קינטיקה אנזימטית

Question 1

מהי הנוחסא הכללית לחישוב קצב היווצרות (מהירות הריאקציה) של התוצר?

Answer 1

עבור תוצרים נציב את ריכוז התוצר בסוף לעומת ההתחלה חלקי הזמן שעבר

v=dC/dt

v=C_f - Ci / t_f - t_I

עבור מגיבים פשוט נוסיף מינוס על ריכוז המגיב.

Question 2

מהו שלב קובע מהירות של ריאקציה אנזמטית

Answer 2

אנזים לוקח ריאקציה שיש לה מחסום אנרגטי גבוה ומפצל אותה ל3 תגובות

E+S –> ES Creating the ES complex

ES–> EP the ES complex becomes EP complex

EP –> E+P the EP complex disassociate to Product and free Enzyme

במרבית המקרים שלב קובע מהירות הוא השלב השני-אם כי זה לא נכון תמיד, לדוגמא עבור

ATP synthase

שלב 3 הוא שלב קובע קצב

Question 3

מהן חמשת הנחות היסוד של מודל מיכאליס מנטן?

Answer 3

א. הנחת היסוד הראשונה היא שיש אינסוף סובסטרט והרבה פחות אנזים

ב. הנחת יסוד שנייה היא שהתגובה היא דו שלבית, כלומר, תגובה מורכבת משלב יצירת קומפלקס אנזים סובסטרט ומשלב פירוק התצמיד לאנזים ותוצר חופשי

כלומר אין k_-2

ג. שלב קובע קצב הוא

K2

כלומר פירוק הקומפלקס אנזים סובסטרט לאנזים ותוצר ולכן קצב התגובה תלוי רק בריכוז קומפלקס

ES

ד. כל הריאקציון הן מסדר ראשון

ה. מתקיים מצב יציב

steadt state

של קומפלקס אנזים סובסטרט קרי

ES <–>E+ S

Question 4

מה מייצג כל אחד מהבאים

k₊₁

K_-1

K₊₂

K-2

Answer 4

k_{+1 E+S–> ES קצב יצירת הקומפלקס}

K_{-1 ES –> E+S קצב יצירת הקומפלקס בכיוון ההפוך}

K₊₂ ES–> P+E קצב התפרקות הקומפלקס לאנזים ותוצר

K-2 P+E—> EP קצב התפרקות הקומפלקס לאנזים ותוצר בכיוון ההפוך *מוזנח ממיכאליס מנטן, כי הוא מתבסס עם מדידה בשיטה שהראיקציה התרחשה כשאין עדיין חלון זמנים שבו הריאקציה יכולה להתרחש בכיוון ההפוך

Question 5

האם כל תגובה לה ערך

dG

שלילי תתרחש באופן ספונטני?

Answer 5

לא, זה משקף רק את המצב התרמודינאמי המועדף.

כדי שתגובה תצא לפועל היא חייב לעבור את מחסום אנרגייה האקטיבציה

Question 6

מדוע ערך

dG^0’

הוא לא מדד לספונטניות התגובה בתאים חיים?

Answer 6

dG^0’

הוא השינוי באנרגיה החופשית בתנאים סטנדרטים של 25 מעלות לחץ 1 אטמ וריכוז כל המגיבים והתוצרים הוא

1M

זה לא מדד רלוונטי לתא כי בתאים אין ריכוזים כאלה הם רחוקים מאוד מהם למעשה וגם הטמפרטורה שונה

בקיצור: זאת פונקצית מצב

דוגמא טובה להמחשת ההבדל: בשלב השני בגליקוליזה גלוקוז 6 פוסספט הופך לפרוקטוז 6 פוספט. בתנאים סטנדרטים לתגובה הזאת יש דלתא ג’י חיובי ובתא יש לה דלתא ג’י שלילי

ההבדל הוא כמובן בגלל הפרשי הריכוזים הגדולים.

לפי עיקרון לה שטלייה התגובה שמאלה מועדפת כאשר יש הרבה מאוד מגיבים ביחס לתוצרים.

Question 7

לפניך פרופיל תגובה

איפה חל מצב המעבר?

מהי האנתלפייה של התהליך?

מהי האנרגייה החופשית של

התוצרים, מגיבים וכלל התגובה?

Answer 7

מצב מעבר הוא שלב במהלך התגובה בו האנרגיה של המולקולות המגיבות נמצאת במקסימום מקומי או מוחלט. כלומר, זהו מצב מעורר אנרגטית שאינו יציב, אשר ממנו יכולה אנרגיית המגיבים רק לקטון. בתגובות כימיות תמיד יעברו המגיבים דרך מצב מעבר כלשהו לפני קבלת תוצרי התגובה. מצב המעבר לכן מהווה מחסום אנרגטי לביצוע התגובה, וכדי לעבור אותו יש להשקיע אנרגיית שפעול כלשהי.

בגרף מצב המעבר הוא הפיק הכי גבוה

Question 8

כיצד מורידים אנזימים את אנרגיית ההפעלה ?

Answer 8

פה נכנסים כל המנגנוני פעולה של אנזימים שכבר דנו בהם.

