Reaction fronts of the autocatalytic hydrogenase reaction

Abstract

We have built a model to describe the hydrogenase catalyzed, autocatalytic, reversible hydrogen oxidation reaction where one of the enzyme forms is the autocatalyst. The model not only reproduces the experimentally observed front properties, but also explains the found hydrogen ion dependence. Furthermore, by linear stability analysis, two different front types are found in good agreement with the experiments.

Exploring Emergent Properties in Enzymatic Reaction Networks: Design and Control of Dynamic Functional Systems

“…Another enzyme exhibiting autocatalytic kinetics is hydrogenase, a metalloenzyme catalyzing the reaction H 2 = 2H + + 2e – . The mechanism of autocatalysis differs from the simple acid–base activation/deactivation shown for urease and is thought to be connected to redox forms . The hydrogenase reaction has been observed to produce reaction fronts and oscillations in a thin layer reaction–diffusion experiment via a mechanism that is not yet fully understood …”

Autokatalitikus reakcióhálók bioinspirált rendszerekben

“…A modell felállításához a redoxireakciók és protonálódási/deprotonálódási folyamatok eredményeként létrejövő, lehető legkevesebb enzimformát vettük figyelembe Az így kapott modell részlépései a következőképpen alakultak [147]:…”

“…Thiocapsa roseopersicinából izolált, HynSL enzim által katalizált folyamat sematikus rajza az elektronakceptorként szolgáló benzil-viologén jelenlétében. E a szabad enzim, EH −1 − ennek deprotonált variánsa, EH 2 a teljesen redukált enzim, EH − ennek deprotonált formája, E a H − az autokatalitikus enzimkonformer, E a H 2 ennek protonált formája, EH a részlegesen redukált enzim, míg E − ennek deprotonált formája, M az elektronakceptor, míg M − az elektronakceptor deprotonált formája [147].…”

“…Az egyedi reakciókból származó, adott részecskékre vonatkozó differenciálegyenleteket [147] a következő összefüggés figyelembe vételével írtuk fel:…”

“…táblázat. A modell sebességi együtthatói, a dimenziómentesített sebességi együtthatók és az azokat definiáló összefüggések [147].…”