Скорость реакции и температура катализатора

[ssl208]

Зависит ли скорость реакции от температуры катализатора? Т.е. если в реакционную смесь, температура которой постоянна, добавить малое количество катализатора с более высокой темпратурой, возрастет ли скорость реакции в сравнении с добавлением катализатора такой же температуры, как и реакционная смесь ? Искал в литературе - точного ответа не нашел. Подскажите, что-то не соображу.

[Бухалыч]

На практике, конечно, нет (если Скат*Мкат*Ткат << Cр.с.*Мр.с.*Тр.с.)

[Maloy]

не ну конечно можно вообразить, что внося в газовую смесь, к примеру, кусок Pt при rt реакция не пойдет, а внося нагретую реакция пойдет...

[Maloy]

о более конкретный пример: если пропускать пары ацетона над нихромовой спиралью реакция не идет, а если над раскаленной нихромовой спиралью образуется кетен тоесть идет реакция или нет зависит от температуры катализатора

[Бухалыч]

не ну конечно можно вообразить, что внося в газовую смесь, к примеру, кусок Pt при rt реакция не пойдет, а внося нагретую реакция пойдет...

Я так понял, здесь сравниваются два случая - реакция с добавлением катализатора той же температуры, и р-ция с добавлением более горячего кат-ра, причем реакция идет в обоих случаях.

[Maloy]

без конкретики можно фантазировать до бесконечности... теоретически конечно как Вы написали, но на практике такой прием (разогреть кат) может решать...

[ssl208]

Да, мне интересно именно это. Я биохимик. Работаю с ферментом, для которого наблюдается такая закономерность. При внесении в реакционную смесь фермента с возрастающей температурой (при постоянной температуре реакционной смеси) наблюдается увеличение скорости реакции. Разместил тему на этом форуме потому, что интересно узнать мнение химиков-профессионалов.

не ну конечно можно вообразить, что внося в газовую смесь, к примеру, кусок Pt при rt реакция не пойдет, а внося нагретую реакция пойдет...

Я так понял, здесь сравниваются два случая - реакция с добавлением катализатора той же температуры, и р-ция с добавлением более горячего кат-ра, причем реакция идет в обоих случаях.

[Бухалыч]

ssl208, чтобы ответить на Ваш вопрос, желательно знать конкретные условия .

[Maloy]

вово как раз для ферментативного катализа наиболее правдоподобно, тк ваш фермент в разных условиях (растворитель, температура и тд) может иметь совершенно разную вторичную структуру (вроде вторичную ну и третичную я не спец...) из-за этого каталитическая активность может ваще координально меняться, а не просто влиять на скорость...

[ssl208]

Условия реакции: 20 мМ ацетатный буфер рН=5.0. Концентрация субстрата 1 мМ, концентрация фермента - 5,2 нМ. Температура реакции 30градЦельсия. Температура вносимого фермента - 15градЦельсия, 20градЦельсия, 25градЦельсия, 30градЦельсия, 35градЦельсия. Реакцию отслеживал спектрофотометрически по увеличению поглощения образующегося продукта. Измерял начальные скорости реакции за одну минуту. Скорость реакции выросла в 4,2 раза от 15градЦельсия до 35градЦельсия.

ssl208, чтобы ответить на Ваш вопрос, желательно знать конкретные условия .

[ssl208]

Я это понимаю. Это первое, что приходит в голову. На форуме просто хотел узнать, не упустил ли что-нибудь из виду. Первое объяснение не всегда правильно.

вово как раз для ферментативного катализа наиболее правдоподобно, тк ваш фермент в разных условиях (растворитель, температура и тд) может иметь совершенно разную вторичную структуру (вроде вторичную ну и третичную я не спец...) из-за этого каталитическая активность может ваще координально меняться, а не просто влиять на скорость...

[Бухалыч]

Условия реакции: 20 мМ ацетатный буфер рН=5.0. Концентрация субстрата 1 мМ, концентрация фермента - 5,2 нМ. Температура реакции 30градЦельсия. Температура вносимого фермента - 15градЦельсия, 20градЦельсия, 25градЦельсия, 30градЦельсия, 35градЦельсия. Реакцию отслеживал спектрофотометрически по увеличению поглощения образующегося продукта. Измерял начальные скорости реакции за одну минуту. Скорость реакции выросла в 4,2 раза от 15градЦельсия до 35градЦельсия.

Во ёлки, а как Вы думали должно быть?
Обычно для ферментов оптимальная температура - 37 градусов, так?
В Вашем случае ближайшая к оптимуму - 35, температура реакции - 30.
Естественно, что для начала своей работы фермент должен принять нужную конформацию, которая, в свою очередь, зависит от температуры. Естественно, что нагревание и принятие нужной конформации происходит не мгновенно, и время эксперимента у Вас оказывается сравнимым. Увеличьте время эксперимента, а еще лучше - постройте кинетические кривые. Бьюсь об заклад, минут через 5-10 Вы не увидите никакой разницы в скоростях .

