Вплив діелектричного тертя на характер температурної залежності швидкості біокаталітичних реакцій
DOI:
https://doi.org/10.7124/bc.000498Анотація
У рамках моделі континуального діелектричного середовища одержано явну залежність коефіцієнта діелектричного тертя від частоти трансляційних коливань диполя, моделюючого активований фермент-субстратний комплекс, і температури. З'ясовано, що за певних умов стає можливою резонансна дисипація енергії диполя за рахунок діелектричного тертя. Це, в свою чергу, може призвести до аномальної (неарреніусівської) температурної залежності константи швидкості біокаталітичних реакцій. Результати оцінних розрахунків якісно узгоджуються з експериментом.Посилання
Kistiakowsky GB, Lumry R. Anomalous Temperature Effects in the Hydrolysis of Urea by Urease. J Am Chem Soc. 1949;71(6):2006–13.
Kavanau JL. Enzyme kinetics and the rate of biological processes. J Gen Physiol. 1950;34(2):193-209.
Maier VP, Tappel AL, Volman DH. Reversible Inactivation of Enzymes at Low Temperatures. Studies of Temperature Dependence of Phosphatase- and Peroxidase-catalyzed Reactions. J Am Chem Soc. 1955;77(5):1278–80.
Zakim D, Kavecansky J, Scarlata S. Are membrane enzymes regulated by the viscosity of the membrane environment? Biochemistry. 1992;31(46):11589-94.
Sandermann H Jr. Regulation of membrane enzymes by lipids. Biochim Biophys Acta. 1978;515(3):209-37.
Massey V. Studies on fumarase. III. The effect of temperature. Biochem J. 1953;53(1):72-9.
Kramers HA. Brownian motion in a field of force and the diffusion model of chemical reactions. Physica. 1940;7(4):284–304.
J?hnig F, Bramhall J. The origin of the break in Arrhenius plots of membrane processes. Biochim Biophys Acta. 1982;690(2):310-3.
Pollak E. Theory of activated rate processes: A new derivation of Kramers’ expression. J Chem Phys. 1986;85(2):865-7.
Dekker N. Kramers' activation rate for a sharp edged potential barrier: The double oscillator. Physica. 1986; 136A(1):124-46.
Graham R. Macroscopic theory of activated decay of metastable states. J Stat Phys. 1990;60(5-6):675–94.
Gaveau B, Hynes JT, Kapral R, Moreau M. A stochastic theory of chemical reaction rates. II. Applications. J Stat Phys. 1989;56(5-6):895–910.
Gavish B. The role of geometry and elastic strains in dynamic states of proteins. Biophys Struct Mech. 1977;4(1):37-52.
Fleming G. R. Chemical applications of ultrafast spectros copy.—New York; Oxford: Univ. press. 367 p.
Einstein A. Investigations on the theory of the brownian movement. New York: Dover, 1956. 296 p.
Dote JL, Kivelson D, Schwartz RN. A molecular quasi-hydrodynamic free-space model for molecular rotational relaxation in liquids. J Phys Chem. 1981;85(15):2169–80.
Alavi DS, Waldeck DH. A test of hydrodynamics in binary solvent systems: rotational diffusion studies of oxazine 118. J Phys Chem. 1991;95(12):4848–52.
Nee T-W, Zwanzig R. Theory of dielectric relaxation in polar liquids. J Chem Phys. 1970;52(12):6353-63.
Hubbard JB, Wolynes PG. Dielectric friction and molecular reorientation. J Chem Phys. 1978;69(3):998-1006.
Hubbard JB. Friction on a rotating dipole. J Chem Phys. 1978;69(3):1007-9.
Nowak E. Dielectric friction and energy dissipation in polar fluidsa). J Chem Phys. 1983;79(2):976-81.
Wolynes PG. Dynamics of Electrolyte Solutions. Ann Rev Phys Chem. 1980;31(1):345–76.
Madden P, Kivelson D. Dielectric friction and molecular reorientation. J Phys Chem. 1982;86(21):4244–56.
Alavi DS, Waldeck DH. Rotational dielectric friction on a generalized charge distribution. J Chem Phys. 1991;94(9):6196-202.
Jackson JD. Classical electrodynamics. New York: John Willey, 1975. 447 p.
Kaatze U, Pottel R. Dielectric properties of organic solute/water mixtures. Hydrophobic hydration and relaxation. J Mol Liq. 1992;52:181–210.
Frenkel YaI. Kinetic Theory of Liquids. L.: Nauka, 1975; 592 p.
Demchenko AP. Luminescence and dynamics of proteins structure. Kyiv, Naukova Dumka, 1988; 280 p
Karplus M, McCammon JA. Dynamics of proteins: elements and function. Annu Rev Biochem. 1983;52:263-300.
Kosytskiy MM, Skurskyy SI. The dynamic mechanism of energy transfer in biomolecular systems. Meet Ukr Biofiz soc (20-24 June): Proc. Kyiv, 1994: 214.
Danchuk V, Demchenko A, Skursky S, Kositsky N. Dynamical energy transduction mechanism in biocatalytic reactions (computer simulation). 8th Int Congr Quant Chem. (Prague, June 19-23, 1994): Abstr. Prague, 1994: 341.
