Enzimlerin hidrojen bağı dinamiği

Enzim Devrinin Anlamı

 Enzim devrinde yer alan çeşitli mekanizmaları ve bunların klasik Michaelis-Menten modeli üzerindeki etkilerini tartışacağız. Bu makale aynı zamanda insanların enzim dönüşümünü hesaplarken yaptıkları en yaygın hatalardan bazılarını kısaca tartışacaktır. İnsanların yaptığı en yaygın hatalardan ikisine bir göz atalım. İlk olarak, birçok kişi ciro terimini yanlış yorumluyor. “Ciro” sayısının bir hücredeki toplam enzim sayısıyla aynı olmadığına dikkat edilmelidir.

Enzim devirleri arasındaki bekleme süreleri anti-korelasyonludur

Michaelis-Menten (MM) ifadesi, enzim kataliz hızı ile substrat konsantrasyonu arasında temel bir ilişki sağlar. Bununla birlikte, yalnızca enzim konsantrasyonu nispeten küçük olduğunda ve ihmal edilebilir dalgalanmalar olduğunda geçerlidir. Ancak son deneylerde katalitik hızlardaki dalgalanmaları ölçtük ve MM denkleminin moleküler düzeyde geçersiz olduğunu bulduk. Dolayısıyla, bu yeni istatistiksel ölçüm, Michaelis-Menten denkleminin her zaman ihlal edildiği bir rejim tanımlamıştır.

Geçici rejimde, enzim devirleri arasındaki bekleme süreleri birbiriyle ilişkili değildir. Bununla birlikte, kararlı durum rejiminde MM denklemine uyulur ve enzimin geçici davranışı yoktur. Bu nedenle, geçici rejimde MM denklemi ihlal edilir. Bu rejim tek enzimlerle elde edilemez. Klasik limitte enzimatik işlemler homojendir ve MM denklemi ihlal edilmez.

Enzimlerin kinetiklerini incelerken, molekül düzeyinde doğal dalgalanmaları dikkate almak önemlidir. Sonuç olarak, enzimlerin yaşam sürelerinin içsel dalgalanmaları ve ardışık devirler arasındaki ilişkili bekleme süreleri stokastik olarak kabul edilir. Aynısı, enzim dönüşümleri ile p-ürünlerinin oluşumu arasındaki bekleme süreleri için de geçerlidir. Bu dalgalanmalar, tek bir ürünü oluşturmak için gereken sürede kendini gösterir.

Enzim dönüşüm

mekanizmaları Enzim dönüşüm mekanizması, protein moleküllerinin diğer molekülleri nasıl manipüle ettiğini açıklar. Substratlar, enzimin aktif bölgesine bağlanır ve ürünlere dönüştürülür. Enzim mekanizmaları, tek ve çoklu substrat işlemleri olarak sınıflandırılır. Tek substratlı prosesler, bir enzimin belirli bir substrata olan afinitesini ve bunun devir hızını ölçmeyi amaçlar. Çoklu substrat işlemleri, bir enzimin genel devir hızını ölçmeyi amaçlar.

Enzim, her iki durumda da ürünü serbest bırakmak için substratı ile reaksiyona girer. Daha sonra enzimin yüzeyinden ayrışır ve daha fazla substrat molekülü ile etkileşime girmeye başlar. Bu, kovalent ara bağlanma olarak bilinir. Bununla birlikte, enzim devir mekanizması tam olarak anlaşılamamıştır. Bir kovalent ara madde oluşturabilir veya substrat ile hiçbir kovalent etkileşime sahip olmayabilir. Burada enzim, başka bir substrat molekülü ile reaksiyona giren ikinci substrattan salınır.

Bimoleküler bir reaksiyonda, reaksiyon hızı, enzimle çarpışan reaktanların frekansı ile belirlenir. Bir bimoleküler reaksiyonda sınırlayıcı oran (kcat/Km) 108 ila 109 M-1s-1’dir. Bir enzimin kataliz hızı, kat/Km ve substrat konsantrasyonunun bir fonksiyonudur. 108 ila 109 M-1s-1’e yakın bir cat/Km’ye sahip enzimler, katalitik olarak mükemmel kabul edilir.

bağı dinamiği Enzimlerin

hidrojen bağı dinamiği, aktif bölgenin su içeriği ile ilgilidir. Moleküler dinamik simülasyonları, enzimlerin aktif bölgesinin su bağlayıcı hidrojen bağlarının inhibe edildiğini göstermiştir. İlginç bir şekilde, bu değişiklikler, reaksiyonun kararlı halinin ötesinde kalıcıdır. Hidrasyon mekanizması, enzim reaksiyonlarında kullanılan substratlara bağlıdır. Çift sarmallı bir peptitte bu etki daha güçlüdür ve tek sarmallı bir peptitte meydana gelen iki substrat arasındaki geçiş daha kademelidir.

