Kandungan
"Pekali bukit" berbunyi seperti istilah yang berkaitan dengan kecurian gred. Sebenarnya istilahnya dalam biokimia yang berkaitan dengan tingkah pengikatan molekul, biasanya dalam sistem hidup. Ia adalah nombor tanpa unit (iaitu, ia tidak mempunyai unit ukuran seperti meter sesaat atau darjah per gram) yang berkorelasi dengan koperasi mengikat antara molekul yang sedang diperiksa. Nilainya ditentukan secara empiris, yang bermaksud bahawa ia dianggarkan atau diperolehi daripada graf data berkaitan dan bukannya digunakan sendiri untuk membantu menjana data tersebut.
Letakkan dengan berbeza, pekali Hill adalah ukuran sejauh mana perilaku yang mengikat antara dua molekul menyimpang dari hiperbola hubungan yang dijangkakan dalam situasi sedemikian, di mana halaju tindak balas yang mengikat dan seterusnya antara sepasang molekul (selalunya enzim dan substratnya) mula-mula naik dengan cepat dengan meningkatkan kepekatan substrat sebelum lengkung tumpuan halaju-vs-konsentrasi keluar dan mendekati maksimum teori tanpa cukup di sana. Grafik hubungan semacam itu menyerupai kuadran kiri atas bulatan. Grafik lengkung-vs-konsentrasi lengkung untuk tindak balas dengan pekali Hill tinggi adalah sebaliknya sigmoidal, atau berbentuk s.
Terdapat banyak pembongkaran di sini mengenai asas untuk pekali Bukit dan istilah yang berkaitan dan cara untuk menentukan nilainya dalam keadaan tertentu.
Enzim Kinetik
Enzim adalah protein yang meningkatkan kadar tindak balas biokimia tertentu dengan jumlah yang besar, membolehkan mereka untuk meneruskan mana-mana dari ribuan kali lebih cepat kepada ribuan trillions kali lebih cepat. Protein ini melakukan ini dengan menurunkan tenaga pengaktifan Ea tindak balas eksotermik. Reaksi eksotermik adalah satu di mana tenaga panas dilepaskan dan oleh itu cenderung untuk meneruskan tanpa bantuan luar. Walaupun produk mempunyai tenaga yang lebih rendah daripada reaktan dalam tindak balas ini, bagaimanapun, jalan yang bertenaga untuk sampai ke sana biasanya tidak cerun ke bawah. Sebaliknya, terdapat "bonggol tenaga" untuk melepasi, diwakili oleh Ea.
Bayangkan diri anda memandu dari kawasan pedalaman A.S., sekitar 1,000 kaki di atas paras laut, ke Los Angeles, yang terletak di Lautan Pasifik dan jelas di paras laut. Anda tidak boleh hanya dari Nebraska ke California, kerana di antara terletak Pergunungan Rocky, lebuh raya yang melangkah naik lebih dari 5,000 kaki di atas paras laut - dan di beberapa tempat, lebuh raya naik hingga 11.000 kaki di atas paras laut. Dalam rangka kerja ini, fikirkan sejenis enzim sebagai sesuatu yang mampu menurunkan ketinggian puncak gunung di Colorado dan membuat keseluruhan perjalanan kurang sukar.
Setiap enzim adalah khusus untuk reaktan tertentu, yang dipanggil a substrat dalam con ini. Dengan cara ini, enzim adalah seperti kunci dan substrat yang spesifik untuknya adalah seperti kunci yang kunci direka untuk dibina secara unik. Hubungan antara substrat (S), enzim (E) dan produk (P) boleh diwakili secara skematik oleh:
E + S ⇌ ES → E + P
Arahan dua arah di sebelah kiri menunjukkan bahawa apabila enzim mengikat kepada substrat yang "ditugaskan", ia boleh menjadi tidak terikat atau tindak balas boleh meneruskan dan menghasilkan produk dan enzim dalam bentuk aslinya (enzim hanya diubah suai sementara pemangkin reaksi). Anak panah satu arah di sebelah kanan, sebaliknya, menunjukkan bahawa produk tindak balas ini tidak pernah mengikat kepada enzim yang membantu membuatnya apabila kompleks ES memisahkan bahagian komponennya.
Kinetik enzim menerangkan betapa cepat tindak balas ini diteruskan kepada penyelesaian (iaitu, seberapa cepat produk dihasilkan (sebagai fungsi kepekatan enzim dan substrat yang ada, ditulis dan. Biokimia telah menghasilkan pelbagai graf data ini untuk menjadikannya sebagai visual yang bermakna.
Michaelis-Menten Kinetics
Kebanyakan pasangan enzim-substrat mematuhi persamaan mudah yang dipanggil formula Michaelis-Menten. Dalam hubungan di atas, tiga tindak balas yang berlainan berlaku: Penggabungan E dan S ke dalam kompleks ES, pemisahan ES ke dalam konstituennya E dan S, dan penukaran ES menjadi E dan P. Setiap tiga reaksi ini mempunyai kadar tetap sendiri, iaitu k1, k-1 dan k2, dalam perintah itu.
