14 酶促反应动力学-多底物动力学

OAA E NADH)
NADH E
ENAD+
MA (ENAD+≒
E NADH
NAD+ / 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)：
A E

B EA (EAB≒EPQ)
P EQ
Q E
EA、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) E

草酰乙酸(OAA)
1
V
=
1
Vm
(1 +
KmA
[A]
)

这就是水解反应可看作是单底物反应的原因，因为另一底物 是水，其浓度可看作是饱和。
(二) 随机双双：
1 动力学方程推导： EA m=8, n=6, n-1=5线图：56个 封闭环：24个 有效图形：32个
k-1 k-1 k4 k-1 k2[B] k4 k3 k1[A] k4 k-4[Q] k3 k-1 k2[B] k4 k2[B] k-4[Q] k-3[P] k-1 k-4[Q] k3 k-4[Q] k2[B] k3 k-4[Q] k-3[P] k-2 k-3[P] k4 k3
E:
EA:
k-2 k-3[P] k1[A] k-2 k-3[P] k1[A]
m! n-1线矢量图数目= (n-1)!(m-n+1)!
n=角数; m=封闭环的线数 • n=3; m=3; n-1线矢量图数目=
3! =3 (3-1)!(3-3+1)!
King- Altman 图形不包含封闭环形式：
E1
E2
E4

E3
n=4，m=5 n-1线（3线）图数目=
5！ =10个， (4-1导:
各种酶形式的浓度与其К 乘积之和成正比:
[E] ∝ К
E
;
[EA] ∝К
E
EA;
[EP] ∝ К
EP
EP
[E0] ∝ ∑К = К [E] КE = [E0] ∑К [EA] К EA = [E0] ∑К [EP] К EP = [E0] ∑К
+К
EA
+К
[E] = （К E／∑К ）×[E0]
A
EP Q P
E
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。
2 乒乓机制(Ping-Pang Bi Bi)： 各种底物全部和酶结合以前 ，已经有一种或多种 底物放出，不形成三元复合物。 A P B Q E
k2
k-2
КEP = k-1k-3[P] + k1k2[A] + k2k-3[P]
EP
V = k3 [EP]﹣k-3 [E] [P]
=
(k1k2k3 [A] ﹣ k-1k-2 k-3 [P] ) [E0] (k-1k3+k-1k-2+k2k3)+k1(k2+k-2+ k3)[A]+k-3 (k-1+ k-2+k2)[P] num1[A] ﹣num2[P] const + coefA [A] + coefP [P]
21 [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+A
k1 k-1
EA E
k2 k-2 k1[A] k-1
1/V
-
1
1
( 1-
KmA
)


第二次作图：纵截距~1/[B]作图 由第二次的作图可知 KmB和Vm, 代入交点坐标中可知KmA 若[A] →∞(A饱和时)：
1 V
纵截距 ：
1
Vm
( 1+
KmB
[B]
)
=
1 Vm
(1 +
KmB [B]
)
1 KmB
1/Vm
转化为米氏方程

1/[B]
若[B] →∞(B饱和时):

(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：
Asp
E∙CHO E∙CHO
OAA
(E∙CHO∙Asp ≒ E∙NH2∙OAA)
AKG
E∙NH2
Glu
(E∙NH2∙AKG ≒ E∙CHO∙Glu)
总结：
序列反应机制
有序机制 T-C 机制 随机机制
k-2
k1[A] k4 k-2
k1[A]
EAB:
k2[B] k-3[P] k1[A]
k-1 k-2
EQ:
k2[B] k-4[Q] k3
V=k4[EQ] – k-4[E][Q]
=(k4∙К
=
EQ
– k-4[Q]∙К E) [E0]／∑К
num1[A][B] - num2[P][Q]
const + coefA [A] + coefB[B] + coefP[P] + coefQ[Q] + coefAB[A][B]+coefAP[A][P]+coefBQ[B][Q] +coefPQ[P][Q] + coefABP[A][B][P] +coefBPQ[B][P][Q]
(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(ordered Bi Bi) ：

2个封闭环形式无效，应去除。共有8个有效的 King- Altman 图形
反应历程中有时可能没有逆反应，此时有些 KingAltman 图形不存在。 E+A
k1 k-1
EA
k2 k-2
EP
k3
K-3
E+P
此反应若没有k-3 线，则某些King-Altman 图形不 存在，反应速度中凡是含k-3 项 者不存在。
[EA]=（К [EP]=（К
EA／∑К
）×[E0] ）×[E0]
EP／∑К
V = k3 [EP]﹣k-3 [E] [P] = (k3· К
EP /К
﹣k-3 [P]· E/ К )[E0] К
=
(k1k2k3 [A] ﹣ k-1k-2 k-3 [P] ) [E0] (k-1k3+k-1k-2+k2k3)+k1(k2+k-2+ k3)[A]+k-3 (k-1+ k-2+k2)[P] num1[A] ﹣num2[P] const + coefA [A] + coefP [P]
Vmf[A][B] V = K K + K [A] + K [B] + [A][B] mA iA mB mB
双底物反应中米氏常数的意义：
KmA：是[B]饱和时酶对底物A的米氏常数 KmB：是[A]饱和时酶对底物B的米氏常数
3 有序机制动力学常数的求取(二次作图法)：

第一次为双倒数作图，一般固定其中一个底物的浓度，变化 另一个（例如：固定[B]，变化[A]）。将有序机制的动力学 方程进行双倒数处理：
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)
=
num1 : num2 : const : coefA : coefP :
分子中[A]项之前的系数乘以[E0] 分子中[P]项之前的系数乘以[E0] k1[A] E EA 分母常数项 k-1 分母中[A]项之前的系数 k-3[P] k3 k2 k-2 分母中[P]项之前的系数
EP
(三) 注意:
矢量图数目的计算 :

若不考虑产物的影响，即 [P]=0, [Q]=0
num1[A][B] 初速度V= const + coef [A] + coef [B ]+ coef [A][B] A B AB
2 动力学常数的定义：

最大反应速度： num1 f= 正向：Vm coef
AB
num2 逆向：Vmr=coef AB
coefB 米氏常数： KmA= coefAB
coefQ KmP= coefPQ

coefA KmB= coefAB
coefP KmQ= coefPQ const KiB = coef B const KiQ = coef Q