[Maloy]

ну тады еще непонятно следующее: у вас есть реакционная смесь так? Вы вносите в нее раствор фермента так? какое соотношение объема реакционной смеси к объему раствора фермента? тоесть не получается так, что после смешения происходит изменение температуры раствора и вследствие этого меняется скорость... (ваще в кинетических экспериментах держут температуру +-0.5 град)

[ssl208]

Нет. Такая возможность учитывалась.

ну тады еще непонятно следующее: у вас есть реакционная смесь так? Вы вносите в нее раствор фермента так? какое соотношение объема реакционной смеси к объему раствора фермента? тоесть не получается так, что после смешения происходит изменение температуры раствора и вследствие этого меняется скорость... (ваще в кинетических экспериментах держут температуру +-0.5 град)

[ssl208]

Температурный оптимум моего фермента порядка 60 градусов. Но я не уверен, что в температурном оптимуме фермент находится в наиболее благоприятной для активности конформации. В литературе, которую я просмотрел, это не указывается. Это меня и смутило. Разве температурная зависимость скорости каталитической (не ферментативной) реакции не описывается уравнением Аррениуса? Ферментативные реакции так же подчиняются (иногда с оговорками) этому уравнению. Т.е. ускорение реакции идет за счет увеличения числа молекул, способных преодолеть энергетический барьер и вступить в рекакцию. Вроде и без конформации все ясно.
Кинетические кривые я снимал. Действительно, скорости выравниваются через некоторое время. В моем случае скорее всего все дело в изменении конформации фермента. Спасибо за обсуждение

Условия реакции: 20 мМ ацетатный буфер рН=5.0. Концентрация субстрата 1 мМ, концентрация фермента - 5,2 нМ. Температура реакции 30градЦельсия. Температура вносимого фермента - 15градЦельсия, 20градЦельсия, 25градЦельсия, 30градЦельсия, 35градЦельсия. Реакцию отслеживал спектрофотометрически по увеличению поглощения образующегося продукта. Измерял начальные скорости реакции за одну минуту. Скорость реакции выросла в 4,2 раза от 15градЦельсия до 35градЦельсия.

Во ёлки, а как Вы думали должно быть?
Обычно для ферментов оптимальная температура - 37 градусов, так?
В Вашем случае ближайшая к оптимуму - 35, температура реакции - 30.
Естественно, что для начала своей работы фермент должен принять нужную конформацию, которая, в свою очередь, зависит от температуры. Естественно, что нагревание и принятие нужной конформации происходит не мгновенно, и время эксперимента у Вас оказывается сравнимым. Увеличьте время эксперимента, а еще лучше - постройте кинетические кривые. Бьюсь об заклад, минут через 5-10 Вы не увидите никакой разницы в скоростях .

[eukar]

Разве температурная зависимость скорости каталитической (не ферментативной) реакции не описывается уравнением Аррениуса? Ферментативные реакции так же подчиняются (иногда с оговорками) этому уравнению.

А разве там не колокол?

[Бухалыч]

Разве температурная зависимость скорости каталитической (не ферментативной) реакции не описывается уравнением Аррениуса? Ферментативные реакции так же подчиняются (иногда с оговорками) этому уравнению.

Истинно так (ну, там где кривая возрастает), но у Вас-то температура переменная получается. Совсем грубо говоря, на нагревание отдельной молекулы фермента, которая пребывала в растворе с t=15 C (Е1), до 30 С требуется больше времени, чем на ту, что t=25 C (Е2). Естественно, что за это время Е1 переработает меньше (вот тут Аррениус) субстрата, чем Е2.

[eukar]

Разве температурная зависимость скорости каталитической (не ферментативной) реакции не описывается уравнением Аррениуса? Ферментативные реакции так же подчиняются (иногда с оговорками) этому уравнению.

Истинно так (ну, там где кривая возрастает), но у Вас-то температура переменная получается. Совсем грубо говоря, на нагревание отдельной молекулы фермента, которая пребывала в растворе с t=15 C (Е1), до 30 С требуется больше времени, чем на ту, что t=25 C (Е2). Естественно, что за это время Е1 переработает меньше (вот тут Аррениус) субстрата, чем Е2.

Не согласен!
Аррениус работает там, где происходит одна и та же реакция, с участием одних и тех же соединений. То, что конформация фермента (а с ней и каталитическая активность) вдали от оптимума будет постоянной - надо дополнительно проверять...

(imho)

[Бухалыч]

Я, конечно, не энзимолог, но скажем так:
Влияние т-ры на скорость ферментативной р-ции описывается кривой с максимумом, восходящая ветвь к-рой отражает обычную для хим. р-ций зависимость, выраженную ур-нием Аррениуса.
Мож эти изменения конформации входят в предэкспоненциальныи множитель? (в смысле, конформация же не стоит на месте, и чем чаще она не стоит, тем больше шансов удачного столкновения)