אבל כן נגיש שהחלק המשמעותי של האנרגיה הדרושה להורדת אנרגיית האקטיבציה של הריאקציה מקורה באנרגיית הקשירה המשתחררת בעת יצירת איטראקציות לא קוולנטיות רבות חלשות בין האנזים לסובסטרט באתר הפעיל. כתוצאה מכך מייוצב תצמיד האנזים סובסטרט והיצוב הזה מגיע לשיאו במצב המעבר

Question 9

מהו קצב הריאקציה במיכאליס מנטן?

1. k_-1 [ES]
2. k₂ [ES]
3. (K1 [ES])-[ES][S]
4. k₂ [ES]+k₁ [ES]

Answer 9

תשובה 2

קצב הריאקציה הוא שלב קובע מהירות לכן

k₂ [ES]

Question 10

שב קובע קצב במיכאליס מנטן הוא השלב בו קומפלקס האנזים סובסטרט מתפרק באטיות יחסית לאנזים חופשי ותוצר.

לשלב זה יש עוד שמות נפוצים, מהם?

Answer 10

K₂

נקרא גם

Kcat-הקבוע הקטליטי

או מספר מחזורי- turnover number

Question 11

מה מהבאים מתאר נכונה את ה

steady state

1. (K₁ [ES])-[ES][S]
2. K₁ [E][S]=K-₁[ES][S]
3. K₁ [E][S]=K-₁[ES]+k₂[ES]

Answer 11

תשובה 3

כל מה שמתפרק הוא כל מה שנוצר

Question 12

הגדר

K_m

מה המשמעות של ערך זה כשהוא גבוה?

מתי הוא מהווה מדד לאפיניות?

Answer 12

קבוע מיכאליס

קבוע מיכאליס הוא ריכוז הסובסטרט בחמי המהירות המקסימלית (בה חצי מהאתרים הפעילים תפוסים) ולען הוא מהווה מדד לריכוז הסובסטרט הדרוש לקטליזה אפקטיבית.

The higher the Km of an enzyme:

א.ככל שערכו יותר גבוהה כך נמוכה יותר האפיניות שלו לסובסטרט- כי צריך הרבה סובסטרט בשביל להגיע לחצי המהירות המקסימלית

ב. ניתן להתיחס לקיי אמ כמדד לאפיניות למרות שזה לא נכון ב 100% - זה מתקיים רק כאשר לתגובה יש

K2

מאוד נמוך שניתן להזניח

ג. כאשר הוא בר הזנחה ערכו של קיי אמ יהווה מדד לאפיניות ונוכל לומר שככול שערכו של KM

יותר גבוה כך הוא פחות אפיני לסובסטרט שלו

ככל שהוא יותר קטן כך הוא יותר אפיני לסובסטרט שלו

Question 13

מה נכון לגבי

KM

1. K_M=Kd
2. עשוי להיות מדד לאפיניות
3. איננו מדד אפיניות
4. KM הוא ריכוז הסובסטרט במהירות המקסימלית

Answer 13

תשובה 2

לא נכון, הוא יהיה שווה לאפיניות (קיי די) רק כאשר ניתן להזניח את קיי2-K_M=Kd

עשוי להיות מדד לאפיניות

איננו מדד אפיניות

לא נכון, הוא חצי מהמהירות המקסימלית-KM הוא ריכוז הסובסטרט במהירות המקסימלית

Question 14

מה תהיה מהירות התגובה כאשר

1. Km=[S]
2. [S]>>Km
3. Km>>[S]

Answer 14

ידוע ש KM=K_-1+K₂/K₁

שזה במילים : קצב התפרקות הקומפלקס אנזים סובטרט+ קצת התפרקות קומפלקס אנזים תוצר / קצב יצירת הקומפלקס אנזים סובסטרט

לכן:

km=1/2vmax מתקיים כאשר ריכוז האנזים והסובסטרט שווים ולכן חל Km=[S]

[S]>>Km

כאשר יש הרבה יותר סובסטרט מהאנזים התגובה שואפת למהירות המקסימלית מכיוון שהסיכוי למפגש פורה בין אנזים לסובסטרט גדול

Km>>[S]

כאשר יש הרבה יותר אנזים מסובסטרט קצב התגובה לעולם לא יגיע למהירות המקסימלית כי אין סיכוי להביא את האנזים לרוויה מלאה

Question 15

מהו המדד הטוב ביותר לקביעת טיב האנזים?

Answer 15

K2 או KCAT

הוא המספר המקסימלי של ריאקציות אנזימטיות ביחידת זמן - משקף כמה מחוזרי פירוק של קומפלקס אנזים סובסטרט לתוצר התרחשו בזמן נתון

ככל שהוא יותר גדול ככה האנזים יותר טוב!

היחס

km/k2

הוא המדד הטוב ביותר לקביעת טיב האנזים- ככל שההפרש בינהם יותר גבוה זה יותר טוב

:אנחנו רוצים

KM נמוך

K2 גבוה!

