Документация

Простая модель для одно-субстратных катализируемых реакций

Простая модель для реакций, катализируемых ферментом, запускает субстрат S обратимое связывание с ферментом E. Часть субстрата в комплексе субстрат/фермент превращается в продукт P с релизом фермента.

$$\text{S + E }\underset{\text{k1r}}{\overset{\text{k1}}{\rightleftarrows }}\text{ ES }\stackrel{\text{k2}}{\to }\text{ E + P}$$
$$\text{v1 = k1[S][E], v1r = k1r[ES], v2 = k2[ES]}$$

Эта простая модель может быть определена

Ферментативные реакции с дифференциальными уравнениями скорости

Реакции для механизма ферментативной реакции с одним субстратом (см. Простая модель для одно-субстратных катализируемых реакций) могут быть описаны дифференциальными уравнениями скорости. Вы можете ввести дифференциальные уравнения скорости в программное обеспечение в качестве правила скорости.

     reactions: none
 reaction rate: none
    rate rules: dS/dt  = k1r*ES - k1*S*E
                dE/dt  = k1r*ES + k2*ES - k1*S*E
                dES/dt = k1*S*E - k1r*ES - k2*ES
                dP/dt  = k2*ES
       species: S =  8   mole
                E =  4   mole
               ES =  0   mole
                P =  0   mole
    parameters:  k1 = 2   1/(mole*second)
                k1r = 1   1/second
                 k2 = 1.5 1/second

Помните, что правило скорости dS/dt = f(x) написано на SimBiology^® оцените выражение правила как S = f(x). Для получения дополнительной информации о правилах скорости см. «Правила скорости».

Кроме того, можно удалить правило скорости для ES, добавить новый вид Etotal для общего количества фермента и добавить алгебраическое правило 0 = Etotal - E - ES, где начальные суммы для Etotal и E равны.

      reactions: none
  reaction rate: none
     rate rules: dS/dt = k1r*ES - k1*S*E
                 dE/dt = k1r*ES + k2*ES - k1*S*E
                 dP/dt = k2*ES
 algebraic rule: 0 = Etotal - E - ES
        species: S =  8   mole
                 E =  4   mole
                ES =  0   mole
                 P =  0   mole
            Etotal =  4   mole
     parameters: k1 = 2   1/(mole*second)
                k1r = 1   1/second
                 k2 = 1.5 1/second

Ферментативные реакции с Кинетикой действующих масс

Определение дифференциальных уравнений скорости для реакций в модели является длительным процессом. Лучшим способом является ввод реакций для одно-субстратного механизма ферментативной реакции непосредственно в программное обеспечение. Следующий пример использует модели ферментативно катализируемой реакции с кинетикой действующих масс. Для описания модели реакции смотрите Простую модель для Одно-субстратных катализируемых реакций.

     reaction: S + E -> ES
reaction rate: k1*S*E (binding)

     reaction: ES -> S + E 
reaction rate: k1r*ES (unbinding)

     reaction: ES -> E + P
reaction rate: k2*ES (transformation)
      species: S =  8   mole
               E =  4   mole
              ES =  0   mole
               P =  0   mole
   parameters: k1  = 2   1/(mole*second)
               k1r = 1   1/second
               k2  = 1.5 1/second

Результаты для симуляции с использованием реакций идентичны результатам от использования дифференциальных уравнений скорости.

Ферментативные реакции с необратимой Кинетикой Генри-Михаэлиса-Ментен

Представление реакции, катализируемой ферментом, с кинетикой действующих масс требует, чтобы вы знали константы скорости k1, k1r, и k2. Однако эти константы скорости редко сообщаются в литературе. Чаще всего можно задать константы скорости для кинетики Генри-Михаэлиса-Ментен с максимальной скоростью Vm=k2*E и постоянную Km = (k1r + k2)/k1. Скорость реакции для одно-субстратной ферментативной реакции, использующей Кинетику Генри-Михаэлиса-Ментен, приведена ниже. Для получения информации о модели смотрите Простая модель для Одно-субстратных катализируемых реакций.

В следующем примере моделируется реакция, катализируемая ферментом, с использованием кинетики Генри-Михаэлиса-Ментен с одной реакцией и уравнением скорости реакции. Введите реакцию, заданную ниже, в программное обеспечение и моделируйте.

     reaction: S -> P
reaction rate: Vmax*S/(Km + S)
      species:    S =  8    mole
                  P =  0    mole
   parameters: Vmax =  6    mole/second
                 Km =  1.25 mole

Результаты показывают график, немного отличный от графика с помощью кинетики действующих масс. Различия связаны с допущениями, сделанными при выведении уравнения скорости Михаэлис-Ментен.