स्थिर-अवस्था और बर्स्ट काइनेटिक्स

स्थिर-अवस्था काइनेटिक्स एंजाइम अभिक्रियाओं का वर्णन करती है जब एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स लगभग स्थिर सांद्रता पर पहुँच जाता है, वह अवस्था जिसमें Km और kcat को परिभाषित किया जाता है। पूर्व-स्थिर-अवस्था और बर्स्ट काइनेटिक्स प्रारंभिक, क्षणिक चरण की जाँच करते हैं, जहाँ तीव्र-मिश्रण विधियाँ व्यक्तिगत बंधन और रासायनिक चरणों को हल कर सकती हैं। इस चरण में उत्पाद निर्माण का एक बर्स्ट अक्सर यह संकेत देता है कि रासायनिक घटना के बाद का एक चरण दर-सीमित है।

Definition

स्थिर-अवस्था काइनेटिक्स इस धारणा के तहत एंजाइम अभिक्रियाओं का विश्लेषण करती है कि एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स की सांद्रता माप अवधि में लगभग स्थिर रहती है, जबकि पूर्व-स्थिर-अवस्था (क्षणिक) काइनेटिक्स उस अवस्था तक पहुँचने से पहले प्रारंभिक चरण का अवलोकन करती है; एक बर्स्ट उत्पाद का एक प्रारंभिक तीव्र स्टोइकोमेट्रिक निर्माण है जिसके बाद धीमी स्थिर-अवस्था दर होती है, जो यह दर्शाता है कि बंधन रसायन विज्ञान के बाद का एक चरण टर्नओवर को सीमित करता है।

Scope

यह विषय स्थिर-अवस्था सन्निकटन और इसके द्वारा परिभाषित मापदंडों, पूर्व-स्थिर-अवस्था प्रयोगों के औचित्य, बर्स्ट काइनेटिक्स की व्याख्या, और क्षणिक चरणों का निरीक्षण करने के लिए उपयोग की जाने वाली तीव्र-मिश्रण तकनीकों (जैसे स्टॉप्ड-फ्लो और क्वेंच्ड-फ्लो) को शामिल करता है। यह नैदानिक मार्गदर्शन के बजाय संदर्भ कार्यप्रणाली है।

Core questions

• स्थिर-अवस्था धारणा का क्या अर्थ है और यह कब मान्य होती है?
• पूर्व-स्थिर-अवस्था चरण कौन सी अतिरिक्त जानकारी प्रदान करता है?
• उत्पाद निर्माण का एक बर्स्ट यांत्रिक रूप से क्या इंगित करता है?
• कौन सी तीव्र-मिश्रण विधियाँ क्षणिक चरणों को हल करती हैं?

Key concepts

• स्थिर-अवस्था सन्निकटन
• पूर्व-स्थिर-अवस्था (क्षणिक) चरण
• बर्स्ट चरण और सक्रिय-स्थल अनुमापन
• दर-सीमित चरण की पहचान
• स्टॉप्ड-फ्लो और क्वेंच्ड-फ्लो विधियाँ
• एकल-टर्नओवर प्रयोग

Key theories

स्थिर-अवस्था सन्निकटन

ब्रिग्स और हल्डेन ने माना कि एक संक्षिप्त क्षणिक के बाद एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स लगभग स्थिर सांद्रता पर होता है, जिससे एक सामान्य दर नियम की व्युत्पत्ति और सभी प्रासंगिक दर स्थिरांकों के संदर्भ में Km को परिभाषित किया जा सकता है।

बर्स्ट काइनेटिक्स

जब एसिलेशन या कोई अन्य प्रारंभिक रासायनिक चरण तेज़ होता है लेकिन डीएसिलेशन जैसा बाद का चरण धीमा होता है, तो पहला टर्नओवर उत्पाद का एक तीव्र स्टोइकोमेट्रिक बर्स्ट उत्पन्न करता है इससे पहले कि वह धीमी स्थिर-अवस्था दर पर स्थिर हो जाए, जिससे सक्रिय-स्थल अनुमापन और चरण असाइनमेंट की अनुमति मिलती है।