Kadar penampilan produk adalah berkadar dengan pemalar kadar untuk tindak balas itu, k2, dan kepekatan kompleks enzim-substrate hadir pada bila-bila masa,. Matematik, ini ditulis:
dP / dt = k2
Bahagian sebelah kanan ini boleh dinyatakan dari segi dan. Derivasi tidak penting untuk tujuan sekarang, tetapi ini membolehkan perhitungan persamaan kadar:
dP / dt = (k20) / (Km+)
Begitu juga dengan kadar tindak balas V yang diberikan oleh:
V = Vmaks/ (Km+)
The Michaelis constant Km mewakili kepekatan substrat di mana kadarnya diperolehi pada nilai maksimum teoritinya.
Persamaan Lineweaver-Burk dan plot yang bersamaan adalah cara alternatif untuk menyatakan maklumat yang sama dan mudah kerana grafnya adalah garis lurus dan bukan lengkung eksponen atau logaritmik. Ia adalah sama dengan persamaan Michaelis-Menten:
1 / V = (Km+) / Vmax = (Km/ Vmaks) + (1 / Vmaks )
Mengikat Koperasi
Sesetengah reaksi terutamanya tidak mematuhi persamaan Michaelis-Menten. Ini kerana pengikatan mereka dipengaruhi oleh faktor-faktor yang persamaan tidak diambil kira.
Hemoglobin adalah protein dalam sel darah merah yang mengikat oksigen (O2) di dalam paru-paru dan mengangkutnya ke tisu yang memerlukannya untuk pernafasan. Harta tanah hemoglobin A (HbA) yang luar biasa adalah ia melibatkan diri dalam mengikat koperasi dengan O2. Ini pada asasnya bermakna bahawa pada O sangat tinggi2 konsentrasi, seperti yang ditemui di dalam paru-paru, HbA mempunyai pertalian yang lebih tinggi untuk oksigen daripada protein pengangkutan piawai yang mematuhi hubungan komplikasi protein hiperbolik biasa (myoglobin adalah contoh protein sedemikian). Pada sangat rendah O2 Namun, konsentrasi HbA mempunyai pertalian yang lebih rendah untuk O2 daripada protein pengangkutan biasa. Ini bermakna HBA dengan penuh semangat menggembirakan O2 di mana ia berlimpah dan hanya dengan pantas melepaskannya di mana ia jarang berlaku - betul-betul apa yang diperlukan dalam protein pengangkutan oksigen. Ini mengakibatkan lengkung sigmaid-vs-tekanan yang dilihat dengan HbA dan O2, manfaat evolusi tanpa kehidupan yang pastinya akan diteruskan pada kadar yang kurang bersemangat.
Persamaan Bukit
Pada tahun 1910, Archibald Hill meneroka kinematik O2mengikat hemoglobin. Beliau mencadangkan bahawa Hb mempunyai sejumlah laman web yang mengikat, n:
P + nL ⇌ PLn
Di sini, P mewakili tekanan O2 dan L adalah pendek untuk ligan, yang bermaksud apa-apa yang mengambil bahagian dalam mengikat, tetapi dalam kes ini ia merujuk kepada Hb. Perhatikan bahawa ini adalah sama dengan sebahagian daripada persamaan produk substrat-enzim di atas.
Pemalar pemisahan Kd untuk tindak balas ditulis:
n /
Sedangkan pecahan tapak pengikatan yang diduduki Θ, yang berkisar dari 0 hingga 1.0, diberikan oleh:
ϴ = n/ (Kd +n)
Meletakkan semua ini bersama memberikan satu daripada banyak bentuk persamaan Hill:
log (Θ /) = n log pO2 - log P50
Di mana P50 adalah tekanan di mana separuh daripada O2 tapak mengikat di Hb dihuni.
The Coefficient Hill
Bentuk persamaan Hill yang disediakan di atas adalah bentuk umum y = mx + b, juga dikenali sebagai formula pencerapan lereng. Dalam persamaan ini, m adalah cerun garis dan b ialah nilai y di mana graf, garis lurus, melintasi paksi-y. Oleh itu, persamaan bukit persamaan Hill adalah n. Ini dipanggil pekali Hill atau nH. Untuk myoglobin, nilainya adalah 1 kerana myoglobin tidak mengikat secara kooperatif ke O2. Bagi HbA, bagaimanapun, adalah 2.8. Semakin tinggi nH, lebih banyak lagi kinetik dari kinetik reaksi yang sedang diteliti.
Pekali bukit lebih mudah ditentukan daripada pemeriksaan daripada dengan melakukan pengiraan yang diperlukan, dan penganggaran biasanya mencukupi.