14_酶促反應動力學-多底物動力學.ppt

1、第二節(jié)多底物反應及其動力學，反應機理的分類：(1)克萊蘭符號的基本符號和概念：底物：根據底物和酶結合的順序，產物用甲、乙、丙、丁表示；根據產物從酶中脫落的順序，游離酶用P、Q、R和S表示；抑制常數：起亞和KiAKiP，KiQ Michaelis常數：KmA，KmBKmP和KmQ抑制劑：I修飾劑：x或y反應分子的數目為： Uni(單)、bi(雙)、Ter(第三)和Quad(第四)，酶反應中間體分為兩類：(1)穩(wěn)定中間體：由酶和底物之間的共價鍵形成的相對穩(wěn)定的中間體。雙分子反應可以在沒有自離解的情況下發(fā)生。例如，一些絲氨酸蛋白酶在催化過程中形成的?；钢虚g體包括：共價結合的酯酶中間體；游離酶的過渡

2、態(tài)復合物(2):不穩(wěn)定的酶中間體，能與單個分子解離或異構化，然后解離成產物或底物。分為：非中心復合物：酶未被底物完全飽和；中心復合物：酶完全被底物飽和，(EABEPQ)；(2)反應機理的分類和命名(以兩種底物和兩種產物的反應為例):1 .順序反應機制：酶必須與所有底物結合才能釋放產物。對于兩種底物和兩種產物的反應，必須形成酶-底物三元復合物。根據底物和產物與酶的結合和釋放是否有序，可分為： (1)有序雙-雙-底物-雙-產物反應：非中心復合物；(EABEPQ):中央綜合大樓a:主要基板；b:后續(xù)底物，如許多以NAD或NADP為輔酶的脫氫酶、乳酸脫氫酶、蘋果酸脫氫酶(MDH)等。蘋果酸NAD(MA

3、)草酰乙酸(OAA)NADH MA OAA E ENAD(ENAD E NADH)E NADH E NADH NAD/NADH形成一個外部底物對機制：由于底物A與酶結合后改變了酶的構象，這使得推測A和B可能與酶的不同部分結合。(2)機會理論(T-C機制):第二個底物結合和釋放非?？?，沒有明顯的三元復合變構過程。它可以看作是一種三元配合物濃度極低的序列排序機制。例如，馬肝臟乙醇脫氫酶：NAD乙醇乙醛NADH E ENAD E NADH E，(3)隨機畢比：a b b p q ea eq E(eabe pq)E b a q p產物從酶中釋放，底物和酶的結合沒有一定的順序。一些脫氫酶和一些磷酸激酶屬

4、于這一類，例如，肌酸激酶：肌酸三磷酸腺苷磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸畢比：在各種底物與酶結合之前，一種或多種底物被釋放出來而沒有形成三元復合物。大多數屬于這種機制的酶都有輔酶，如轉氨酶和黃素酶。草酸轉氨酶屬于一種典型的乒乓機制：ASP OAA AKG Glu Echo

5、(Echo ASP EN H2(En H2 AKG Echo EN H2O AA)Echo Glu)，概括如下：有序機制，順序反應機制，T-C機制，隨機機制，乒乓反應機制，兩個King-Altman速度方程圖解法，(1) Kappa記數法， E A k1 EA 1K-1 2 Vf=K1 A E；Vr=k-1 EA Kappa()=Kappa:12=kappa: 21=k-1為底物(產物)的正向反應速度常數的濃度項，Kappa:21=k-1為K1A的反向反應速度：Vf=12E；Vr=21 EA是方向的，是一個向量。它的方向與酶形式的流動方向有關。(2)金-奧特曼方法的步驟：(1)首先寫出反應過程

6、，然后將反應過程安排成閉環(huán)形式。環(huán)的數量是酶形式的數量，用n表示。然后在每個角之間的連線上標記每個步驟的反應。E A k1 EA k2 EP k3 E P k-1k-2k-3 E k1A EA k-1k-3P k3 k2 k-2 EP，E=k-1k 3k-1k-2k k3ea=k1k 3iak-2ak-2k-3pep=k-1k-3pk 1k 2k 2k-3p，e:ea3360，ep3360，(2)繪制King-Altman圖，即所有n1條線都流向各種酶形式(3)速度方程3330的推導EP EP E0=E EA EP E=E E0 E=(E)E0 EA=EA E0 EA=(EA)E0 EP=EP

