第七章多底物酶反应动力学 多底物酶占所有酶的一半以上。见下表 表酶反应按底物数的分类 反应底物数 酶类型 酶催化反应式 占总酶数的% 单底物反应 异构酶 AF B 单向一底物反应裂合酶 AFB+C 假单底物反应 水解酶 A-B+ HO= A-OH Bh 氧化还原酶 Ah2+b=a+ BH2 双底物反应 基团转移酶 A BX= aX+ 24 X+Y+ ATP F X-Y+ ADP Pi 三底物或多底物反应连接酶 X +Y+ AtP= X-Y AMP PPi 7.1双底物酶反应机制 7.1.1顺序机制 ordered mechanism A EAB + EPQ 此机制有三元复合物生成,大部分脱氢酶属于顺序机制 712 Theore! Chance机制 P 此机制也属顺序机制,只是没有三元复合物生成。如肝醇脱氢酶,A为NAD,B为乙醇, P为乙醛,Q为NADH 7.1.3随机机制 random mechanism
第七章 多底物酶反应动力学 多底物酶占所有酶的一半以上。见下表： 表 酶反应按底物数的分类 反应底物数 酶类型 酶催化反应式 占总酶数的% 单底物反应 异构酶 A B 5 单向一底物反应 裂合酶 A B + C 12 假单底物反应 水解酶 A-B + H2O A-OH + BH 26 双底物反应 氧化还原酶 AH2 + B A + BH2 27 基团转移酶 A + BX AX + B 24 三底物或多底物反应 连接酶 X + Y + ATP X-Y + ADP + Pi 6 X + Y + ATP X-Y + AMP + PPi 7.1 双底物酶反应机制 7.1.1 顺序机制 ordered mechanism 此机制有三元复合物生成，大部分脱氢酶属于顺序机制。 7.1.2 Theorell Chance 机制 此机制也属顺序机制，只是没有三元复合物生成。如肝醇脱氢酶，A 为 NAD+，B 为乙醇， P 为乙醛，Q 为 NADH。 7.1.3 随机机制 random mechanism
A P E EAB = EPo ↑EB↑ ↓EP↓ 许多激酶的催化机制属于此类。 7.14乒乓机制 ping pong mechanism B EA+ FP 转氨酶、转磷酸酶、转酰基酶属于此机制。 72双底物顺序反应动力学 72.1反应模式 E+A E EAB EPQ ks E+Q 722速度方程推导 按快速平衡法,如果k、kE+P+Q km=26] LEAB 146 EA=m K,=[E4 [E4 4JB18 V=k,[EAB], [Eo=E]+[EA+[EAB]
许多激酶的催化机制属于此类。 7.1.4 乒乓机制 ping pong mechanism 转氨酶、转磷酸酶、转酰基酶属于此机制。 7.2 双底物顺序反应动力学 7.2.1 反应模式 7.2.2 速度方程推导 按快速平衡法，如果 k4、k5 << k－1、k－2，则总反应的限速步骤为 EAB 的生成，故可将反应 模式简写成： [ ] [ ][ ] EAB EA B K mB = ， [ ] [ ] [ ] EAB B K EA mB = [ ] [ ][ ] EA E A KiA = ， [ ] [ ] [ ] EA A K E iA = ， [ ] [ ][ ] [ ] EAB A B K K E iA mB = V k [EAB] = p ， [ ] [ ] [ ] [ ] E 0 = E + EA + EAB
ABIE [E1+LEA+LEAB KukmB (Eabl+mB (EAB)+(EAB) [][B 一图“人些 [l][B 分子分母同乘以[A]B得 MLAB KKm+ KelA]+[a[B TEAJBI K EABI EAB [B] K=EJA K KK [E] [E4 AIEA], [E] LEABI [A][B] V=k,[EAB], [E]o=[E]+[EA]+[EABI k EABIElo VRIEABI m E]+EA+[EAB KLK KK K EAB]+EAB +EAB +1 LAJIBI LAB BI 分子分母同乘以[A]B得 VLAJB] KiKmB+KmB[A]+[AJ[B a.当A固定,[B]可变时,速度方程可写成: Vm.[B] V] 此方程形式与米氏方程相同。 KK mms+Kmr+B K1+ [BI 当[B]固定,[A]可变时,速度方程可写成: B V=K,AK mB KmBA+[A K KaB+[A*[B] 「Bl
