• 제목/요약/키워드: Kinetic mechanism

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압력변화에 따른 퀴놀린 유도체와 p-치환 염화벤조일류의 속도론적 연구 (Kinetics on the Reaction of Substituted Quinolines and p-Substituted Benzoylchlorides under Various Pressures)

  • 임종완;김세경
    • 대한화학회지
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    • 제47권3호
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    • pp.206-212
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    • 2003
  • 온도(10, 15, 20, $25^{\circ}C$)와 압력(1, 200, 500, 1000 bar) 변화에 따라 p-치환염화벤조일류$(p-CH_3,\;p-H,\;p-NO_2)$와 퀴놀린 유도체(quinoline, 6-chloroquinoline)의 반응을 아세토니트릴 용매내에서 전기전도도법에 의하여 속도상수$(k_2)$를 구하였다. 이로부터 여러 활성화파라미터-활성화에너지$(Ea,\;{\Delta}V^{\neq},\;{\Delta}H^{\neq},\;{\Delta}S^{\neq}, \;{\Delta}G^{\neq})$를 구하였으며, 또한 Hammett반응상수 ${\rho}_X$와 기질의 치환기 효과에따른 ${\rho}_Y$를 구하였다. 속도상수는 온도와 압력 증가에 따라 증가하였으며, 친핵체인 quinoline과 기질에 전자 받게 치환기$(p-NO_2)$가 치환된 경우 더욱 증가 하였다. 이때 활성화부($({\Delta}V^{\neq})$, 활성화엔트로피$({\Delta}S^{\neq})$는 모두 음의 값으로 나타났으며, 모든 압력 조건에 따라서 친핵체의 치환기 효과 ${\rho}_X$는 음의 값을 ${\rho}_Y$는 양의 값을 나타내었다. 이러한 속도론적인 연구 결과 전반적인 반응은 $S_N2$ 반응메카니즘을 따르며, 압력이 증가함에 따라 결합형성이 진전되어지는 반응 메카니즘으로 진행됨을 알 수 있었다.

Molecular characterization and docking dynamics simulation prediction of cytosolic OASTL switch cysteine and mimosine expression in Leucaena leucocephala

  • Harun-Ur-Rashid, Md.;Masakazu, Fukuta;Amzad Hossain, Md.;Oku, Hirosuke;Iwasaki, Hironori;Oogai, Shigeki;Anai, Toyoaki
    • 한국작물학회:학술대회논문집
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    • 한국작물학회 2017년도 9th Asian Crop Science Association conference
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    • pp.36-36
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    • 2017
  • Out of twenty common protein amino acids, there are many kinds of non protein amino acids (NPAAs) that exist as secondary metabolites and exert ecological functions in plants. Mimosine (Mim), one of those NPAAs derived from L. leucocephala acts as an iron chelator and reversely block mammalian cell cycle at G1/S phases. Cysteine (Cys) is decisive for protein and glutathione that acts as an indispensable sulfur grantor for methionine and many other sulfur-containing secondary products. Cys biosynthesis includes consecutive two steps using two enzymes-serine acetyl transferase (SAT) and O-acetylserine (thiol)lyase (OASTL) and appeared in plant cytosol, chloroplast, and mitochondria. In the first step, the acetylation of the ${\beta}$-hydroxyl of L-serine by acetyl-CoA in the existence of SAT and finally, OASTL triggers ${\alpha}$, ${\beta}$-elimination of acetate from OAS and bind $H_2S$ to catalyze the synthesis of Cys. Mimosine synthase, one of the isozymes of the OASTLs, is able to synthesize Mim with 3-hydroxy-4-pyridone (3H4P) instead of $H_2S$ for Cys in the last step. Thus, the aim of this study was to clone and characterize the cytosolic (Cy) OASTL gene from L. leucocephala, express the recombinant OASTL in Escherichia coli, purify it, do enzyme kinetic analysis, perform docking dynamics simulation analysis between the receptor and the ligands and compare its performance between Cys and Mim synthesis. Cy-OASTL was obtained through both directional degenerate primers corresponding to conserved amino acid region among plant Cys synthase family and the purified protein was 34.3KDa. After cleaving the GST-tag, Cy-OASTL was observed to form mimosine with 3H4P and OAS. The optimum Cys and Mim reaction pH and temperature were 7.5 and $40^{\circ}C$, and 8.0 and $35^{\circ}C$ respectively. Michaelis constant (Km) values of OAS from Cys were higher than the OAS from Mim. Inter fragment interaction energy (IFIE) of substrate OAS-Cy-OASTL complex model showed that Lys, Thr81, Thr77 and Gln150 demonstrated higher attraction force for Cys but 3H4P-mimosine synthase-OAS intermediate complex showed that Gly230, Tyr227, Ala231, Gly228 and Gly232 might provide higher attraction energy for the Mim. It may be concluded that Cy-OASTL demonstrates a dual role in biosynthesis both Cys and Mim and extending the knowledge on the biochemical regulatory mechanism of mimosine and cysteine.

