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1、酶学彭益强Enzymology国立华侨大学生物工程与技术系第一节单底物反应动力学第二节抑制作用动力学第三节多底物反应动力学第四节别构酶动力学第五节pH和温度对酶催化反应速度的影响主要内容第四章酶催化反应动力学第三节多底物动力学大多数酶促反应是多底物反应,其动力学机理复杂。一、酶促反应分类底物数目酶分类催化反应比例（%）单底物单向单底物假单底物双底物三底物异构酶裂合酶水解酶氧化还原酶基团转移酶连接酶略5122627246大多数酶催化反应是两个或多个底物参与的反应(以双底物反应物系统为例讨论),以转移反应为主,占总酶促反应的50%左右；真正的单底物反应只有异构反应(异构酶
2、催化的反应),只占总酶促反应的5%,将单向的单底物反应(裂合酶反应)计算在内,也不超20%；二、多底物的命名、表示方法以双底物双产物例:（1）底物按与酶结合次序分A、B、C、D；（2）产物按脱离次序分P、Q、R、S；（3）抑制剂I；（4）中间产物分稳态和过渡态（非/中心过渡态）；稳态:酶与底物共价结合,可与另一底物发生双分子反应;过渡态:(1)酶活中心未完全占据;(2)酶活中心已完全占据.（5）稳态中间物用E、F、G表示，过渡态用EA、EB、EAB表示，通常只假定存在着一种中心过渡态中间物（EAEP）表示其异构化（一）Cleland命名和表示方法Cleland命名和表
3、示方法（6）单（Uni),双（Bi),三（Tri),四（Quad)等表示如，BiBi:双底物双产物；UniBi:单底物双产物。按反应动力学分：有序：指所有底物与酶结合必须在任何产物释放之前！（1）序列有序：酶与底物结合严格按一定顺序进行；（2）序列随机：底物与酶结合顺序随意；乒乓：一部分底物与酶结合后即释放一部分产物再结合另一部分底物再释放一部分产物！（7）酶促反应历程用直线表示（除随机）（8）随机机制用菱形表示；（9）Km表示米氏常数，Ki表示抑制常数。（二）多底物反应动力学分类本节主要讨论BiBi反应；按反应方式历程(是否形成三元络合物)分为两大类:（序列与乒乓）
4、1、形成三元络合物（1）序列有序机制（2）序列随机机制底物与酶结合有一定严格顺序，先A后B,产物释放也有同样规定次序，先P（B产物）后Q（A产物）.以NAD+、NADP+为辅酶的脱氢酶为此类机制；例：NAD++CH3CH2OHCH3CHO+NADH+H+（A）（B）（P）（Q）（1）序列有序反应cleland表示法说明（1）中心过渡态EAB可转变为EPQ，也可直接分解为产物，或此中间物有一系列推导出的方程一样；（2）若酶本身发生异构化，则为异型序列BiBi，推导出的方程与（1）有所不同;（3）特殊序列有序机制：EAB形成很慢分解极快在动力学上可忽略。为Theorell
5、-Chance机制EEEAEQABPQ（2）序列随机机制底物与酶结合的先后是随机的，产物释放也是随机的。少数脱氢酶和一些转磷酸基团的激酶属于这一类。如肌酸激酶反应,Cleland表示法肌酸+ATP磷酸肌酸+ADP(A)(B)(P)(Q)2、反应过程不形成三元络合物即乒乓机制；双置换反应(double-displacementreactions)；特征:酶E与底物A生成复合体，产物P的脱离在另一底物B加入之前。E+AEAEPFEQE+QFBPB乒乓机制图解A和Q竞争自由酶E形式,B和P竞争修饰酶E’即属于乒乓机制的酶大多数是具有辅酶的，如转氨酶等(催化从氨基酸转移氨基到
6、酮酸)，一些糖苷转移酶也是；如转氨酶先与氨基酸（A）作用产生EA释放酮酸（产物P），期间辅酶结构转变酶E变成酶F，F再与底物B（另一酮酸）作用释放产物（相应氨基酸）三、双底物反应恒态动力学对特定反应历程要得到其稳态动力学一般步骤:(1)写出反应历程的方程式(2)再写出包含各种酶形式的微分方程,建立稳态后各种酶存在的形式浓度变化可做等于0(3)根据质量守恒条件去寻找各种酶存在形式的浓度代数解,最终得到酶促反应的速度方程1956年King和Altman在矩阵理论基础上提出了一个简便方法后经Wong和Hanes加以规则化1、King-Altman方法推导速度方程King-A
7、ltman方法大体步骤(1)写出反应历程,安排成封闭的几何图形图1式1的K-A图式1(2)写出n-1线的所有可能的图形n代表角数(即酶的存在形式!),m为完整图形的线数,则它的n-1线图形总数为图2：图1的n-1线图形封闭圈问题！当反应历程构成的基本图形不止一个封闭圈时,在写n-1线图时,应把含有封团圈的图形扣除!(3)按K-A图形写出各种酶存在的浓度和总酶浓度的比例,基本表达式:争对每种酶形式,按图2表示的n-1线图中3个形式分别写出其形成过程,可得到:[E0]为总酶浓度,有(1)(2)(4)可方便写出速度方程(3)将(1)、（2）式代入（3）可得