זה משקף שלא צריך הרבה אנזים כדי ליצר תוצרים

Question 16

ראיקציות אנזמטיות הכפופות למיכאליס מנטן הן ריאקציות מסדר?

Answer 16

ראשון

*זה נכון רק למיכאליס מנטן

Question 17

מה המשמעות של

k_-1>>>k₂​

Answer 17

k_-1>>>k₂

זוהי אחת מהנחות היסוד של מודל מיכאליס מנטן- - מהירות הפיכת הקומפלקס אנזים סובסטרט לתוצר ולאנזים חופשי קטנה בהרבה ממהירות פירוקו לסובסטרט ולאנזים חופשי

Question 18

מתי

km=1/2 Vmax

Answer 18

km=1/2 vmax

כאשר

km=[s]

Question 19

השלימו

ככל שערכו של קיי אמ ___יותר ככה מהירות הריאקציה קטנה יותר

ככל שערכו של קבוע הדיסאסוציאציה גבוה יותר __נטיית התצמיד להתפרק לסובסטרט ואנזים חופשי ___יותר

איזואנזימים הם אנזימים הפועלים על אותו___ומייצרים את אותם__, ויש להם ערך קיי אמ___

Answer 19

השלימו

ככל שערכו של קיי אמ גדול יותר ככה מהירות הריאקציה קטנה יותר

ככל שערכו של קבוע הדיסאסוציאציה גבוה יותר גדול נטיית התצמיד להתפרק לסובסטרט ואנזים חופשי גבוהה יותר- כלומר אפיניות נמוכה

איזואנזימים הם אנזימים הפועלים על אותו סובסטרט ומייצרים את אותם תוצרים, ויש להם ערך קיי אמ שונה!

Question 20

מהו

K_S

מה ערך גבוה שלו משקף?

Answer 20

K_S

קבוע הסיסאסוציה- כל שהוא גדול יותר ככה נטיית התצמיד אנזים סובסטרט להתפרק גבוה יותר

כלומר, ערך גדול משקף אפיניות נמוכה של אנזים לסובסטרט

Ks=km=K_-1/ k₁

Question 21

מהן היחידות של

km

k₁ k_-1 k₂

Answer 21

km :M

k₁ : [M]^-1*time^-1

k_-1 : time^-1

k₂: time^-1

M=ריכוז מולארי

Question 22

מיכאליס מנטן מציגה התנהגות אנזימים בעקומה היפרבולית

לינוובר בורק לעומת זאת מציגה התנהגות?

Answer 22

לינארית

Question 23

מה קורה בעקומת לינווברבורק

לKM

vmax

ככל שאנחנו מתקרבים לראשית הצירים?

Answer 23

חוק האולימפוס

ככל שמתקרבים לראשית הצירים

km, vmax

גדלים

• גדול=KM תזכורת*
• מהירות ראקיציה נמוכה יותר, אפיניות נמוכה יותר*
• vmax=גדל ככל שהוא מתקרב לאולימפוס*
• ככה הריאקציה מתקרבת לרוויה*

Question 24

העלאת ריכוז פי 2 הסובסטרט מגדילה את המהירות ההתחלתי פי?

Answer 24

פי שניים,

שימו לב שזה תקף רק על המהירות ההתחלתית.

העלייה הזאת היא לינארית באופן זמני בלבד, היא תהפוך להיפרבולית -כלומר היה פלאטו ככל שיגמרו האנזימים הפנויים בתמיסה

Question 25

ככל ש

KCAT (k2)

גדול יותר

Answer 25

כך האנזים טוב יותר

המשמעות של זה היא:

יורת מולקולות סובסטרט הופכות לתוצר ביחידת זמן

Question 26

מה קורה ל

vmax

אם:

km גדל

km קטן

Answer 26

כלום!!!

וכך גם לגבי KM

Question 27

אם העלתי את ריכוז האנזים פי 2

מה יקרה לvmax?

מה יקרה לKM?

Answer 27

vmax יעלה פי 2- יש יותר פועלים

לKM - לא יקרה כלום

Question 28

מה מציין כל אחד מהסימונים?

איזה סימן +/- יהיה מצוי ליד כל אלמנט?

Answer 28

Question 29

ערך

k_-1

_{גדול מעיד על?}

Answer 29

אפיניות נמוכה

מכיוון שהוא מייצג נטייה גבוה של האנזים לשחרר את הסובסטרט ולא ללכת לכיוון יצירת תוצר

Question 30

כיצד מושפעים

km

k2

vmax

משינוי ריכוזים?

Answer 30

KM, K2- לא מושפיעים בשום צורה- הם מדדים אינטרנזים לכל תגובה ולא קשורים לריכוז

vmax- מושפע ישירות משינוי ריכוז האנזים או הסובסטרט

Question 31

אם אני רוצה להשוות בין שני אנזימים- על איזה מדד כדאי להסתכל?

Answer 31

K2- כי הוא מגלם בתוכו גם את המהירות של יצירת תוצר ביחידת זמן וגם את ריכוז האנזים

kcat=vmax/ [E] = EP–> E+ P

VMAX היה מדד גרוע מכיוון שהוא תלוי ריכוז