Mechanisms

एंजाइम और सब्सट्रेट को मिलाने के बाद, एक संक्षिप्त क्षणिक अवस्था होती है जिसके दौरान एंजाइम-सब्सट्रेट कॉम्प्लेक्स जमा होता है; एक बार जब इसकी सांद्रता उत्पाद निर्माण के सापेक्ष धीरे-धीरे बदलती है, तो अभिक्रिया स्थिर अवस्था में प्रवेश करती है जहाँ पारंपरिक प्रारंभिक-वेग माप लागू होते हैं और Km और kcat को परिभाषित किया जाता है। क्षणिक चरण का अध्ययन करने के लिए तीव्र-मिश्रण उपकरणों की आवश्यकता होती है जो मिलीसेकंड समय-सीमा पर घटनाओं का अवलोकन करते हैं, या तो लगातार एक ऑप्टिकल सिग्नल की निगरानी करके (स्टॉप्ड-फ्लो) या निर्धारित समय पर अभिक्रिया को रासायनिक रूप से बुझाकर (क्वेंच्ड-फ्लो)। जब एक प्रारंभिक रासायनिक चरण बाद वाले की तुलना में तेज़ होता है, तो पहला उत्प्रेरक चक्र एंजाइम की मात्रा के बराबर उत्पाद का एक बर्स्ट उत्पन्न करता है, जिसके बाद धीमा चरण स्थिर-अवस्था दर निर्धारित करता है; इसलिए बर्स्ट आयाम का उपयोग कार्यात्मक सक्रिय स्थलों को अनुमापित करने के लिए किया जा सकता है, और इसकी काइनेटिक्स यह निर्धारित करने में मदद करती है कि कौन सा चरण दर-सीमित है। इसका उत्कृष्ट प्रदर्शन काइमोट्रिप्सिन का एसिलेशन-डीएसिलेशन व्यवहार है।

Clinical relevance

स्थिर-अवस्था और क्षणिक व्यवहार के बीच अंतर यह बताता है कि चयापचय और दवा-चयापचय एंजाइमों के दर-सीमित चरणों की पहचान कैसे की जाती है और सहसंयोजक अवरोधन को कैसे चित्रित किया जाता है, जो एंजाइम फार्माकोलॉजी और परख डिजाइन की पृष्ठभूमि है। यह विषय इन विधियों को संदर्भ सामग्री के रूप में वर्णित करता है और व्यक्तिगत निदान या उपचार निर्णयों का आधार नहीं है।

History

ब्रिग्स और हल्डेन ने 1925 में स्थिर-अवस्था धारणा प्रस्तुत की, जो सामान्य दर नियम प्रदान करती है जो पारंपरिक एंजाइम काइनेटिक्स को आधार प्रदान करती है। बीसवीं सदी के मध्य में तीव्र-मिश्रण उपकरण के विकास ने पूर्व-स्थिर-अवस्था व्यवस्था को खोला, और हार्टले और किल्बी के 1952 के काइमोट्रिप्सिन के अध्ययन ने उत्पाद रिलीज के बर्स्ट का खुलासा किया जो रासायनिक घटना के बाद दर-सीमित चरणों की पहचान के लिए प्रतिमान बन गया।

Key figures

• George Briggs
• J. B. S. Haldane
• Brian Hartley
• Alan Fersht
• Hans Gutfreund

Seminal works

• briggs-haldane-1925
• hartley-kilby-1952

Frequently asked questions

उत्पाद निर्माण में एक बर्स्ट आपको क्या बताता है?

उत्पाद का एक तीव्र प्रारंभिक बर्स्ट जो एंजाइम सांद्रता के लगभग बराबर होता है, जिसके बाद धीमी स्थिर-अवस्था दर होती है, यह इंगित करता है कि पहली रासायनिक घटना (जैसे डीएसिलेशन) के बाद का एक चरण दर-सीमित है, और बर्स्ट के आकार का उपयोग सक्रिय स्थलों की गणना के लिए किया जा सकता है।

यदि स्थिर-अवस्था माप Km और kcat देते हैं तो पूर्व-स्थिर-अवस्था काइनेटिक्स का अध्ययन क्यों करें?

स्थिर-अवस्था पैरामीटर ऐसे समग्र होते हैं जो उत्प्रेरक चक्र पर औसत होते हैं; पूर्व-स्थिर-अवस्था प्रयोग व्यक्तिगत बंधन और रासायनिक चरणों को हल करते हैं, दर स्थिरांक और मध्यवर्ती को प्रकट करते हैं जिन्हें स्थिर अवस्था छिपाती है।