酶中质子转移反应的量子过渡态理论
量子物理
2010-05-25 v1 化学物理
摘要
我们考虑了量子效应在酶催化反应中类氢粒子转移过程中的作用。这项研究源于一些论断，即观测到的动力学同位素效应的大小和温度依赖性表明，与过渡态相关的能垒以下的量子隧穿显著提高了许多酶中的反应速率。我们采用路径积分方法，为理解在非零温度下与环境相互作用的量子系统中的隧穿提供了一个通用框架。此处量子系统是酶的活性位点，环境是周围的蛋白质和水。远低于能垒的隧穿仅在温度低于T0时发生，T0由势能面在垒顶附近的曲率决定。我们认为，对于大多数酶而言，此温度低于室温。对于物理上合理的参数，量子过渡态理论定量描述了两类据称表现出量子隧穿特征的酶的动力学同位素效应的温度依赖性和大小。唯一的量子效应是与过渡态相关的效应，包括垒顶的反射和紧邻垒下的隧穿。我们确定，由环境引起的摩擦很弱，仅轻微改变反应速率。此外，在室温下且对于典型的能垒，频率远低于1000 cm^{-1}的环境自由度对反应速率的量子修正没有显著影响。
引用
@article{arxiv.0910.1150,
title = {Quantum Transition State Theory for proton transfer reactions in enzymes},
author = {Jacques P. Bothma and Joel Gilmore and Ross H. McKenzie},
journal= {arXiv preprint arXiv:0910.1150},
year = {2010}
}
备注
Aspects of the article are discussed at condensedconcepts.blogspot.com