Ασκήσεις

chem.uoa.gr

Ασκήσεις

Παραδείγματα προβλημάτωνκινητικήςενζυμικών αντιδράσεωνΓιαναείναιπιοεύχρησταταδεδομένα– γιαπρακτικούς λόγους – έχουν γίνει κάποιεςαπλοποιήσεις, όπως οι αριθμητικές τιμέςέχουν τροποποιηθεί (χωρίς όμως να είναιμακριά από την πραγματικότητα), οαριθμόςτων σημείων για τον ορισμό των καμπυλώνέχει μερικές φορές περιορισθεί κ.λπ.


Παράδειγμα 1:• Η καρβοβενζοξυ-γλυκυλ-D-φαινυλαλανίνηχρησιμοποιείται συνήθως σαν υπόστρωμα για τονκαθορισμό της δραστικότητας του ενζύμουπαγκρεατική καρβοξυ-πεπτιδάση, που καταλύει τηναντίδραση:καρβοβενζοξυ-γλυκυλ-φαινυλαλανίνηκαρβοβενζοξυ-γλυκίνη + φαινυλαλανίνηCH2OCONHCH2CO-NHCHCOOHCH2CH2OCONHCH2COOHNH2CHCOOHCH2


Συγκέντρωσηυποστρώματος(Μ)Αρχική ταχύτητα v=d[Phe]/dt (αυθαίρετες μονάδες)ΧωρίςαναστολέαΠαρουσίαβουτυρικούφαινυλεστέρα(0,002Μ)Παρουσίαβενζοϊκών(0,05Μ)Παρουσίακυστεϊνης(0,01Μ)ΠαρουσίαιόντωνCu 2+(0,01M)0,10000,05000,03330,0250166,6133,3117,6100,0117,683,362,550,050,041,635,730,795,285,576,969,083,360,647,638,4


• Από τις τιμές του προηγούμενου πίνακα:• α. Υπολογίσατε τη σταθερά Michaelis-Menten (K M ) τουενζύμου.• β. Ποιες από τις ενώσεις αυτές είναι αναστολείς και τιείδους αναστολή προκαλούν στην αντίδραση;• γ. Υπολογίσατε την Κ Ι του ενζυμικού συστήματος πουπεριέχει βουτυρικό φαινυλεστέρα (υποθέτοντας ότιπροκαλεί μια πλήρως αντιστρεπτή αναστολή)


• Γίνεται επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων για τηναπεικόνιση σε διάγραμμα Lineweaver-BurkΣυγκέντρωσηυποστρώματος1/[S](x 10 -1 Μ)ΧωρίςαναστολέαΑρχική ταχύτητα 1/v (αυθαίρετες μονάδες)(x 10 -3 )Παρουσία Παρουσία Παρουσίαβουτυρικού βενζοϊκών κυστεϊνηςφαινυλεστέρα (0,05Μ) (0,01Μ)(0,002Μ)ΠαρουσίαιόντωνCu 2+(0,01M)0,10000,05000,03330,02506,07,58,510,08,512,516,032,520,024,028,032,510,511,713,014,512,016,521,026,0


α. Ερώτημα (Κ Μ ενζύμου)•Το σημείο τομής της καμπύλης του διαγράμματοςLineweaver-Burk και του άξονα 1/[S], για [Ι]=0, ορίζει το -1/Κ Μ .• Δηλαδή, από το διάγραμμα,1/v x 10 -3-1/Κ Μ = -3,6 x 10 -1 ήΚ Μ = 1 / 3,6 x 10 -1 = 2,77 Μ30Χωρίς αναστολέα20-1/Κ Μ10κλίση = Κ Μ / Vmax1/Vmax-5 5 101/[S]x10 -1-3,6 x 10 -1


β. Ερώτημα ( είδος αναστολής)• Από τις καμπύλες των διαγραμμάτων Lineweaver-Burkπροκύπτει το είδος της αναστολής.Μη ανταγωνιστική (βενζοϊκά)Μικτή (ιόντα Cu 2+ )1/v x 10 -330Ανταγωνιστική (βουτυρικόςφαινυλεστέρας)Συναγωνιστική (κυστεϊνη)20Χωρίς αναστολέα10κλίση = Κ Μ / Vmax-1/Κ Μ1/Vmax-5 5 101/[S]x10 -1


