Адрес e-mail:

Компьютерное моделирование кинетики процесса пероксидазного окисления иодид-ионов перекисью водорода

Д. А. Толстик, Е. С. Чухрай, И.А. Кириллов

Московский физико-технический институт

Московский государственный университет

Всероссийский научный центр  Курчатовский институт

 

Каталитическое окисление большого количества субстратов (соли аскорбиновой кислоты, цитохром С, ферроцианиды и пр.) в живых системах, осуществляемых перекисью водорода, происходит с участием фермента пероксидазы. Перокзидазное окисление иодид ионов является модельной реакцией ферментативной кинетики. Эта реакция имеет важное практическое значение в биохимии, пищевой технологии и медицине для иммуноферментного анализа. До сих пор кинетика пероксидазное окисление иодид ионов исследовалось экспериментально и приближенными аналитическими методами (методы квазистационарных и квазиравновесных концентраций).

В данной работе на основе детальной кинетической схемы, предложенной Е.С. Чухрай с соавторами, численно решалась прямая кинетическая задача ферментативного катализа.

На первой стадии работы в среде MATHCAD был реализован решатель для системы кинетических уравнений (девять элементарных реакций для шести реагентов), позволяющий получать точные численные решения для произвольных значений констант скоростей элементарных реакций. Встроенный обработчик графиков позволяет сравнивать расчетные кинетические кривые с результатами эксперимента. Входными данными системы являются начальные концентрации фермента и двух субстратов. Система позволяет производить линеаризацию основного уравнения Михаэлиса-Ментен тремя стандартными способами: в координатах Лайнуивера-Бэрка, Лэнгмюра-Хейнса, Эди-Ховсти.

На втором этапе работы путем сравнения с известными экспериментальными кинетическими кривыми и литературными данными подбирались значения констант скорости, обеспечивающие совпадение расчетных кинетических кривых с экспериментом в пределах точности последнего.

На третьем этапе был разработан способ автоматической обработки кинетических кривых, используя стандартные методы определения эффективных параметров: констант Михаэлиса и максимальных скоростей реакций по пероксиду водорода и по иодид-иону.

Таким образом, создана компьютерная система в среде MATHCAD для моделирования многоступенчатых ферментативных реакций, в частности - пероксидазного окисления иодид-ионов перекисью водорода. Система проста в обращении, позволяет изучать кинетику ферментативных реакций и для учебных целей может заменить собой дорогостоящий эксперимент. Программа может быть полезна исследователям для планирования кинетических экспериментов в широком диапазоне начальных данных.

Если вы заметили в тексте ошибку, выделите её и нажмите Ctrl+Enter.

МФТИ в социальных сетях

soc-vk soc-fb soc-tw soc-li soc-li soc-yt
Яндекс.Метрика