¿Cuáles son algunos de los ejemplos originales de usos de ecuaciones diferenciales para modelar y analizar reacciones químicas, particularmente aquellas relevantes para la bioquímica, que involucran proteínas y enzimas? El trabajo de Michaelis y Menten en la década de 1910 es un ejemplo.
¿Cuáles son los primeros ejemplos o antecedentes de este trabajo? (Las referencias a buenos relatos históricos de este esfuerzo de modelado también serían útiles).
Uno de los primeros resultados de la cinética química fue la ley de acción de masas de Waage y Guldberg, que relaciona la velocidad de una reacción química con la cantidad de sustancias que reaccionan. El campo llegó a la mayoría de edad en 1884 con los "Etudes de dynamique chimique" de van'tHoff, que está lleno de ecuaciones diferenciales (ver la traducción al inglés de 1895 ). Fue galardonado con el primer Premio Nobel de Química en 1901. Ver Historia de la cinética química de Wikipedia. .
El contexto histórico del artículo de Michaelis-Menten de 1913 Die Kinetik der Invertinwirkung (Biochem. Z. 49, 333–369) se describe en The Original Michaelis Constant Johnson and Goody , quienes lo tradujeron al inglés. Según ellos, su principal precursor fue Victor Henri en su Lois Générales de l'Action des Diastases (1903):
" Quizás el héroe anónimo de la historia temprana de la enzimología es Victor Henri, quien primero derivó una ecuación que predecía la relación entre la velocidad y la concentración de sustrato basada en un modelo racional que involucraba la formación de un complejo enzima-sustrato catalítico. Sin embargo, como Michaelis y Menten Henri cometió dos errores cruciales que le impidieron confirmar la relación predicha entre la velocidad y la concentración de sustrato: no tuvo en cuenta la mutarotación lenta de los productos de la reacción (equilibrio de los anómeros α y β de la glucosa) y se olvidó de controlar el pH. Por lo tanto, los errores en sus datos impidieron una prueba precisa de la teoría. De lo contrario, probablemente estaríamos escribiendo sobre la ecuación de Henri " .
Una inspiración más lejana fue la ecuación de Henderson-Hasselbalch para la dependencia del pH de la acidez derivada por Henderson en 1908 y convertida en la forma logarítmica que Michaelis y Menten imitaron por Hasselbalch.
Un célebre libro de texto sobre cinética enzimática es
Fundamentos de la cinética de enzimas por Athel Cornish-Bowden, cuarta edición, 2012, Wiley-VCH, Weinheim.
Como muestra, se puede descargar gratuitamente el primer capítulo , que intercala referencias históricas con una discusión de los principios básicos de la cinética enzimática.
De ese capítulo, creo que este párrafo es más relevante para la pregunta:
La cinética química como ciencia comenzó a mediados del siglo XIX, cuando Wilhelmy aparentemente fue el primero en reconocer que la velocidad a la que procede una reacción química sigue leyes definidas, pero aunque su trabajo allanó el camino para la ley de acción de masas de Waage. y Guldberg, atrajo poca atención hasta que fue retomado por Ostwald hacia el final del siglo, como lo discutió Laidler. Wilhelmy se dio cuenta de que las velocidades químicas dependían de las concentraciones de los reactivos, pero antes de considerar algunos ejemplos, debemos examinar cómo se pueden clasificar las reacciones químicas.
LF Wilhelmy (1850) "Über das Gesetz, nach welchem die Einwirkung der Säuren auf Rohrzucker stattfindet" Annalen der Physik und Chemie de Poggendorff 81, 413–433, 499–526, https://doi.org/10.1002/andp.18501571203
P. Waage y CM Guldberg (1864) “Studier over Affiniteten” Forhandlinger: Videnskabs-Selskabet i Christiana, 35–40, 111-120. Hay una traducción al inglés de HI Abrash en http://chimie.scola.ac-paris.fr/sitedechimie/hist_chi/text_origin/guldberg_waage/Concerning-Affinity.htm [El enlace está muerto cuando estoy publicando esto, este obras: http://www.chemteam.info/Chem-History/Concerning-Affinity.html ]
KJ Laidler (1993) El mundo de la química física, páginas 232–289, Oxford University Press, Oxford
Además de la respuesta de Bence Mélykúti, puede encontrar una discusión sobre las contribuciones relativas de Michaelis y Menten por un lado y Henri por el otro en un artículo de Deichmann et al. "Conmemoración del artículo de Michaelis-Menten de 1913 Die Kinetik der Invertinwirkung : tres perspectivas" FEBS J. 281 (2014) 435-463. Las "tres perspectivas" tienen diferentes autores porque no hubo un acuerdo total entre los cuatro autores de todo el artículo sobre la cantidad de crédito que se asignaría, pero el editor de la revista quería un artículo, no tres.