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Theoretische Untersuchungen der mikroskopischen Synchronisation von molekularen Enzymzyklen

Autor :Pedro Stange
Herkunft :OvGU Magdeburg, Fakultät für Naturwissenschaften
Datum :05.07.2001
 
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Typ :Dissertation
Format :Text
Kurzfassung :Gegenstand dieser Arbeit sind theoretische Untersuchungen der Kinetik enzymatischer Reaktionssysteme in biologischen Zellkompartimenten unter der besonderen Berücksichtigung der internen Dynamik der einzelnen molekularen Enzymzyklen. In solchen Zellkompartimenten mit einer räumlichen Ausdehnung in der Größenordnung eines Mikrometers können die diffusionsbedingten Durchmischungs- und Transportzeiten für die an der Reaktion beteiligten Moleküle wesentlich kürzer sein als die charakteristische Dauer der enzymatischen Umwandlung eines Eduktes in ein Produktmolekül. Die physikalischen Prozesse im Verlauf des katalytischen Zyklus können deshalb entscheidenden Einfluß auf die Kinetik des Reaktionssystems haben. In Experimenten mit dem lichtempfindlichen Cytochrom P-450 System wurden durch externe Anregung mit periodischen Lichtpulsen die Enzymzyklen der einzelnen Enzyme synchronisiert. Das Ziel dieser Arbeit besteht in der Klärung der Frage, ob es prinzipiell möglich ist, daß diese Synchronisation molekularer Enzymzyklen auch ohne externe Beeinflussung, sondern nur hervorgerufen durch interne Wechselwirkungen zwischen den Enzymen, stattfinden kann. Um diese Frage zu beantworten, werden drei verschiedene enzymatische Reaktionsmechanismen unter Einbeziehung der internen Dynamik der Enzyme betrachtet. Es werden für jedes Reaktionssystem stochastische Modelle zur Beschreibung der Reaktionskinetik gebildet und numerisch untersucht. Darüberhinaus werden die Mastergleichungen für die zeitliche Entwicklung der Wahrscheinlichkeitsdichte des Systemzustandes aufgestellt und daraus die Gleichungen für die Mittelwerte der Konzentrationen der beteiligten Moleküle hergeleitet und ausgewertete. Für bestimmte Systemparameter zeigt sich als Form mikroskopischer Selbstorganisation eine spontane Synchronisation der molekularen Enzymzyklen.
Schlagwörter :allosterische Regulation, Automatenmodell, Enzyme, Kinetik, Fluktuationen, Hopf-Bifurkation, Reaktionskoordinate
Selbstorganisation, Synchronisation
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Größe :182 S.
 
Erstellt am :10.10.2008 - 11:18:04
Letzte Änderung :22.04.2010 - 08:27:44
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