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정상인에서 쭈그림보행 시뮬레이션 시 관찰된 보상적 전략 (Compensatory Strategy Observed in the Simulated Crouch Gait of Healthy Adults)

  • 김택훈;권오윤;이충휘;조상현;권혁철;김영호
    • 한국전문물리치료학회지
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    • 제11권1호
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    • pp.53-67
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    • 2004
  • This simulation study investigated the characteristics of normal gait, $30^{\circ}$ crouch gait, $30^{\circ}$ crouch/equinus gait, $45^{\circ}$ crouch gait, $45^{\circ}$ crouch/equinus gait. The knee flexion angles were restricted using a specially designed orthosis. This study was carried out in a motion analysis laboratory of the National Rehabilitation Center. Fifteen healthy male subjects were recruited for the study. The purposes of this study were (1) to compare spatiotemporal parameters, kinematics, and kinetic variables in the sagittal plane among the different gait, (2) to investigate the secondary compensatory strategy, and (3) to suggest biomechanical physical therapy treatment methods. The pattern and magnitude observed in each condition were similar to those of normal gait, except the peak knee extension moment of the unrestricted ankle motion-crouch gait. However, the speed of the $45^{\circ}$ crouch gait was half that of a normal gait. The ankle joint moment in the crouch/equinus gait showed the double-bump pattern commonly observed in children with spastic cerebral palsy, and there was no significant difference in gait speed as compared with normal gait. The peak ankle plantar-flexor moment and ankle power generated during the terminal stance in the crouch/equinus conditions were reduced as compared with normal and $45^{\circ}$ crouch gaits (p<.05). The crouch/equinus gait at the ankle joint was an effective compensatory mechanism. Since ankle plantarflexion contracture can be exacerbated secondary to the ankle compensatory strategy in the crouch/equinus gait, it is necessary to increase the range of ankle dorsiflexion and the strength of plantarflexion simultaneously to decrease the abnormal biomechanical advantages of the ankle joint.

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Purification and Characterization of β-N-Acetylhexosaminidase from Rice Seeds

  • Jin, Yu-Lan;Jo, Yu-Young;Kim, Kil-Yong;Shim, Jae-Han;Kim, Yong-Woong;Park, Ro-Dong
    • BMB Reports
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    • 제35권3호
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    • pp.313-319
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    • 2002
  • N-Acetyl-$\beta$-D-hexosaminidase ($\beta$-HexNAc'ase) (EC 3.2.1.52) was purified from rice seeds (Oryza sative L. var. Dongjin) using ammonium sulfate (80%) precipitation, Sephadex G-150, CM-Sephadex, and DEAE-Sephadex chromatography, sequentially. The activities were separated into 7 fractions($F_1-F_7$) by CM-Sephadex chromatography. Among them, F6 was further purified to homogeneity with a 13.0% yield and 123.3 purification-fold. The molecular mass was estimated to be about 52 kDa on SDS-PAGE and 37.4 kDa on Sephacryl S-300 gel filtration. The enzyme catalyzed the hydrolysis of both p-nitrophenyl-N-acetyl-$\beta$-D-hexosaminide (pNP-GlcNAc) and p-nitrophenyl-N-acetyl-$\beta$-D-hexosaminide (pNP-GalNAc) as substrates, which are typical properties of $\beta$-HexNAc'ase. The ratio of the pNP-GlcNAc'ase activity to the pNP-GalNAc'ase activity was 4.0. However, it could not hydrolyze chitin, chitosan, pNP-$\beta$-glucopyranoside, or pNP-$\beta$-glucopyranoside. The enzyme showed $K_m$, $V_{max}$ and $K_{cat}$ for pNP-GlcNAc of 1.65 mM, $79.49\;mM\;min^{-1}$, and $4.79{\times}10^6\;min^{-1}$, respectively. The comparison of kinetic values for pNP-GlcNAc and pNP-GalNAc revealed that the two enzyme activities are associated with a single binding site. The purified enzyme exhibited optimum pH and temperature for pNP-GlcNAc of 5.0 and $50^{\circ}C$, respectively. The enzyme activity for pNP-GlcNAc was stable at pH 5.0-5.5 and $20-40^{\circ}C$. The enzyme activity was completely inhibited at a concentration of 0.1 mM $HgCl_$ and $AgNO_3$, suggesting that the intact thiol group is essential for activity. Chloramine T completely inhibited the activity, indicating the possible involvement of methionines in the mechanism of the enzyme.

