IV Konferencja
Komputery w Chemii ‘96
Polanica Zdrój, 19-21 października 1996

Symulowanie reakcji enzymatycznej hydrolizy polimerów

Piotr Wojciechowski

Instytut Inżynierii Chemicznej i urządzeń Cieplnych Politechniki Wrocławskiej,
Norwida 4/6, 50-373 Wrocław

Opis reakcji enzymatycznej hydrolizy polimeru odbiega od klasycznego opisu reakcji chemicznej [1], gdyż w większości układów, w początkowej fazie procesu, stężenie molowe substratu ulega wzrostowi. Wynika to z tego, iż w wyniku enzymatycznego cięcia jednej cząsteczki substratu powstaje z niej szereg mniejszych cząsteczek, które w kolejnych etapach reakcji mogą być ponownie wykorzystane jako substraty. Stwarza to problemy przy opisie tego zjawiska w oparciu o standardowe modele.

Opracowany program umożliwia symulacje reakcje enzymatycznej hydrolizy polimerów, uwzględnia specyfikę substratu, w tym także jego zmienność podczas reakcji oraz umożliwia definiowanie parametrów procesu, takich jak: określenie składu mieszaniny, określenie miejsc w substracie podatnych na hydrolizę, czy zadeklarowanie czasu pojedynczego aktu oddziaływania enzym-substrat. Dodatkowo w programie można określić typ inhibicji (kompetycyjna, niekompetycyjna, substratowa, produktami reakcji) oraz zadeklarować ewentualne preferencje enzymu wobec poszczególnych substratów. dzięki zastosowaniu iteracyjnego algorytmu, możliwe jest określenie składu mieszaniny reakcyjne w dowolnym etapie reakcji, a także monitorowanie w sposób ciągły przebiegu symulacji. Wykorzystując opracowany program przeprowadzono symulację komputerową reakcji enzymatycznej hydrolizy skrobi przy udziale alfa-amylazy, uzyskując bardzo dobrą zgodność z eksperymentem, zarówno co do stechiometrii reakcji, jak i jej kinetyki, a także odzwierciedlenie takich procesów jak upłynnianie i scukrzanie skrobi [2].


[1] S. Witekowa, Kinetyka Chemiczna, PWN, Warszawa (1962).

[2] A. Noworyta, P. Wojciechowski, J. Bryjak, materiały konferencyjne XV Ogólnopolskiej Konferencji Naukowej Inżynierii Chemicznej i Procesowej, tom IV, str. 160-165, Gdańsk (1995).