Научноисследовательская работа студентки 4 курса Направления подготовки 06. 03. 01 Биология Профиль Биохимия

• Название: Научноисследовательская работа студентки 4 курса Направления подготовки 06. 03. 01 Биология Профиль Биохимия
• Дата: 11.05.2023
• Размер: 1.18 Mb.
• Имя файла: Otchet_NIR.docx
• Тип: Научно-исследовательская работа; #1122470
• страница: 9 из 10

2.3. Описание неравновесных процессов взаимодействия гемоглобина с кислородом

Неравновесные процессы, происходящие при взаимодействии гемоглобина с кислородом, описываются следующей системой уравнений:











где кинетические коэффициенты реакции присоединения и отсоединения кислорода от гемоглобина.

В настоящее время детальный анализ системы уравнений, описывающей кинетику взаимодействия гемоглобина с кислородом, сделан лишь для случая стационарного состояния. Общая задача вычисления кинетических коэффициентов не решена. Обычно из экспериментальных данных определяют не восемь коэффициентов, а всего два. Эти параметры получаются 15 в случае рассмотрения реакции взаимодействия гемоглобина с кислородом как реакции первого порядка, то есть вычисляются некие усредненные по всем состояниям коэффициенты [a], [b].

Для того чтобы установить связь между кинетическими коэффициентами рассмотрим стационарное решение системы уравнений (9):









Где –

с одной, двумя, тремя, четырьмя молекулами кислорода соответственно,

Z=1+ (12)

Если сделать предположение, что процесс присоединения кислорода к гемоглобину определяется диффузией, то константа скорости ассоциации остаётся без изменений. Действительно, по данным [6] ни изменение pH, ни изменение температуры не влияет на скорость реакции соединения гемоглобина с кислородом, тогда как скорость реакций диссоциации возрастает при повышении температуры, а изменение концентрации протонов водорода влияет лишь в ограниченной зоне, между 5,5 и 7,5 pH

Исходя из вышесказанного, для описания кинетических уравнений примем все константы прямой реакции оксигенации одинаковыми:

(a)= (13)

Константы обратной реакции находятся из соотношения констант реакций ( ) с коэффициентами Эйдера (8), которые были найдены раннее из термодинамической модели:

, * , * , * * (14)

На рисунке 13 показана зависимость степени заполнения гемоглобина кислородом в растворе от времени для процесса дезоксигенации. Точки экспериментальные данные работы [7] при различных начальных степенях заполнения гемоглобина кислородом. Описание экспериментальных данных наилучшим образом получилось при a=(4+1.2)*1 .



Рисунок 13 – Зависимость степени заполнения гемоглобина кислородом в растворе от времени для процесса дезоксигенации Точки экспериментальные данные [7]. Кривые моделирование. 1начальная степень заполнения гемоглобина кислородом 90%. 2 80%.

Таким образом, можно получить выражения для констант обратных реакций:

, , (15)

Так как коэффициенты Эйлера зависят от различных физиологических условий, то и коэффициенты обратных реакций взаимодействия гемоглобина с кислородом также зависят от них. Экспериментальное изучение неравновесных процессов проведено в классической работе Мосшизуки [7]. Он разработал и применил весьма точный метод для измерения скорости реакций. Нами было проведено описание экспериментальных данных, по кинетике оксигенации гемоглобина, полученных этим автором. Для описания кинетики взаимодействия гемоглобина с кислородом численно решалась система уравнений (9). При описании кинетики присоединения кислорода к гемоглобину начальное распределение кислорода в гемоглобине рассчитывалось при некотором давлении , соответствующем начальной степени заполнения гемоглобина кислородом. Затем система выводилась из состояния равновесия путем изменением давления с

. Для процесса оксигенации гемоглобина Для процесса дезоксигенации оксигемоглобина

На рисунке 14 изображена Зависимость степени заполнения гемоглобина кислородом в эритроцитах от времени для процесса оксигенации при разных значениях кислотности. Коэффициент прямой реакции гемоглобина с кислородом оказался равным a=(1.1+0,3)*1 .



Рисунок 14 – Зависимость степени заполнения Отличие коэффициента прямой гемоглобина кислородом в эритроцитах от времени для процесса оксигенации.

При описании экспериментальных кривых, описывающих неравновесные процессы, подбирается только параметр а. Коэффициенты определялись из соотношений (13), а коэффициенты Эйдера были взяты из выражения (8).