교반볼밀을 이용한 금속기반 복합재 제조공정에서 다른 분쇄매체차이에 대한 입자형상변화와 DEM 시뮬레이션 해석 (Analysis of Particle Morphology Change and Discrete Element Method (DEM) with Different Grinding Media in Metal-based Composite Fabrication Process Using Stirred Ball Mill)

  • 오양가;보르 암갈란;바춘흘루 이치커;이재현;최희규
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제55권4호
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    • pp.456-466
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    • 2017
  • 이 연구는 교반볼밀을 이용한 금속기반 복합재 제조공정에 있어서 분쇄매체의 차이에 의한 입자형상의 변화를 관찰하고, 볼 거동의 DEM시뮬레이션을 행하였다. 교반볼밀에서 볼 거동의 3차원 시뮬레이션을 통해 분쇄메커니즘을 규명하기 위하여 분쇄매체의 힘, 운동에너지, 매체 운동속도 등을 계산하였다. 또한 복합재 제조를 위한 실험조건을 이전의 다른 볼밀에서에 같이 교반볼밀 회전속도를 변화시켰고, 볼 재질, 운동속도, 마찰계수 등도 동일한 조건으로 변화시키면서 투입되는 에너지의 변화량도 계산하였다. 교반볼밀의 회전속도가 증가함에 따라, 분쇄매체와 매체, 매체와 벽면, 그리고 매체와 교반기 사이의 충격에너지가 증가하는 것을 정량적으로 계산 할 수 있었다. 또한 같은 실험 조건에서 입자형상 변화를 명확하게 분석 할 수 있었으며, 볼 거동이 입자형상 변화에 매우 큰 영향을 미치는 것을 알 수 있었다.

요소용액을 이용한 파일럿규모 SNCR 공정에 대한 CFD 모델링 및 모사 (Computational Fluid Dynamics(CFD) Simulation for a Pilot-scale Selective Non-catalytic Reduction(SNCR) Process Using Urea Solution)

  • 뉘엔타인;강태호;임영일;김성준;엄원현;유경선
    • Korean Chemical Engineering Research
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    • 제46권5호
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    • pp.922-930
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    • 2008
  • 질소산화물($NO_x$) 저감을 위한 선택적 무촉매 환원(SNCR; selective non-catalytic reduction) 공정의 성능은 유속, 반응온도 그리고 반응물간의 혼합과 같은 공정변수에 민감하다. 따라서 효율적인 SNCR 공정의 설계와 운전을 위하여 속도장, 온도장, 및 화학물질들의 농도 분포에 대한 이해가 필수적이다. 본 연구에서는 150 kW LPG 버너가 장착되고, 요소용액을 환원제로 사용하는 파일럿 규모 SNCR 공정에 대하여 액적모델과 결합된 2차원 난류반응흐름 전산유체역학(CFD; computational fluid dynamics) 모델을 개발하고, 이 모델은 실험결과를 통하여 검증된다. 난류반응 CFD 모델에서는 $NO_x$저감율과 $NH_3$-slip을 예측하기 위하여 7개 반응식으로 이루어진 요소용액과 $NO_x$와의 반응기작을 이용한다. 이러한 모델을 이용한 CFD 모사결과는 온도와 NSR(normalized stoichiometric ratio)에 따른 $NO_x$ 저감율에서 실험결과와 최대 20% 이내에서 차이를 보여주고 있으며, $NH_3$-slip에 대하여는 실험결과와 모사결과 사이에 유사한 경향성을 얻었다.

