14_酶促反应动力学-多底物动力学.ppt

1、第二节多底物反应及其动力学，反应机理的分类：(1)克莱兰符号的基本符号和概念：底物：根据底物和酶结合的顺序，产物用甲、乙、丙、丁表示；根据产物从酶中脱落的顺序，游离酶用P、Q、R和S表示；抑制常数：起亚和KiAKiP，KiQ Michaelis常数：KmA，KmBKmP和KmQ抑制剂：I修饰剂：x或y反应分子的数目为： Uni(单)、bi(双)、Ter(第三)和Quad(第四)，酶反应中间体分为两类：(1)稳定中间体：由酶和底物之间的共价键形成的相对稳定的中间体。双分子反应可以在没有自离解的情况下发生。例如，一些丝氨酸蛋白酶在催化过程中形成的酰化酶中间体包括：共价结合的酯酶中间体；游离酶的过渡

2、态复合物(2):不稳定的酶中间体，能与单个分子解离或异构化，然后解离成产物或底物。分为：非中心复合物：酶未被底物完全饱和；中心复合物：酶完全被底物饱和，(EABEPQ)；(2)反应机理的分类和命名(以两种底物和两种产物的反应为例):1 .顺序反应机制：酶必须与所有底物结合才能释放产物。对于两种底物和两种产物的反应，必须形成酶-底物三元复合物。根据底物和产物与酶的结合和释放是否有序，可分为： (1)有序双-双-底物-双-产物反应：非中心复合物；(EABEPQ):中央综合大楼a:主要基板；b:后续底物，如许多以NAD或NADP为辅酶的脱氢酶、乳酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶(MDH)等。苹果酸NAD(MA

3、)草酰乙酸(OAA)NADH MA OAA E ENAD(ENAD E NADH)E NADH E NADH NAD/NADH形成一个外部底物对机制：由于底物A与酶结合后改变了酶的构象，这使得推测A和B可能与酶的不同部分结合。(2)机会理论(T-C机制):第二个底物结合和释放非常快，没有明显的三元复合变构过程。它可以看作是一种三元配合物浓度极低的序列排序机制。例如，马肝脏乙醇脱氢酶：NAD乙醇乙醛NADH E ENAD E NADH E，(3)随机毕比：a b b p q ea eq E(eabe pq)E b a q p产物从酶中释放，底物和酶的结合没有一定的顺序。一些脱氢酶和一些磷酸激酶属

4、于这一类，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毕比：在各种底物与酶结合之前，一种或多种底物被释放出来而没有形成三元复合物。大多数属于这种机制的酶都有辅酶，如转氨酶和黄素酶。草酸转氨酶属于一种典型的乒乓机制：ASP OAA AKG Glu Echo

5、(Echo ASP EN H2(En H2 AKG Echo EN H2O AA)Echo Glu)，概括如下：有序机制，顺序反应机制，T-C机制，随机机制，乒乓反应机制，两个King-Altman速度方程图解法，(1) Kappa记数法， E A k1 EA 1K-1 2 Vf=K1 A E；Vr=k-1 EA Kappa()=Kappa:12=kappa: 21=k-1为底物(产物)的正向反应速度常数的浓度项，Kappa:21=k-1为K1A的反向反应速度：Vf=12E；Vr=21 EA是方向的，是一个向量。它的方向与酶形式的流动方向有关。(2)金-奥特曼方法的步骤：(1)首先写出反应过程

6、，然后将反应过程安排成闭环形式。环的数量是酶形式的数量，用n表示。然后在每个角之间的连线上标记每个步骤的反应。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)绘制King-Altman图，即所有n1条线都流向各种酶形式(3)速度方程3330的推导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=角度数；M=闭环中的行数，n=3；m=3；n-1线矢量图的数量=3！=3 (3-1)！(3-3 1)！金-奥特曼图不包含闭环形式E1 E2 E3 E4 n=4，m=5 n-1线(3条线)图号=5！=10，(4-1)！(5-4 1)！两个闭环形式无效，应该删除。有8个有效的金-奥特曼图。有时在反应过程中可能没有逆反应，一些

8、金-阿尔特曼图此时不存在。如果在这个反应中没有k-3线，一些King-Altman图就不存在，而那些包含k-3项的图在反应速率中也不存在。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)有序双机制：1方程推导：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，则n-1行(3行)的矢量图数为4e 3360 ea : eab 3360 eq 3: v=K4EQ k-4EQ=(K4EQ k-4QE)E0=num 1 ab-num 2 pq常数系数a系数bb系数ppcoef QQ系数abab系数apap系数fbq系数qpq系数fabbp系数qpq如果不考虑积的影响，即P=0，Q=0初速度v=num1ab常数系数a a coef bb系数abab， 2动力学常数的定义：最大反应速度：正向：Vmf=num1反向

10、：vmr=num 2 COEFB COEFB Michaelis常数：KMA=COEFB KMB=COEFB COEFB KMP=COEFQ KMQ=COEFP COEFP COEFP q离解常数：KIa=co NST KiB=const coefA COEFB KiP=const KIq=const COEFP COEFQ， V=num1AB常数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系

11、数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数KMB:是当甲饱和时酶对底物乙的米氏常数。和3获得了有序机制的动力学常数(二次映射法):第一次是双倒数映射，它通常固定一种底物的浓度而改变另一种底物的浓度(例如，固定B和改变A)有序机构的动力学方程用双倒数处理：1=KMA(1k mbkia)11(1k MB)V VM KMAB A VM B如果B在不同浓度下固定，用1/V 1/

12、A画出一组与第二或第三象限相交的直线，交点的坐标为：1/V，1/。B3，第二个映射：纵向截距1/B映射，KmB和Vm可以从第二个映射中知道，并且可以从相交坐标中知道，如果A (A当A饱和时):1=1 (1 KmB) V Vm B被转换成米氏方程如果B (B当B饱和时): 1=1 (1 KmA) V Vm A这就是为什么水解反应可以被认为是单一底物反应的原因。(2)随机双曲的推导：1动力学方程：m=8，n=6，n-1=5线路图：56个闭环：24个有效数字：32，假设在反应过程中第一底物与酶的结合或第一产物从酶中的释放是一个快速平衡过程，如果P=0，则快速平衡随机对为： V=num1ab-num2pq常量系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数系数那么：v=nu M1Ab const coefa coef bb coef abab v=VM fab KIA kmb kmba kmab这个方程与有序机制相同，称为序列机制的一般方程。 1速度方程：乒乓机制的King-Altman环表达式为：ek1a(eafp)k-1k4k-4qk2k-2p(eq FB)k-3fk 3bm=4n=4，每种酶有四种三线图。v=num 1 ab-n