Документация

Простая модель для одно-субстратных катализируемых реакций

Простая модель для катализируемых ферментом реакций запускает подложку S обратимо связывая с ферментом E. Часть подложки в комплексе подложки/фермента преобразована 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 задана с

Ферментативные реакции с дифференциальными уравнениями скорости

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

     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) написан в SimBiology^® выражение правила скорости как S = f(x). Для получения дополнительной информации о правилах скоростей смотрите Правила скоростей.

В качестве альтернативы вы могли удалить правило скорости для ES, добавьте новую разновидность Etotal для общей суммы фермента, и добавляют алгебраическое правило 0 = Etotal - E - ES, где начальная буква составляет 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. Лучший путь состоит в том, чтобы ввести реакции для одно-субстратного механизма ферментативной реакции непосредственно в программное обеспечение. Следующее использование в качестве примера моделирует катализируемую ферментом реакцию с кинетикой действующих масс. Для описания модели реакции см. 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 помощью реакций идентичны результатам использования дифференциальных уравнений скорости.

Ферментативные реакции с необратимой кинетикой Генри-Михаэлиса-Ментен

Представление катализируемой ферментом реакции с кинетикой действующих масс требует, чтобы вы знали константы скорости k1, k1r, и k2. Однако об этих константах скорости редко сообщают в литературе. Более распространено дать константы скорости для кинетики Генри-Михаэлиса-Ментен с максимальной скоростью Vm=k2*E и постоянный Km = (k1r + k2)/k1. Скорость реакции для одно-субстратной ферментативной реакции с помощью кинетики Генри-Михаэлиса-Ментен приведена ниже. Для получения информации о модели см. Простую Модель для Одно-субстратных катализируемых реакций.

Следующий пример демонстрирует катализируемую ферментом реакцию с помощью кинетики Генри-Михаэлиса-Ментен с одной реакцией и уравнением скорости реакции. Введите реакцию, заданную ниже в программное обеспечение, и симулируйте.

     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 отличающийся из графика с помощью кинетики действующих масс. Различия происходят из-за предположений, сделанных при получении уравнения скорости Михаэлиса-Ментен.