γ. Ερώτημα (Κ Ι βουτυρικού φαινυλεστέρα)• Από το διάγραμμα, -1/Κ Ρ = -1,2 x 10 -1 και Κ Ρ = 8,33 Μ.• Από τη σχέση Κ Ι = Κ Μ [Ι] / Κ Ρ – Κ Μ με αντικατάσταση τωντιμών προκύπτει:Κ Ι = 2,77 x 0,002 / 8,33 – 2,77 = 0,99 x 10 -3 M1/v x 10 -330Ανταγωνιστική (βουτυρικόςφαινυλεστέρας)20Χωρίς αναστολέα10κλίση = Κ Μ / Vmax-1/Κ Μ -1/Κ Ρ1/Vmax-5 5 10-1,2 x 10 -11/[S]x10 -1


Χρόνοςt i (hrs)1,812,043,0515,1017,3020,32Χωρίς αναστολέα-4,76-0,01--Παραμένουσα ποσότητα ιστιδίνης (mM)Παρουσίαισταμίνης(0,01mΜ)5,00---0,01-Παρουσία KCN(0,01mΜ)--4,86--0,06


• Από τις τιμές του προηγούμενου πίνακα:• α. Να υπολογισθούν τα K M και Vmax παρουσίαισταμίνης και KCN.• β. Οι δύο αυτές ενώσεις (ισταμίνη και KCN)αναστέλλουν την ενζυμική αντίδραση και αν ναι, τιείδους αναστολή προκαλούν;• γ. Να υπολογισθεί το Κ Ι του ενζυμικού συστήματος πουπεριέχει ισταμίνη (υποθέτοντας ότι προκαλεί μιαπλήρως αντιστρεπτή αναστολή).


α. Ερώτημα (K M και Vmax ενζύμου παρουσία ισταμίνης, KCN)• Γίνεται επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων για τηναπεικόνιση σε διάγραμμα(2,303 S 0 ψlog ) = f ( )t S 0 -ψ t• Χωρίς αναστολέα:S 0 =6,36 mMψ 1 = (6,36-4,76)=1,6mΜS 0 -ψ 1 = 4,76mMt 1 = 2,04 hrs0,142 0,780S 0 =6,36 mMψ 2 = (6,36-0.01)= 6,35mΜS 0 -ψ 2 = 0,01mMt 2 = 15,1 hrs0,427 0,420


α. Ερώτημα (K M και Vmax ενζύμου παρουσία ισταμίνης, KCN)• Γίνεται επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων για τηναπεικόνιση σε διάγραμμα(2,303 S 0 ψlog ) = f ( )t S 0 -ψ t• Παρουσία ισταμίνης:S 0 =6,36 mMψ 1 = (6,36-5,0)=1,36 mΜS 0 -ψ 1 = 5,0 mMt 1 = 1,81 hrs0,133 0,750S 0 =6,36 mMψ 2 = (6,36-0.01)= 6,35mΜS 0 -ψ 2 = 0,01mMt 2 = 17,3 hrs0,372 0,367


α. Ερώτημα (K M και Vmax ενζύμου παρουσία ισταμίνης, KCN)• Γίνεται επεξεργασία των πειραματικών δεδομένων για τηναπεικόνιση σε διάγραμμα(2,303 S 0 ψlog ) = f ( )t S 0 -ψ t• Παρουσία KCN :S 0 =6,36 mMψ 1 = (6,36-4,86)=1,5 mΜS 0 -ψ 1 = 4,86 mMt 1 = 3,05 hrs0,086 0,490S 0 =6,36 mMψ 2 = (6,36-0.06)= 6,3mΜS 0 -ψ 2 = 0,06mMt 2 = 20,32 hrs0,230 0,310


α. Ερώτημα (K M και Vmax ενζύμου παρουσία ισταμίνης, KCN)• Από τις καμπύλες του διαγράμματος(2,303 S 0 ψlog ) = f ( )t S 0 -ψ tπροκύπτουν:2,303logS 0t S 0 -ψ( )0,760,60,50,475Vmax / K Mκλ=-1/Κ ΜVmax = 0,96 Mmin -1 καιK M = 0,96 / 0,76 = 1,263 mMV P = Vmax = 0,96 Mmin -1 καιΚ P = 0,96 / 0,6 = 1,6 mMV P = 0,6 Mmin -1 καιΚ P = 0,6 / 0,475 = 1,263 mMK P = K M αφού οι καμπύλεςείναι παράλληλεςVmax0,5 0,60,961,0fψ( )t