염화 포름산 알킬의 구조와 반응성. 할로겐화 이온 교환반응에 대한 분자궤도론적 고찰 (Structure and Reactivity of Alkylchloroformates. MO Theoretical Interpretations on Halide Exchange Reaction)

  • 이본수;이익춘
    • 대한화학회지
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    • 제18권4호
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    • pp.223-238
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    • 1974
  • 염화포름산 알킬의 할로겐화 이온 교환반응을 반응속도론적으로 연구하고, 이의 전자 구조적 특성을 CNDO/2 MO계산으로 연구하였으며 이로부터 구조와 반응성 간의 관계를 논의하였다. 염화포름산 알킬의 에너지면에서의 가장 안정한 입체배치가 알킬기와 염소원자 사이가 서로 트랜스인 입체배치임을 알았으며, 결합주위의 회전장애가 {\pi}-전자 비편재화에 기인됨을 밝혔다. 염화포름산 알킬은 하전분리가 심한 극성물질이며, 이것이 카르보닐 산소와 알콕시 산소의 효과 및 염소의 효과에 기인됨을 밝혔다. 반응속도에 미치는 용매효과는 $(CH_3)_2CO>CH_3CN{\gg}MeOH$순으로 반응성이 감소되는 작용을 나타냈으며, 친핵성도는 양성자성 용매중에서 $I^->Br^->Cl^-$, 비양자성 용매 중에서 $Cl^->Br^->I^-$이었으며 알킬기의 기여는 $CH_3->C_2H_5->i-C_3H_7-$순이었다. 초기상태와 천이상태의 안정화 기여를 기초로 용매효과를 해석하였으며 초기상태 탈용매화의 특성으로 친핵성도를 논의하였다. 이 반응에 대하여 가장 유리한 메카니즘을 첨가-제거 메카니즘으로 제안하였다. 염화포름산 알킬의 반응성을 결정하는 구조적 요인은 하전, C-Cl 결합에 대하여 ${\alpha}^{\ast}$인 LUMO의 에너지준위 및 이 MO에서 C-Cl결합의 반결합세기임을 밝혔다.

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도정도별 쌀의 취반에 대한 역학적 연구 (Kinetic Studies on Cooking of Rice of Various Polishing Degrees)

  • 최홍식;김성곤;변유량;권태완
    • 한국식품과학회지
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    • 제10권1호
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    • pp.52-56
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    • 1978
  • 쌀의 취반에 대한 기작을 아끼바레(도정도,50%,70% 및 90%)를 이용하여 연구하였다. 취반(취반온도 $90^{\circ}-120^{\circ}C$)후 밥알의 hardness는 Texturometer로 측정하였다. 취반속도는 1차 반응의 식으로 표시될 수 있었으며, 취반온도 $90^{\circ}-120^{\circ}C$사이의 온도 계수는 2 이었다. 취반의 활성화 에너지는 $100^{\circ}C$이하에서는 약 17,000cal/mole, $100^{\circ}C$ 이상에서는 약 9,000cal/mole이었다. 쌀의 도정도 및 쌀의 취반전 침지시간은 활성화 에너지에 영향을 주지 않았으나, 반응속도 상수는 도정도가 높아질수록 증가하였고 취반시간은 반대로 감소하였다. 쌀의 취반과정은 다음의 두 기작으로 설명할 수 있었다. 즉 취반온도는 $100^{\circ}C$이하에서는 쌀의 성분 및 물에 의한 화학반응이, 취반온도 $100^{\circ}C$이상에서는 취반된 부분으로부터 취반되지 않은 부분(즉 반응이 진행되고 있는 부분)으로의 물의 확산속도가 취반속도를 제한하였다.