Devir sırasında, substrat bir ara maddeye (P) dönüştürülür. Bu işlem yaklaşık 400 ms’de gerçekleşir. Ek olarak, reaksiyon sırasında bir ara ürün (E*) oluşur. Her iki ara ürün de bir enzimin net reaktivitesine katkıda bulunur ve substrat bağlanmasını, konumsal katalizi ve ürün salımını etkiler. Enzim dönüşümünün katalitik mekanizması, birçok adım ve kinetik ile karmaşıktır. Açıklanan süreçler birbirine bağlı olduğundan, enzim-protein sistemlerinde iş başında olan mekanizmayı tanımak önemlidir.

Enzim özgüllüğü, reaksiyonların verimli katalizi için önemlidir. Bu durumda enzim, substratın yapısına uyan spesifik bir şekle sahiptir. “Aktif bölge” olarak adlandırılan bu şekil, alt tabaka ile verimli bir şekilde etkileşime girmesine yardımcı olur. Ürün daha sonra çevreleyen ortama salınır. Reaksiyon daha hızlıdır çünkü enzim daha az aktivasyon enerjisi gerektirir. Uyarılmış uyum aynı zamanda etkili bir enzim kataliz mekanizmasıdır.

Enzim döngüsünün klasik Michaelis-Menten modeli üzerindeki etkisi

Michaelis-Menten kinetik denklemi, taşıyıcılar ve enzimler tarafından aracılık edilen reaksiyon hızını tanımlayan iyi bilinen bir denklemdir. Reaksiyon hızı, çeşitli substrat konsantrasyonlarında ölçülür. Michaelis sabiti, belirli bir substrat için enzimlerin afinitesini tanımlar. Değeri, bir reaksiyonun başlangıç ​​hızının yarısına eşittir. Ek olarak, Michaelis-Menten modeli biyolojik popülasyonların evrimini tahmin eder.

Bu teorinin bazı önemli pratik çıkarımları vardır. Dört enzim devri sürecini entegre ederek bireysel enzim moleküllerinin oranlarını belirlemek için kullanılabilir. Açık Michaelis-Menten modeli, ilaç keşfi ve enzim reaksiyonu verilerinin insan metabolizmasına çevrilmesi için doğrudan uygulamalara sahiptir. Ayrıca klinik çalışmalarda sapan metabolik gözlemleri de açıklayabilir. Birçok bilim adamı kullandı.

Michaelis-Menten sabiti veya Km, birçok reaksiyonun anahtarıdır. Bu sabit, enzimin aktivite hızı ve substrata olan afinitesi ile ilgilidir. Bu ilişki, araştırmacıların substrat konsantrasyonu ve eliminasyon arasındaki ilişkiyi çizerek reaksiyon hızını modellemelerini sağlar. Model, konsantrasyonun enzim miktarı ile arttığı kimyasal reaksiyonların hızını anlamak için kullanışlıdır.

Bir Michaelis-Menten modeli

Bu denklemin basitliğine rağmen, ciroyu bir Michaelis-Menten modeline entegre etmek hala zorlu bir iştir. Matematiksel formülü, paydada alt tabakaya bağlı iki üst üste binen terime sahiptir ve bu değişiklikleri açıklayan bir kinetik modele ihtiyaç vardır. Klasik Michaelis-Menten denklemi, metinde açıklanan varsayımları da içerir.

Klasik Michaelis-Menten denklemindeki sınır değer problemini çözmek için sonlu elemanlar üzerinde ortogonal sıralama önerilmiştir. Ortogonal sıralama yöntemi en sağlam olanıdır. Bir katalitik parçacık içinde belirli bir difüzyon-reaksiyon koşulunun karşılandığı zaman olan Michaelis-Menten denkleminin ölü çekirdeğini tanımlar. Bu metodoloji, gelişmiş doğruluk ve daha fazla hesaplama verimliliği dahil olmak üzere çeşitli avantajlara sahiptir.

Michaelis ve Menten’in teorisi, enzim-substrat kompleksi ES’ye dayanır. Enzim-substrat kompleksi ES, bir reaksiyonun katalizörüdür. Michaelis-Menten modeli, enzimlerin davranışını açıklamak için bu formüle dayanır. GLP-1’in kan-beyin transferi üzerindeki etkisini açıklar. Ayrıca glikoz metabolizmasını da açıklar.

Yang-Ling adsorpsiyon izotermi

Yang-Ling adsorpsiyon izoterminin geleneksel modellere göre çeşitli avantajları vardır. İstatistiksel temellidir ve hiperbolik ve işbirlikçi enzim kinetiği üretebilir. Aynı zamanda monomerik enzimler için de geçerlidir. Bu enzimler farklı substratlara dönüştürülebilir. Ayrıca yüksek devir oranlarına sahiptirler. Benzer bir model, Michaelis-Menten’den daha düşük bir işbirliği oranına sahiptir.

Genel olarak, bir enzimin devir hızının klasik Michaelis-Menten reaksiyon modeli üzerinde olumlu bir etkisi vardır. Enzimler, DNA’yı parçalamak ve yapmak gibi biyokimyasal reaksiyonları kolaylaştırabilir. Ayrıca hızları, tercih ettikleri alt tabakadan ve alt tabakaları değiştirme yeteneklerinden etkilenir. Michaelis-Menten modelinin yazarları, enzimlerin özelliklerini açıklamak için matematiksel bir formül geliştirdiler.