[ ] [ ] [ ] [ ][ ] 0 E EA EAB k EAB E V p + + = [ ] [ ] [ ] [ ] [ ][ ] [ ] EAB EAB B K EAB A B K K V EAB iA mB mB m + + = 1 [ ][ ] [ ] + + = B K A B K K V iA mB mB m 分子分母同乘以[A][B]得 [ ] [ ][ ] [ ][ ] K K K A A B V A B V iA mB mB m + + = [ ] [ ][ ] EAB EA B K mB = ， [ ] [ ] [ ] EAB B K EA mB = [ ] [ ][ ] EA E A KiA = ， [ ] [ ] [ ] EA A K E iA = ， [ ] [ ][ ] [ ] EAB A B K K E iA mB = V k [EAB] = p ， [ ] [ ] [ ] [ ] E 0 = E + EA + EAB [ ] [ ] [ ] [ ][ ] 0 E EA EAB k EAB E V p + + = [ ] [ ] [ ] [ ] [ ][ ] [ ] EAB EAB B K EAB A B K K V EAB iA mB mB m + + = 1 [ ][ ] [ ] + + = B K A B K K V iA mB mB m 分子分母同乘以[A][B]得 [ ] [ ][ ] [ ][ ] K K K A A B V A B V iA mB mB m + + = a．当[A]固定，[B]可变时，速度方程可写成： = + + = [ ] [ ] [ ] K B A K K V B V mB iA mB m [ ] [ ] 1 [ ] B A K K V B V iA mB m + + = ，此方程形式与米氏方程相同。 b．当[B]固定，[A]可变时，速度方程可写成： [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] A B K A B K K V A V iA mB mB m + + = + + = [ ] [ ] 1 [ ] [ ] B K A B K K V A iA mB mB m [ ] [ ] 1 [ ] [ ] [ ] 1 A B K B K K A B K V mB iA mB mB m + + + =
,此方程形式也与米氏方程相同。 Kik )+K+l 72.3讨论 a.固定两种反应物中的任一种,都可以使速度方程写成米氏方程的形式:两种反应物浓度都变 化时,则不为米氏方程的形式 b.当[A固定,[B]可变时,[A]影响表观米氏常数,不影响最大反应速度。 c.当B]固定,[A可变时,[B]既影响表观米氏常数,又影响最大反应速度。 724作图法求动力学参数 724.1[A固定,[B]可变时 a.双倒数作图 VV [A][B]V 此直线的横轴截距 K KmB b.斜率对亠再作图 KmBK 1 k 此直线的横轴截距=-1 c.横轴截距绝对值的倒数对再作图 K []
[ ] [ ] [ ] [ ] 1 A B K K K A B K V V mB iA mB mB m + + + = ，此方程形式也与米氏方程相同。 7.2.3 讨论 a．固定两种反应物中的任一种，都可以使速度方程写成米氏方程的形式；两种反应物浓度都变 化时，则不为米氏方程的形式。 b．当[A]固定，[B]可变时，[A]影响表观米氏常数，不影响最大反应速度。 c．当[B]固定，[A]可变时，[B]既影响表观米氏常数，又影响最大反应速度。 7.2.4 作图法求动力学参数 7.2.4.1 [A]固定，[B]可变时 a．双倒数作图 m iA m mB A B V K V K V 1 [ ] 1 [ ] 1 1 + = + ， 此直线的横轴截距＝ + − [ ] 1 1 A K K iA mB 。 b．斜率对 [ ] 1 A 再作图 斜率＝ m mB m mB iA V K V A K K + [ ] 1 此直线的横轴截距＝ KiA 1 − 。 c．横轴截距绝对值的倒数对 [ ] 1 A 再作图 mB iA mB iA mB K A K K A K K = + + [ ] 1 [ ] 1
此直线的横轴截距=l 7242[B]固定,[A]可变时 a.双倒数作图 1 KK K FVn[B闭4v(tB 在不同的[B]下以对作出不同的直线, [] 轴 这些直线交于第三象限的一点,交点坐标为 1+ ,横轴截距=~~K。 K K 纵轴截距对一再作图 纵轴截距 Vm [B]) V [B k x 此直线的横轴截距 K c.横轴截距的绝对值对[B]再作图 K 丨横轴截距丨 [B]+ 此直线的横轴截距=-Kmg 73 Theorell Chance机制动力学 73.1反应模式 k2 E+A EA ep h3 →E+P
