BİYOKİMYASAL REAKSİYON MÜHENDİSLİĞİ

(1)

BİYOKİMYASAL REAKSİYON MÜHENDİSLİĞİ-6.hafta Prof.Dr.Serpil Takaç Enzim İnhibisyonu

Tersinmez İnhibisyon

Tersinmez inhibitör (enzim zehirleri) etkisini, enzimin aktif grubunu kimyasal değişime uğratarak gösterir.

Yarışmalı İnhibisyon (Competitive Inhibition): Substrat ile inhibitör aynı aktif konum için yarışır.

ES

S

E





EI

I

E





i i

k

Ki





Ü

E

ES





Yaklaşık yatışkın koşul varsayımı:

0 

dt

dC

ES ;



0 dt

dC

EI ;

r



k

₂

C

_ES

0

2 1 1





E S _ ES ES ES

C

k

C

k

C

k

dt

dC

S E ES

C

k

C

2 1 1







Km

C

ES



E S

0 





_E _I __i _EI EI

C

k

C

kiC

dt

dC

I E i i EI

C

k

C





Ki

C

E I EI



Enzim için: CEo = CE +CES+ CEI

Km

C

Ki

C

E I E S E Eo





Ki

C

Km

C

I S Eo E





1

CES de yerine konursa: I S Eo S ES

C

Ki

Km

C

Km

C





Tepkime hız ifadesi:

)

1 (

2 2

Ki

C

Km

C

k

C

k

r

I S S Eo ES





Ki

C

Km

C

x

Km

C

I S Eo S ES





1

(2)

)

1 (

max

Ki

C

Km

C

r

I S S





MM denklemi doğrusallaştırılırsa: max max

1

1 )

1 (

1 r

C

Ki

C

r

Km

r

S I





( S

C

r

1 ;

1

) grafiğinde

(

1 )

max I I

K

C

r

Km

egim





max

1 r

kayma 

Yarışmasız İnhibisyon (Noncompetitive Inhibition)

ES

S

E





ES S E

C

Ks 

EI

I

E





EI I E

C

Ki 

ESI

I

ES





ESI I ES

C

Ki 

ESI

S

EI





ESI S EI

C

Ks 

Ü

E

ES





r



k

2

C

ES MM yaklaşımı ile:

Enzim için: CEo=CE+CES+CEI+CESI

Denge sabitlerinden:

Ks

C

ES



E S

Ki

C

EI



E I

KiKs

C

Ki

C

ESI



ES I



E S E

KiKs

C

Ki

C

Ks

C

E S E I E S I E Eo





)

1 (

KiKs

C

Ki

C

Ks

C

Eo



E



S



I



S I

)

1 (

KiKs

C

Ki

C

Ks

C

S I I S Eo E





)

1 (

KiKs

C

Ki

C

Ks

C

x

K

C

S I I S Eo S S ES





)

(

Ki

C

Ki

K

C

K

C

S I S I S S S Eo ES





(3)































i I S i I S S Eo ES

K

C

K

C

K

C

k

C

k

r

1

2 2





_















i I S S S

K

C

K

r

C

r

1

max 1 1

k

K

_S



 1 2 1

k

K

_m







k2 << k-1  Km=KS





_















i I S m S

K

C

K

r

C

r

1

max































i I S i I m

K

C

r

C

K

C

r

K

r

1

max max Bu

(

1 ;

1 )

S

C

r

grafiğinde



_













i I m

K

C

r

K

egim

1

max ve olan doğrudur.

Sınırlı Yarışmalı (Yarışmalı Olmayan) İnhibisyon

ES

S

E





ESI

I

ES





Ü

E

ES





Yaklaşık yatışkın koşul varsayımı:

0 

dt

dC

_ES



0 dt

dC

_ESI

r



k

₂

C

_ES

0

2 1 1









_E _S _ _ES _i _ES _I __i _ESI _ES ES

C

k

C

k

C

k

C

k

C

k

dt

dC



1 2



1

k

C

k

C

k

C

k

C

I i ESI i S E ES

_





 

0 





i ES I _i ESI ESI

C

k

C

k

dt

dC



i i



I ES ESI

k

C

/





CES’de yerine konursa:







1 2



1

/

k

C

k

C

k

C

k

C

I i i i I ES i S E ES

_





  







k

1



k

2



k

i

C

I



k

i

C

I



C

ES



k

1

C

E

C

S



1 2



1

k

C

k

C

E S ES























i I

K

C

r

kayma

1

max

(4)



1 2



1

k

C

k

x

K

C

E S i I ESI



_



Enzim için: CEo=CE+CES+CESI





E i S I E S E Eo

C

k

K

C

k

C

k

C

k

C

)

(

1 2 1 2 1 1





 







1 2



1 2 1 1

1 k

k

K

C

k

C

k

C

i S I S Eo E





 

CES’de yerine konursa:











1 2



1 2 1 1 2 1 1

1 k

k

K

C

k

C

k

C

x

k

C

i S I S Eo ES





   i S I S S Eo ES

K

C

k

C





 1 2 1 i S I S m S Eo ES

K

C

K

C





Tepkime hız ifadesi:

r



k

2

C

ES i S I S m S Eo

K

C

K

C

k

r





2

















i I S m S

K

C

K

C

r

1

max Denklem doğrusallaştırılırsa:

















i I S m

K

C

r

C

r

K

r

1

max max Bu

(

1 ;

1 )

S

C

r

grafiğinde

r

_max

K

egim



m ve

_















i I

K

C

r

kayma

1

max

olan doğru denklemidir.

Kaynak:

1. Bailey JE and Ollis DF, 1986. Biochemical Engineering Fundamentals, McGraw Hill, 2.baskı, NY 2. Shuler,ML and Kargı F, 2001. Bioprocess Engineering: Basic Concepts, 2. Baskı, Prentice Hall, NJ