Ферменттік реакциялардың кинетикасы және теңдеуі

Биокатализаторлар – ферменттердің атысуымен жүретін биохимиялық реакциялардың жылдамдығын ферменттік реакциялардың кинетикасы зерттейді. Ферменттік процестер химиялық реакция кинетикасының жалпы заңдылықтарына бағынады.

Ферменттік реакцияның жылдамдығы фермент пен субстрат концентрацияларының, яғни әрекеттесуші заттардың концентрациясына тәуелді болады. Ферменттің концентрациясы жоғарылаған сайын реакцияның жылдамдығы да артады. Ферменттік реакцияның жылдамдығы реакцияға түсуші субстраттың мөлшеріне де байланысты болады. Субстраттың концентрациясы жоғарылағанда реакция жылдамдығы концентрацияға тура пропорционал өзгереді. Кинетикалық теңдеу бойынша =K∙C, яғни бірінші ретті реакция болып есептеледі.

Реакция жылдамдығының субстрат мөлшеріне сәйкес артуы белгілі бір денгейге дейін ғана көтеріледі, одан әрі субстраттың мөлшеріне тәуелді болмайды, = _max=K, яғни реакция нөлінші ретті болады.

Максимальды жылдамдықтың жартысына тең субстрат концентрациясы = _max/2 Михаэлис константасы (K_m) деп аталады.

Ферменттік реакцияның теңдеуін былай көрсетуге болады:

Мұндағы: Е – фермент;

S – субстрат:

Р – өнім.

Реакция жылдамдығының субстрат концентрациясына тәуелділігі Михаэлис-Ментен теңдеуімен өрнектеледі.

Ферменттер туралы ғылым (энзимология) медицинада кеңінен қолданылады. Ферменттердің жетіспеуінен әр түрлі аурулар пайда болады. Мысалы, ғалымдар фенилангидроксидаза ферментінің жетпеушілігінен болатындығын анықтады. Соңғы жылдарда ферменттер кейбір ауруларды емдеу үшін қолданылуда. Мысалы, тканьдердің қалыпты жұмыс істеуіне жиналып, шоғырланып қалған белоктар кедергі келтіреді. Әсіресе мұндай жағдай күйікте, іріңді жара, өкпе іріңдеп, қабынғанда жиі кездеседі. Осындай шоғырланған белокты ыдырату үшін трипсин секілді ферменттер пайдаланылады. Ферменттер аса қатерлі ісік (рак) аруының кейбір түрлерін емдеу үшін де қажет. Мысалы, бактериядан алынған аспаргиназа ферменті лейкоздың кейбір түрлеріне қолданылады. Қан тамырларында пайда болатын қан ұйындыларын жою үшін трипсин, стриптаза т.б. ферменттердің мүмкіндігі үлкен. Ферменттің көмегімен жұқпалы гепатитті анықтауға болады. Гепатит басталғанда плазмадағы трансаминаза ферментінің мөлшері 50 есеге жуық артады.

ЕРІТІНДІЛЕР ТУРАЛЫ ІЛІМ

Ерітінді дегеніміз ең кемі екі компоненттен тұратын біртекті жүйе (система) ерітінділердің ең маңыздылығы сұйық ерітінділер.

Ерітінді. Еріген зат пен еріткіштен тұрады.

m_{ерітінді} = m_{еріген зат} + m_{еріткіш}

Ішінде еріген зат молекула не ион түрінде бірдей болып араласатын ортаны еріткіш дейміз. Ең маңызды еріткіш ретінде суды алады, еріткіштің ішінде еріген заттың мөлшері көп болса қою ерітінді, еріген зат аз болса сұйық ерітінді деп аталады.

Сонымен ерітіндідегі еріген заттың мөлшері әр түрлі болғандықтан ерітіндінің концентрациясын өрнектей білу керек. Ең алдымен ерітіндінің концентрациясы дегеніміз не деген сұраққа жауап берейік?

Ерітінді концентрациясы дегеніміз – ерітіндінің белгілі салмақ мөлшеріне немесе белгілі бір көлеміне еріген заттың сандық мөлшері.

Ерітіндінің концентрациясын бірнеше әдіспен көрсетуге болады:

1. еріген заттың масса бөлшегімен ( );

2. нормальдік концентрациясымен (С_N);

3. молярлық концентрациясымен (С_м);

Проценттік концентрация. Массалық проценттік концентрация дегеніміз 100 грамм ерітіндідегі еріген заттың граммен алынған массасы (m_зат).

Көлемдік проценттік концентрация дегеніміз - 100 см³ ерітіндідегі еріген заттың 1 куб сантиметіріндегі көлемі (V_A).

Масса – көлемдік проценттік концентрация дегеніміз - 100 см³ ерітіндідегі заттың граммен алынған массасы.

Молярлы концентрация (С_М) дегеніміз - 1 дм³ (литр) ерітіндідегі еріген заттың моль саны ( ).

,

мұндағы: , осыдан .

Эквивалентті немесе нормальді концентрация дегеніміз - 1 дм³ (литр) ерітіндідегі еріген заттың эквивалент саны ( )

мұндағы: , осыдан .

Титр дегеніміз - 1 см³ (миллилитр) ерітіндідегі еріген заттың грамм массасы (Т).

Эквиваленттік молярлық массасын табу үшін эквиваленттік фактор деген ұғыммен танысу керек.

Егер реакция нәтижесінде рА + qB cD + dC

Мұнда, р > q болса, онда А затының бір бөлігіне В затының бөлігі эквивалентті болады. Схема түрінде осы айтылғанды былай көрсетуге болады:

А + ( )В = сD + dC

- эквиваленттік фактор;

Эквиваленттік фактордың өлшем бірлігі жоқ. Бұл санды химиялық реакцияға түскен заттардың стехиометриялық коэффициенттері арқылы табады. Нейтралдау реакциясы үшін заттың эквиваленттік факторы деп негіздердің қандай бөлігі бір ион сутегіне эквивалентті екенін көрсететін санды айтады.

HCl + KOH KCl + H₂O

CH₃COOH + NaOH = CH₃COONa + H₂O

; ;

H₂SO₄ + 2NaOH = Na₂SO₄ + 2H₂O

Реакцияға түсетін заттардың мөлшері осы жағдайдаға эквивалентті болады.

Тотығу-тотықсыздану реакцияларында тотықтырғашпен тотықсыздан-дырғыштың эквиваленттік факторын табу үшін реакцияға қатысатын заттардың қандай бөлігі бір электронға эквивалентті екенін білу керек. Мысалы:

10FeSO₄ + 2KMnO₄ + 8H₂SO₄ = 5Fe₂(SO₄)₃ + 2MnSO₄ + K₂SO₄ + 8H₂O

Fe²⁺ - ® Fe³⁺

MnO₄^- + 8H⁺ + 5 ® Mn²⁺ + 4H₂O

Мысалы:

Тұздардың эквиваленттік молекулалық салмағын валенттілік байланыстарының санына бөліп есептейді.