- •Раздел I. Кинетика ферментативных процессов
- •1.1. Формальная кинетика
- •Закон действующих масс
- •Константа скорости реакции
- •Порядок химической реакции
- •Обратимые химические реакции
- •Влияние температуры на скорость химической реакции
- •Метод Гуггенгейма
- •Кинетика реакций Реакции первого порядка
- •Кинетическое уравнение реакции второго порядка
- •1.2. Кинетика ферментативных реакций Механизм действия ферментов
- •II. Уменьшить энергию активации
- •Уравнение Михаэлиса-Ментен
- •1. Зависимость от концентрации фермента
- •2. Зависимость скорости реакции от концентрации субстрата.
- •2 . Метод Хейнса
- •3 . Метод Скэтчарда (Иди–Хофсти)
- •Ингибирование ферментов
- •Конкурентное ингибирование
- •Графическое определение параметров конкурентного ингибирования
- •Бесконкурентное ингибирование
- •Графические методы определения параметров бесконкурентного ингибирования
- •1. Лайнуивера-Берка
- •2 . Хейнса
- •4. График Диксона
- •Неконкурентное ингибирование
- •1. Метод Лайнуивера-Берка
- •4. График Диксона
- •1. Общие сведения.
- •2. Ввод данных.
- •3. Построение графика.
- •4. Определение параметров поставленной задачи.
- •Лабораторная работа № 2. Определение кинетических параметров ферментативной реакции.
- •Задание для самостоятельной подготовки
- •Задание к работе.
- •Задания к лабораторной работе 2 Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Вариант 10.
- •Вариант 1
- •Вариант 2
- •Вариант 3
- •Вариант 4
- •Вариант 5
- •Вариант 6
- •Вариант 7
- •Вариант 8
- •Вариант 9
- •Р аздел іі. Изучение динамических моделей биологическихпроцессов Общие принципы описания кинетического поведения биологических систем
- •Качественное исследование простейших моделей биологических процессов
- •Простейшие математические модели
- •1. Модель экспоненциального роста популяций
- •Решение представляет собой формулу экспоненциального роста
- •2. Модель сезонного роста
- •3. Модель логистического роста
- •Качественные методы исследования систем дифференциальных уравнений
- •Устойчивость стационарного состояния. Фазовые портреты
- •Модели биологических процессов, описываемые системой дифференциальных уравнений
- •1. Виды конкурируют за одну и ту же пищу, запасы которой ограничены
- •2. Модель логистического роста (модель плотностного давления)
- •3. Модель хищник – жертва Вольтерра
- •4. Биологический метод борьбы с нежелательным видом. Метод Кюрасао.
- •Мы изучаем наиболее простую модель, предложенную Базыкиным.
- •Возможности MathCad, которые можно использовать при изучении темы
- •1. Символьное решение определителя матрицы для нахождения корней характеристического уравнения
- •2. Нахождение частных производных с помощью программы MathCad
- •3. Символьное решение уравнений и систем уравнений
- •Лабораторная работа 1 Численные методы решения дифференциальных уравнений и систем дифференциальных уравнений
- •I. Изменение численности популяции описывается одним дифференциальным уравнением
- •Задание 1
- •Задание 2
- •Изменение численности популяции описывается системой уравнений. Один вид ведет себя по отношению к другому как хищник Задание 3
- •Задание 4
- •Лабораторная работа № 2 Математические модели распространения инфекционных заболеваний Модель 1
- •Модель 2.
- •Модели эпидемий с переносчиками
- •Раздел ііі. Термодинамика биологических процессов обзор по равновесной термодинамике
- •1. Первый и второй законы термодинамики
- •Второй закон термодинамики
- •Энтропия и вероятность состояния
- •2. Характеристические функции
- •Для равновесных процессов:
- •Для неравновесных процессов:
- •Самопроизвольные процессы при постоянных t и p
- •Полезная работа и приращение свободной энергии
- •Выражение для свободной энергии в явном виде
- •Стандартные состояния. Стандартные условия
- •Химический потенциал
- •Электрохимический потенциал
- •Расчеты стандартных энергий биохимических реакций
- •Описание систем в термодинамике неравновесных процессов
- •1. Второй закон термодинамики в открытых системах
- •Особенности открытых систем
- •Возрастание энтропии вследствие необратимых процессов внутри открытых систем
- •Диссипация энергии в скалярных необратимых процессах
- •Диссипация энергии в векторных необратимых процессах
- •Диссипация свободной энергии в сопряженных скалярных и векторных процессах
- •Соотношения между значениями движущих сил и скоростей процессов. Соотношения Онзагера
- •Примеры линейных соотношений
- •– Соответствуют возможной взаимосвязи двух потоков и носят название коэффициентов взаимности Онзагера.
- •Пример:
- •Теорема Пригожина.
- •Список рекомендованной литературы Основная литература
- •Дополнительная литература
Вариант 5
В работе изучалось дезактивирующее влияние ингибитора на гидролиз этилового эфира N-бензоил-L-аргинина, катализируемый папаином (таблица). Исходя из двухстадийного механизма ферментативной реакции, вычислить возможные кинетические и равновесные параметры реакции. Влияние ингибитора на кинетику гидролиза этилового эфира N-бензоил-L-аргинина, катализируемого папаином. Условия опыта: рН 6,6; 25С; ионная сила 0,3 М (KCl); 510-3 М цистеина; 110-3 М ЭДТА; [Е]0=1,210-6 М
|
[ингибитор]104,
М
[S]0102,
M
v105,
Мсек-1
3,08
5,0 2,0 1,25 0,8 0,5 0,4
1,63 1,24 0,995 0,770 0,565 0,470
0,49
5,0 2,0 1,25 0,8 0,5 0,4
1,81 1,50 1,21 0,96 0,70 0,60
0
5,0 2,0 1,25 0,8 0,5 0,4
1,85 1,60 1,42 1,20 0,96 0,84 |
Вариант 6
В работе было продемонстрировано дезактивирующее действие ингибитора на реакцию превращения фенилэтиленоксида в фенилэтиленгликоль, катализируемую эпоксид-гидразой. На основании данных таблицы оценить значения кинетических и равновесных параметров реакции.
Влияние на гидратацию стирол-оксида, катализируемую эпоксид-гидразой. Условия опыта: рН 9,0; 37С
[ингибитор]103, М |
[S]0104, M |
v, усл. ед. |
2,0 |
2,5 2,0 1,5 1,0 |
1,59 1,35 1,08 0,76 |
0,25 |
2,5 2,0 1,5 1,0 |
1,84 1,52 1,18 0,81 |
0 |
2,5 2,0 1,5 1,0 |
2,00 1,63 1,24 0,843 |
Вариант 7
При изучении кинетики гидролиза пептидного субстрата, катализируемого карбоксипептидазой В, был обнаружен дезактивирующий эффект добавок ингибитора. Исходя из данных таблицы, рассчитать значения кинетических параметров реакции.
Влияние ингибитора на кинетику гидролиза гиппурил-L-аргинина, катализируемого карбоксипептидазой В. Условия опыта: рН 8,0; 23С; трис-ацетатный буфер (0,025 М); [Е]0=1,2110-4 мг/мл
[ингибитор], М |
[S]0104, M |
V105, Mмин |
0,33 |
10,0 1,5 1,0 0,67 0,50 |
1,42 0,862 0,709 0,568 0,444 |
0,04 |
10,0 1,5 1,0 0,67 0,50 |
3,0 1,47 1,29 1,053 0,877 |
0 |
10,0 1,5 1,0 0,67 0,50 |
5,263 3,135 2,639 2,105 1,739 |