- •Биофизическая химия Сборник примеров и задач
- •Оглавление
- •Введение
- •1. Термодинамическое описание биохимических реакций
- •1.1. Расчёт изменения свободной энергии химических реакций
- •1.2. Практические расчёты при описании биохимических реакций
- •Примеры решения задач
- •Теоретические вопросы для самоподготовки
- •2. Стехиометрические расчёты биотехнологических процессов
- •2.1. Стехиометрия и материальный баланс микробиологических процессов
- •2.2. Расчёт выхода биомассы на субстрат (источник углерода)
- •Значения γs и максимальные теоретические значения выхода биомассы для различных субстратов
- •Оценка теплового эффекта и свободной энергии некоторых процессов биосинтеза
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Данные для решения задачи 1
- •Данные для решения задачи 2
- •Теоретические вопросы для самоподготовки
- •3. Ферментативная кинетика и катализ
- •3.1. Общая характеристика ферментов
- •3.2. Кинетическое описание ферментативных процессов
- •3.3. Различные типы координат, используемые для графического решения уравнения Михаэлиса–Ментен
- •3.4. Интегральная форма уравнения Михаэлиса–Ментен
- •3.5. Ингибирование ферментативных реакций
- •Кинетические схемы, основные формулы различных ферментативных процессов
- •Примеры решения задач
- •Задачи для самостоятельного решения
- •Теоретические вопросы для самоподготовки
- •Заключение
- •Приложение 1
- •Приложение 2 Константы диссоциации аминокислот, органических кислот и оснований
- •Константы диссоциации различных соединений при 25 °с
- •Приложение 3 Элементарный состав сухой биомассы микроорганизмов
- •Элементарный состав сухой биомассы микроорганизмов
- •Элементарный состав и восстановленность сухой биомассы микроорганизмов, выращенных в условиях непрерывного культивирования
- •Элементный состав и восстановленность сухой биомассы микроорганизмов различных типов дрожжей, выращенных в условиях непрерывного культивирования при лимитировании роста субстратом
- •Список литературы
- •Суясов Николай Александрович
Теоретические вопросы для самоподготовки
Строение и классификация ферментов.
Коферменты, кофакторы.
Сравнение ферментов с катализаторами.
Молекулярные механизмы ферментативного катализа.
Теория Михаэлиса–Ментен, основные положения теории, вывод дифференциальной формы уравнения.
Вывод уравнения Бригса–Холдейна.
Решение уравнения Михаэлиса–Ментен в классических координатах.
Решение уравнения Михаэлиса–Ментен методом Диксона.
Решение уравнения Михаэлиса–Ментен в координатах Эди–Хофсти.
Решение уравнения Михаэлиса–Ментен в координатах де Мигуэл Марино и Тамари.
Решение уравнения Михаэлиса–Ментен в координатах Лайнуивера–Берка.
Понятие об эффекторах (ингибиторах/активаторах).
Основные типы ингибирования ферментов.
Варианты однокомпонентного ингибирования ферментов.
Вывод уравнения обратимого однокомпонентного полностью неконкурентного ингибирования фермента, анализ уравнения в координатах Лайнуивера–Берка, Диксона.
Вывод уравнения обратимого однокомпонентного полностью конкурентного ингибирования фермента, анализ уравнения в координатах Лайнуивера–Берка, Диксона.
Варианты двухкомпонентного полностью конкурентного ингибирования ферментов.
Вывод уравнения двухкомпонентного полностью конкурентного взаимонезависимого ингибирования фермента, анализ уравнения в координатах Лайнуивера–Берка, Диксона.
Вывод уравнения двухкомпонентного полностью конкурентного взаимозависимого ингибирования фермента, анализ уравнения в координатах Лайнуивера–Берка, Диксона.
Двухкомпонентное полностью неконкурентное ингибирование ферментов.
Вывод уравнения двухкомпонентного полностью неконкурентного взаимозависимого ингибирования фермента, анализ уравнения в координатах Лайнуивера–Берка, Диксона.
Вывод уравнения двухкомпонентного полностью неконкурентного взаимонезависимого ингибирования фермента, анализ уравнения в координатах Лайнуивера–Берка, Диксона.
Случаи, выходящие за рамки теории Михаэлиса–Ментен.
Вывод и анализ уравнения ингибирования субстратом.
Вывод и анализ уравнения обратимой изомеризации фермента в неактивную форму.
Вывод и анализ уравнения активации фермента.
Вывод интегральной формы уравнения Михаэлиса–Ментен.
Применение интегральной формы уравнения Михаэлиса–Ментен к случаю ингибирования продуктом, вывод и анализ уравнения.
Влияние кислотности среды на скорость ферментативных реакций, вывод и анализ уравнения.
Влияние температуры на скорость ферментативных реакций.
Применение интегральной формы уравнения Михаэлиса–Ментен к случаю необратимой инактивации фермента.
Нестационарная кинетика.
Достоинства и недостатки методов нестационарной кинетики.
Стационарная кинетика.
Иммобилизация ферментов.
Достоинства и недостатки вариантов иммобилизации ферментов.
Модуль Тиле.
Заключение
Настоящее учебное пособие позволяет ознакомиться с практическим приложением основных закономерностей физики и физической химии к биологическим системам, сформировать навыки количественных термодинамических и кинетических расчётов биохимических реакций и их совокупностей, осуществляемых в ходе роста и размножения микробных клеток и популяций.
Студентам предлагаются краткие теоретические выкладки по таким разделам курса Биофизическая химия, как:
термодинамика биотехнологических процессов;
материальный баланс культивирования микроорганизмов;
ферментативная кинетика и катализ.
Рассмотрены примеры решения задач по указанным разделам курса, а также приведены задачи для самостоятельного решения и теоретические вопросы для самоподготовки.
В приложениях приведены справочные материалы, которые потребуются студентам при самостоятельном решении задач из пособия, а также могут быть использованы для составления дополнительных, как домашних, так и аудиторных заданий.
Теоретические вопросы и задачи, входящие в данное пособие, сформулированы в виде задания достаточно конкретно, но исключают прямое переписывание ответа из доступного литературного источника.