Tentamen TFKE44 2010
k1
kcat
ES → E + P
1. E + S
k-1
Beskriv och förklara ekvationen för hastigheten av ovanstående enzymkatalyserade
reaktion med hjälp av ”steady-state” approximationen (förenkla ekvationen för att
visa vad som gäller vid både låga och höga substratkoncentrationer). (5p)
2. Visa och förklara förhållandet mellan jämviktskonstanterna KB/A, KC/B, KD/A, KC/D
i den thermodynamiska cykeln A till B till C till D till A. (5p)
ΔGB-A
A
B
KB/A
ΔGD-A
ΔGC-B
KD/A KC/B
KC/D
D
ΔGC-D
C
3. Beskriv vad som karaktäriserar ett ”transition state” samt ett ”intermediat”. (4p)
4. Fersht beskriver något som kallas kinetiskt pKa: Förklara, vad är ett kinetiskt pKa?
hur uppkommer ett kinetiskt pKa? och hur är ett kinetiskt pKa relaterat till pKa för
den inblandade joniserbara gruppen. (10p)
Information för uppgift 5.
Enzymkatalyserad (serin proteas) hydrolys av en ester eller en amid kan schematiskt
beskrivas med nedanstående reaktion:
Ks
E+RCO-X
RCO-X•E
k2
RCO-E
+XH
k3
RCO2H+E
5. Nedanstående tabell visar produktkvoterna vid enzymatisk (chymotrypsin),
respektive icke enzymatisk hydrolys av N-benzoylglycinestrar i närvaro av 0.1 M
hydroxylamin (NH2OH).
Ester
Methyl
Isopropyl
Homocholine
4-Pyridinemethyl
Hydroxylaminolysis/hydrolysis
Enzymatic pH 6.6-6.8
Nonenzymatic pH 12
0.37
0.99
0.38
0.29
0.37
1.73
0.37
3.03
Varför erhålles olika produktkvoter och vad säger detta om mekanismen? (6p)
Tentamen TFKE44 2010
Information för uppgift 6.
Ks
E+S
ES
k2
k3
EI
E+P2
+P1
För att bevisa förekomsten av intermediatet EI i ovanstående enzymkatalyserade
reaktion måste man mäta k2 och k3 vid ”pre-steady state” och visa att dessa är större
än eller lika med kcat för den totala reaktionen under ”steady state” betingelser
Ett sätt att studera k2 är att använda en kromofor inhibitor till enzymet (E).
Exempelvis kan man använda proflavin (pro) som är en kompetitiv inhibitor till
chymotrypsin, trypsin och trombin (see nedanstående reaktion) och som ger en hög
absorbans vid inbindning till E.
S,Ks
k2
k3
EI
E
ES
E+P2
+P1
pro
Epro
A465
6. Grafen nedan visar hur absorbansen förändras över tid om man blandar
chymotrypsin (10 μM), proflavin (50 μM) och Ac-Phe-OCH3 (2 mM) vid pH 6
och 25 ºC i en stopped-flow spektrofotometer. Förklara vad som händer vid de
olika faserna i grafen och visa från vilken fas k2 kan beräknas. (10p)
ms
Tid
s
Tentamen TFKE44 2010
7. Nedan visas två energidiagram för del reaktionen
då KM < [S] samt då KM > [S] .
ES
kcat
ES#
KM > [S]
KM < [S]
ΔG#
ES‡
ΔG#
G
KM
E+S
ES‡
ES
GT‡
G
E+S
ΔGb
E+S
GT‡
ΔGb
ES
Reaktion
Reaktion
Beskriv den katalytiska konsekvensen (diskutera hur kcat, KM samt kcat/KM påverkas) i
de två ovanstående fallen då ett annat substrat används och där följande alternativ för
substratinbindning kan tänkas:
i) enzymet kan stabilisera både ES samt ES#
ii) enzymet stabiliserar endast ES
iii) enzymet stabiliserar endast ES#
(6p)
8. b) Visa i nedanstående graf hur kurvan för reaktionshastigheten vid olika [S]
förändras vid situationen i) ii) samt iii). (4p)
v
Vmax/2
KM= [S]
[S]
8. Diskutera varför en förminskning av ett substrat men en metylgrupp ger mellan
10-250 ggr svagare bindning till enzymet medan en addition av en metylgrupp till
ett substrat kan försvaga bindningen ~ 105 ggr. (5p)
9. Specificiteten på själva basparningen vid DNA syntes har en felfrekvens på ca
1/104 - 105 medan den slutliga felfrekvensen vid DNA syntes ligger på 1/108 –
1010, vad beror detta på och beskriv hur det går till? (5p)