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석탄과 폴리프로필렌의 공동액화시 상승효과 및 반응기구 (Synergistic Effects and Mechanism of Coal/Polypropylene Coliquefaction)

  • 정대희;김승록;이진영;정태진;한춘
    • 공업화학
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    • 제9권5호
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    • pp.742-748
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    • 1998
  • 본 연구에서는 Alaska산 아역청탄과 PP에 의한 공동액화실험을 통하여 상승효과 및 반응기구를 규명하고자 하였다. 반응온도 $430^{\circ}C$에서 30분간 액화시, tetralin 4ml 첨가한 석탄과 PP 또는 LDPE의 공동액화는 석탄 또는 플라스틱의 단독액화에 비해 각각 17%, 15%의 상승효과를 나타냈으며 석탄과 PP의 공동액화가 석탄과 LDPE의 공동액화에 비해 액화율이나 상승효과 측면에서 더 높은 결과를 나타냈다. 또한 공동액화시 석탄의 경우 석탄과 tetralin에 의한 2차식, PP의 경우 0차식의 반응속도모델을 개발하여 실험결과를 모사하였으며 상관계수 0.99 이상으로 부합도가 매우 높았다. 반응온도가 $410^{\circ}C$에서 $470^{\circ}C$로 상승함에 따라 석탄 단위질량 변환에 필요한 tetralin 소요량이 0.4에서 1.0으로 증가하며 이는 tetralin이 액화유의 저분자화에 기여하는 것으로 GPC 분석결과 확인되었다. Tetralin은 PP 단독액화시 PP의 액화를 저해하지만, 석탄과 PP의 공동액화시 석탄에 우선적으로 수소공여용매 역할을 하므로 PP의 액화를 저해하지 못한다. 따라서 PP의 액화율은 증가하며 공동액화시 액화상승효과는 PP가 주도하는 것으로 나타났다.

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낙하 착지 시 FRT가 하지의 관절의 시상각과 강직도에 미치는 효과 (The Effects of Fibular Repositioning Taping on Joint Angle and Joint Stiffness of the Lower Extremity in Sagittal Plane during a Drop Landing)

  • Jun, Hyung-pil
    • 한국운동역학회지
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    • 제31권4호
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    • pp.276-282
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    • 2021
  • Objective: To investigate effects of Fibular Repositioning Taping (FRT) on lower extremity joint stiffness and angle during drop-landing. Method: Twenty-eight participants (14 healthy, 14 with chronic ankle instability [CAI]) performed drop-landings from a 60 cm box; three were performed prior to tape application and three were performed post-FRT. Three-dimensional kinematic and kinetic data were collected using an infrared optical camera system (Vicon Motion Systems Ltd. Oxford, UK) and force-plate (AMTI, Watertown, MA). Joint stiffness and sagittal angle of the ankle, knee, and hip were analyzed. Results: The hip [Healthy: p<.05; M ± SD: 29.43 ± 11.27 (pre), 33.04 ± 12.03 (post); CAI: p<.05; M ± SD: 31.45 ± 9.70 (pre), 32.29 ± 9.85 (post)] and knee [Healthy: p<.05; M ± SD: 53.44 ± 8.09 (pre), 55.13 ± 8.36 (post); CAI: p<.05; M ± SD: 53.12 ± 8.35 (pre), 55.55 ± 9.81 (post)] joints demonstrated significant increases in sagittal angle after FRT. A significant decrease in joint angle was found at the ankle [Healthy: p<.05; M ± SD: 56.10 ± 3.71 (pre), 54.09 ± 4.31 (post); CAI: p<.05; M ± SD: 52.80 ± 6.04 (pre), 49.86 ± 10.08 (post)]. A significant decrease in hip [Healthy: p<.05; M ± SD: 1549.16 ± 517.53 (pre), 1272.48 ± 646.73 (post); CAI: p<.05; M ± SD: 1300.42 ± 595.55 (pre), 1158.27 ± 550.58 (post)] and knee [Healthy: p<.05; M ± SD: 270.12 ± 54.07 (pre), 239.13 ± 64.70 (post); CAI: p<.05; M ± SD: 241.58 ± 93.48 (pre), 214.63 ± 101.00 (post)] joint stiffness was found post-FRT application, while no difference was found at the ankle [Healthy: p>.05; M ± SD: 57.29 ± 17.04 (pre), 59.37 ± 18.30 (post); CAI: p>.05; M ± SD: 69.15 ± 17.63 (pre), 77.24 ± 35.05 (post)]. Conclusion FRT application decreased joint angle at the ankle without altering ankle joint stiffness. In contrast, decreased joint stiffness and increased joint angle was found at the hip and knee following FRT. Thus, participants utilize an altered shock absorption mechanism during drop-landings following FRT. When compared to previous research, the joint kinematics and stiffness of the lower extremity appear to be different following FRT versus traditional ankle taping.