuo aukštesnėnH, tuo sigmoidiškesnė tiriamos reakcijos kinetika.
Hillo koeficientą lengviau nustatyti iš patikrinimo, nei atliekant reikiamus skaičiavimus, ir paprastai pakanka apytikslės vertės.