14 酶促反应动力学-多底物动力学

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1、第二节多底物反应及其动力学一反应机制的分类：(一)Cleland表示法的基本符号和概念：底物：依照底物与酶结合的顺序依次用A、B、C、D表示产物：根据产物从酶上脱落的顺序用P、Q、R、S表示游离酶：E、F、G抑制常数：KiA、KiB;KiP、KiQ米氏常数：KmA、KmB;KmP、KmQ抑制剂：I修饰剂：X或Y反应分子数:Uni(单)、Bi(双)、Ter(三)、Quad(四)酶反应中间物：分为两类(1)稳态中间物：指酶和底物以共价键结合形成的较为稳定的中间物。可以发生双分子反应而不能自身解离。例如：某些Ser蛋白酶在催化过程中形成的酰化酶

2、中间物包括：共价结合的ES中间物；自由酶(2)过渡态复合物：非稳定的酶中间物，本身可以单分子解离或异构化之后再解离出产物或底物。分为:非中心复合物：酶未完全被底物饱和中心复合物：酶已经完全被底物饱和，(EABEPQ);(EAEP)(二)反应机制的分类和命名(以双底物双产物反应为例）：1.序列(sequential)反应机制:酶必需与所有底物都结合之后才有产物放出。对于双底物双产物反应，必有酶-底物三元复合物形成。根据底物及产物与酶的结合及释放是否有序分为:(1)有序双双双底物双产物反应(orderedBiBi)：ABPQEEA(EAB≒E

3、PQ)EQEEA、EQ:非中心复合物；(EAB≒EPQ):中心复合物A：领先底物；B：随后底物例如：许多以NAD+或NADP+为辅酶的脱氢酶类，乳酸脱氢酶（LDH)、苹果酸脱氢酶(MDH)等NAD+苹果酸(MA)草酰乙酸(OAA)NADHMAOAAEENAD+(ENAD+≒ENADH)ENADHENAD+/NADH形成外底物对机制：由于底物A与酶结合后改变了酶的构象，使原来隐蔽的B结合位点暴露，B才能结合上去。暗示：A与B可能结合在酶的不同部位。(2)Theorell-Chance(T-C机制)：ABPQEEAEQE第二个底物B结合及释放

4、非常快，没有明显的三元复合物变构过程。可看作是三元复合物浓度极低的序列有序机制。例如：马肝醇脱氢酶：NAD+乙醇乙醛NADHEENAD+ENADHE(3)随机双双(randomBiBi)：ABPQEAEQE（EAB≒EPQ）EBAQP产物从酶上的释放及底物和酶的结合无一定顺序。少数脱氢酶和一些磷酸激酶属于该类，例如肌酸激酶:肌酸+ATP磷酸肌酸+ADP机制：酶蛋白上的A、B结合位均处于暴露状态，两者与底物的结合即互不干扰，也不互相依赖。EBEP2乒乓机制(Ping-PangBiBi)：各种底物全部和酶结合以前，已经有一种或多种底物放出，

5、不形成三元复合物。APBQE(EA≒FP)F(FB≒EQ)E属于该机制的酶大多数具有辅酶，如转氨酶、黄素酶等。谷草转氨酶属于典型的乒乓机制：AspOAAAKGGluE∙CHO(E∙CHO∙AspE∙NH2(E∙NH2∙AKGE∙CHO≒E∙NH2∙OAA)≒E∙CHO∙Glu)总结：有序机制序列反应机制T-C机制随机机制乒乓反应机制二King-Altman法——速度方程图示法(一)Kappa表示法:E+Ak1EA1k-12Vf=k1[A][E];Vr=k-1[EA]Kappa(К)=速度常数项×底物(产物)浓度项正向反应的Kappa：К1

6、2=k1[A]逆向反应的Kappa：К21=k-1反应速度：Vf=К12[E];Vr=К21[EA]К具有方向性，是一个矢量。其方向与酶形式的流向有关(二)King-Altman法步骤:(1)首先写出反应历程，然后将反应历程安排成封闭环形式。环的角数就是酶存在形式数目，用n表示。然后在各角之间连线上标出各步反应的К。E+Ak1EAk2EPk3E+Pk-1k-2k-3Ek1[A]EAk-1k-3[P]k3k2k-2EPКE=k-1k3+k-1k-2+k2k3КEA=k1k3[A]+k1k-2[A]+k-2k-3[P]КEP=k-1k-3[P

7、]+k1k2[A]+k2k-3[P]Ek1[A]EAk-3[P]k3k-1k2k-2EPE:EA:EP:（2）画出King-Altman图形，即：所有流向各种酶形式的n–1线矢量图，再将各步反应的К标到矢量图上,并写出流向各种酶形式的К乘积之和。k-1k3k-2k-1k3k2k1[A]k3k1[A]k-2k-3[P]k-2k-3[P]k-1k1[A]k2k-3[P]k2（3）速度方程推导:各种酶形式的浓度与其К乘积之和成正比:[E]∝КE;[EA]∝КEA;[EP]∝КEP[E0]∝∑К=КE+КEA+КEP[E]=КE[E0]∑К[E]

8、=（КE／∑К）×[E0][EA]=КEA[E0]∑К[EA]=（КEA／∑К）×[E0][EP]=КEP[E0]∑К[EP]=（КEP／∑К）×[E0]V=k3[EP]﹣k-3[E][P]=