β. Ερώτημα ( είδος αναστολής)• Από τις καμπύλες του διαγράμματος προκύπτει το είδοςτης αναστολής:• Ισταμίνη, ανταγωνιστική. ΚCN, μη ανταγωνιστική2,303logS 0t S 0 -ψ( )0,760,60,50,475Vmax / K Mκλ=-1/Κ ΜVmax = 0,96 Mmin -1 καιK M = 0,96 / 0,76 = 1,263 mMV P = Vmax = 0,96 Mmin -1 καιΚ P = 0,96 / 0,6 = 1,6 mMV P = 0,6 Mmin -1 καιΚ P = 0,6 / 0,475 = 1,263 mMK P = K M αφού οι καμπύλεςείναι παράλληλεςVmax0,5 0,60,961,0fψ( )t


γ. Ερώτημα (Κ Ι ισταμίνης)• Από το διάγραμμα, Κ Μ = 1,263 mM και Κ P = 1,6 mM• Από τη σχέση Κ Ι = Κ Μ [Ι] / Κ Ρ – Κ Μ με αντικατάσταση τωντιμών προκύπτει:Κ Ι = 1,263 x 0,001 / 1,6 – 1,263 = 0,037 mM2,303logS 0t S 0 -ψ( )0,76 Vmax / K M0,60,5κλ=-1/Κ Μ0,475Vmax = 0,96 Mmin -1 καιK M = 0,96 / 0,76 = 1,263 mMV P = Vmax = 0,96 Mmin -1 καιΚ P = 0,96 / 0,6 = 1,6 mMVmax0,5 0,60,961,0fψ( )t


Παράδειγμα 3:• Κατά τη μελέτη της κινητικής του ενζύμου αφυδρογονάσητης 6-φωσφο-γλυκόζης, με διάφορες τιμές υποστρώματος 6-φωσφο-γλυκόζης, κατά την αντίδραση6-φωσφο-γλυκόζη + NADP + + H 2 O6-φωσφο-γλυκονο-λακτόνη + NADPH + H +CH2 POCH2 PO=Oπροέκυψαν τα ακόλουθα πειραματικά δεδομένα:


Συγκέντρωση υποστρώματος(mM)0,250,500,560,600,751,001,201,602,002,503,00Αρχική ταχύτητα αναγωγής NADP +v = -d[NADP + ]/dt (nmoles/min)1,002,256,509,4014,2018,7021,4024,5027,0028,8029.30


• Από τις τιμές του προηγούμενου πίνακα:• α. Να διερευνηθεί αν το ένζυμο αφυδρογονάση της6-φωσφο-γλυκόζης είναι αλλοστερικό.• β. Αν ναι, πόσα είναι τα κέντρα σύνδεσης τουυποστρώματος με το ένζυμο;


α. Ερώτημα (είναι αλλοστερικό ένζυμο;)• Σχεδιάζεται το διάγραμμα v = f (S).v30Vmax = 29,520101 2 3[S]• Λόγω της σιγμοειδούς μορφής της καμπύληςδιαπιστώνεται ότι πρόκειται για αλλοστερικό ένζυμο.


β. Ερώτημα (πόσα κέντρα σύνδεσης)• Γίνεται επεξεργασία των αποτελεσμάτων για να σχεδιασθείτο διάγραμμα Hill, δηλαδή η καμπύλη logv= f (log S)V-v[S] log [S] v v / V-v log v / V-v0,25 -0,602 1,00 0,0350 -1,4550,56 -0,251 6,50 0,2826 -0,5480,6 -0,221 9,40 0,4676 -0,3300,75 -0,124 14,20 0,9281 -0,0321,00 0,000 18,70 1,7314 0,2381.20 0,079 21,40 2,6419 0,4211,60 0,204 24,50 4,9000 0,6902,00 0,301 27,00 10,800 1,0332,50 0,397 28,80 41,1428 1,614


β. Ερώτημα (πόσα κέντρα σύνδεσης)• Υπολογίζεται η κλίση του διαγράμματος Hill, n H = 2,9• Επειδή η εξίσωση Hill δεν δίνειπάντα τον πραγματικό αριθμόlog v / V-vσημείων σύνδεσης ενζύμου –υποστρώματος, αλλά κάποιονμικρότερο, δηλαδή n2H ≤ n max , γι’αυτό στην προκειμένη περίπτωση θαθεωρηθεί ότι ο αριθμός των σημείων1σύνδεσης είναι τουλάχιστο 3.0-1βακλ = α / β = 2,9 = n H-2-1 0 1log [S]

More magazines by this user
Similar magazines