此直线的横轴截距＝ KiA 1 − 。 7.2.4.2 [B]固定，[A]可变时 a．双倒数作图 = + + [ ] 1 1 [ ] 1 [ ] 1 B K V B A V K K V mB m m iA mB 在不同的[B]下以 V 1 对 [ ] 1 A 作出不同的直线， 这些直线交于第三象限的一点，交点坐标为 − KiA Vm 1 , 1 ，横轴截距＝ iA mB K K [B] 1+ − 。 b．纵轴截距对 [ ] 1 B 再作图 纵轴截距＝ + [ ] 1 1 B K V mB m m m mB V B V K 1 [ ] 1 = + 此直线的横轴截距＝ K mB 1 − 。 c．横轴截距的绝对值对[B]再作图 ｜横轴截距｜＝ iA mB K K [B] 1+ iA mB KiA B K K 1 [ ] 1 = + 此直线的横轴截距＝ − K mB 。 7.3 Theorell Chance 机制动力学 7.3.1 反应模式
7.32速度方程推导 用稳态法处理: 1.k2[EAI[B]=k,IEPI TEA LEP] Ka[B 2. K,EAB]+k_EA=kElA, El (k2[B]+k1)EA]k3(k2[B]+k-1) k1[4 kk2[) -IEPI [E0=[E]+[E4+[EP]………①,V=k3[EP]………②, ①式除以②式得 k [EP]+ E」[E]+[E+[EP]kk2[B4 KaNEPI MILEBRIB IEP]+[EPI k(k16+k)+k+1 [E]kk2[B[4]k2[B k,ILo k(k2[B]+k),k3 1 k_ k3 k3-+1 k, k2[B[A k,[B k,[a] k,,] k2[B] 固定[A],改变[B]时: k,-[BI+k-k,+k3 k1[4kk2[4]k +[B]k k,. k1[A] 1+ k[4 与米氏方程形式相同 k,k2[A] k, +[B K,[] 固定[B],改变[A时也类似
7.3.2 速度方程推导 用稳态法处理： 1． [ ][ ] [ ] k2 EA B = k3 EP ， [ ] [ ] [ ] 2 3 EP k B k EA = 2． [ ][ ] [ ] [ ][ ] k2 EA B + k−1 EA = k1 E A ， [ ] [ ][ ] ( [ ] ) [ ] ( [ ] )[ ] [ ] 1 2 3 2 1 1 2 1 EP k k B A k k B k k A k B k EA E − + − = + = [ ] [ ] [ ] [ ] E 0 = E + EA + EP …………①， [ ] V = k3 EP …………②， ①式除以②式得 [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 3 0 k EP E EA EP V E + + = [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] [ ][ ] ( [ ] ) 3 2 3 1 2 3 2 1 k EP EP EP k B k EP k k B A k k B k + + + = − = V E 0 [ ] 3 2 3 1 2 3 2 1 1 [ ][ ] [ ] ( [ ] ) k k B k k k B A k k B k + + + − 1 [ ][ ] [ ] ( [ ] ) [ ] 2 3 1 2 3 2 1 3 0 + + + = − k B k k k B A k k B k k E V 1 [ ] [ ][ ] [ ] 2 3 1 2 1 3 1 3 + + + = − k B k k k B A k k k A k Vm 固定[A]，改变[B]时： [ ] [ ] [ ] [ ] [ ] 2 3 1 2 1 3 1 3 B k k k k A k k B k A k V B V m + + + = − + + + = − [ ] [ ] 1 [ ] [ ] 1 3 2 3 1 2 1 3 k A k B k k k k A k k Vm B [ ] [ ] 1 [ ] [ ] [ ] 1 1 3 2 3 1 2 1 3 1 3 B k A k k k k k A k k B k A k V V m + + + + = − ，与米氏方程形式相同。 固定[B]，改变[A]时也类似