7、 E0 EP=(EP)E0，V=k3epk-3 E P=(K3ep/k-3 PE/)E0=(k1k2k 3 A k-1k-2k-3p)E0(k-1k 3k-1k-2k 3)k1(k2 k-2k 3)A k-3(k-1k-2k 2)P=num 1a(n-1)！(m-n 1)！N=角度數；M=閉環(huán)中的行數，n=3；m=3；n-1線矢量圖的數量=3！=3 (3-1)！(3-3 1)！金-奧特曼圖不包含閉環(huán)形式E1 E2 E3 E4 n=4，m=5 n-1線(3條線)圖號=5！=10，(4-1)！(5-4 1)！兩個閉環(huán)形式無效，應該刪除。有8個有效的金-奧特曼圖。有時在反應過程中可能沒有逆反應，一些

8、金-阿爾特曼圖此時不存在。如果在這個反應中沒有k-3線，一些King-Altman圖就不存在，而那些包含k-3項的圖在反應速率中也不存在。E :k-1k-1 k3 k3 k-2 k2 EA : k1A k1A k3 k-2k-3P k-2 ep3360 k-1 k1A k-3P k2 k-3P k2，E=k-1k 3k-1k-2 k2k k3ea=k1k3a k1k-2A k-2k-3P EP=k-1k-3P k1A k2k-3P，V=k3 EPk-3 E=k1k k3 k3a k-1k-2 (1)有序雙機制：1方程推導：e a k 1 ea b k2(eab pq)k 3 eq p k-1k

9、-2k-3k-4k 4 e q e k 1 a ea k-1k 4k-4 q k-2k 2 b k-3 p eq(eab pq)k 3，n=4，M=4，則n-1行(3行)的矢量圖數為4e 3360 ea : eab 3360 eq 3: v=K4EQ k-4EQ=(K4EQ k-4QE)E0=num 1 ab-num 2 pq常數系數a系數bb系數ppcoef QQ系數abab系數apap系數fbq系數qpq系數fabbp系數qpq如果不考慮積的影響，即P=0，Q=0初速度v=num1ab常數系數a a coef bb系數abab， 2動力學常數的定義：最大反應速度：正向：Vmf=num1反向

10、：vmr=num 2 COEFB COEFB Michaelis常數：KMA=COEFB KMB=COEFB COEFB KMP=COEFQ KMQ=COEFP COEFP COEFP q離解常數：KIa=co NST KiB=const coefA COEFB KiP=const KIq=const COEFP COEFQ， V=num1AB常數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系

11、數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數KMB:是當甲飽和時酶對底物乙的米氏常數。和3獲得了有序機制的動力學常數(二次映射法):第一次是雙倒數映射，它通常固定一種底物的濃度而改變另一種底物的濃度(例如，固定B和改變A)有序機構的動力學方程用雙倒數處理：1=KMA(1k mbkia)11(1k MB)V VM KMAB A VM B如果B在不同濃度下固定，用1/V 1/

12、A畫出一組與第二或第三象限相交的直線，交點的坐標為：1/V，1/。B3，第二個映射：縱向截距1/B映射，KmB和Vm可以從第二個映射中知道，并且可以從相交坐標中知道，如果A (A當A飽和時):1=1 (1 KmB) V Vm B被轉換成米氏方程如果B (B當B飽和時): 1=1 (1 KmA) V Vm A這就是為什么水解反應可以被認為是單一底物反應的原因。(2)隨機雙曲的推導：1動力學方程：m=8，n=6，n-1=5線路圖：56個閉環(huán)：24個有效數字：32，假設在反應過程中第一底物與酶的結合或第一產物從酶中的釋放是一個快速平衡過程，如果P=0，則快速平衡隨機對為： V=num1ab-num2pq常量系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數系數那么：v=nu M1Ab const coefa coef bb coef abab v=VM fab KIA kmb kmba kmab這個方程與有序機制相同，稱為序列機制的一般方程。 1速度方程：乒乓機制的King-Altman環(huán)表達式為：ek1a(eafp)k-1k4k-4qk2k-2p(eq FB)k-3fk 3bm=4n=4，每種酶有四種三線圖。v=num 1 ab-n