酶促反应动力学多底物动力学.pptx
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1、会计学1酶促反应动力学多底物动力学酶促反应动力学多底物动力学(二二)反应机制的分类和命名反应机制的分类和命名 (以双底物双产物反应为例):以双底物双产物反应为例):以双底物双产物反应为例):以双底物双产物反应为例):1.1.序列序列序列序列(sequential)(sequential)反应机制反应机制反应机制反应机制:酶必需与所有底物都结合之后才有产物放出。对于双底酶必需与所有底物都结合之后才有产物放出。对于双底酶必需与所有底物都结合之后才有产物放出。对于双底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,必有酶物双产物反应,必有酶物双产物反应,必有酶物双产物反应,必有酶-底物
2、三元复合物形成。底物三元复合物形成。底物三元复合物形成。底物三元复合物形成。n n 根据底物及产物与酶的结合及释放是否有序分为根据底物及产物与酶的结合及释放是否有序分为根据底物及产物与酶的结合及释放是否有序分为根据底物及产物与酶的结合及释放是否有序分为:(1)(1)有序双双双底物双产物反应有序双双双底物双产物反应有序双双双底物双产物反应有序双双双底物双产物反应(ordered Bi Bi)(ordered Bi Bi):A B P QA B P Q E EA (EAB E EA (EABEPQ)EQ EEPQ)EQ E n n EAEA、EQ:EQ:非中心复合物;非中心复合物;非中心复合物;非
3、中心复合物;(EAB(EAB EPQ):EPQ):中心复合物中心复合物中心复合物中心复合物n n A A:领先底物;:领先底物;:领先底物;:领先底物;B B:随后底物:随后底物:随后底物:随后底物第1页/共31页 例如:许多以例如:许多以例如:许多以例如:许多以NADNAD+或或或或NADPNADP+为辅酶的脱氢酶类,为辅酶的脱氢酶类,为辅酶的脱氢酶类,为辅酶的脱氢酶类,乳酸脱氢酶(乳酸脱氢酶(乳酸脱氢酶(乳酸脱氢酶(LDH)LDH)、苹果酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶、苹果酸脱氢酶(MDH)(MDH)等等等等 NADNAD+苹果酸苹果酸苹果酸苹果酸(MAMA)草酰乙酸草酰乙酸草酰乙酸
4、草酰乙酸(OAAOAA)NADH)NADH MA OAAMA OAA E E E ENADNAD+(E+(ENAD+NAD+E E NADHNADH)E)E NADHNADH E E n n NAD NAD+/NADH /NADH 形成形成形成形成外底物对外底物对外底物对外底物对n n机制:由于底物机制:由于底物机制:由于底物机制:由于底物A A与酶结合后改变了酶的构象,使与酶结合后改变了酶的构象,使与酶结合后改变了酶的构象,使与酶结合后改变了酶的构象,使 原来隐蔽的原来隐蔽的原来隐蔽的原来隐蔽的B B结合位点暴露,结合位点暴露,结合位点暴露,结合位点暴露,B B才能结合上去。才能结合上去。才
5、能结合上去。才能结合上去。暗示:暗示:暗示:暗示:A A与与与与B B可能结合在酶的不同部位。可能结合在酶的不同部位。可能结合在酶的不同部位。可能结合在酶的不同部位。第2页/共31页 (2)Theorell-Chance(T-C (2)Theorell-Chance(T-C 机制机制机制机制):A A B P Q B P Q E EA EQ E E EA EQ E 第二个底物第二个底物第二个底物第二个底物B B结合及释放非常快,没有明显的三元复合结合及释放非常快,没有明显的三元复合结合及释放非常快,没有明显的三元复合结合及释放非常快,没有明显的三元复合物变构过程。可看作是三元复合物浓度极低的序
6、列有序机物变构过程。可看作是三元复合物浓度极低的序列有序机物变构过程。可看作是三元复合物浓度极低的序列有序机物变构过程。可看作是三元复合物浓度极低的序列有序机制。制。制。制。例如:马肝醇脱氢酶:例如:马肝醇脱氢酶:例如:马肝醇脱氢酶:例如:马肝醇脱氢酶:NADNAD+乙醇乙醇乙醇乙醇 乙醛乙醛乙醛乙醛 NADHNADH E EE ENADNAD+E E NADHNADH E E第3页/共31页(3)(3)随机双双随机双双随机双双随机双双(random Bi Bi)(random Bi Bi):A B P QA B P Q EA EQ EA EQ E E (EABEABEPQEPQ)E E B
7、A Q P B A Q Pn n 产物从酶上的释放及底物和酶的结合无一定顺序。产物从酶上的释放及底物和酶的结合无一定顺序。产物从酶上的释放及底物和酶的结合无一定顺序。产物从酶上的释放及底物和酶的结合无一定顺序。n n少数脱氢酶和一些磷酸激酶属于该类,例如肌酸激少数脱氢酶和一些磷酸激酶属于该类,例如肌酸激少数脱氢酶和一些磷酸激酶属于该类,例如肌酸激少数脱氢酶和一些磷酸激酶属于该类,例如肌酸激酶酶酶酶:肌酸肌酸肌酸肌酸 +ATP +ATP 磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸磷酸肌酸+ADP+ADPn n机制:酶蛋白上的机制:酶蛋白上的机制:酶蛋白上的机制:酶蛋白上的A A、B B结合位均处于暴露状态,结合位
8、均处于暴露状态,结合位均处于暴露状态,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。两者与底物的结合即互不干扰,也不互相依赖。两者与底物的结合即互不干扰,也不互相依赖。两者与底物的结合即互不干扰,也不互相依赖。EBEP第4页/共31页2 2 乒乓机制乒乓机制乒乓机制乒乓机制(Ping-Pang Bi Bi)(Ping-Pang Bi Bi):各种底物全部和酶结合以前各种底物全部和酶结合以前各种底物全部和酶结合以前各种底物全部和酶结合以前 ,已经有一种或多种,已经有一种或多种,已经有一种或多种,已经有一种或多种底物放出,不形成三元复合物。底物放出,不形成三元复合物。底物放出,不
9、形成三元复合物。底物放出,不形成三元复合物。A P B QA P B Q E (EA E (EAFP)F (FBFP)F (FBEQ)EEQ)En n属于该机制的酶大多数具有辅酶,如转氨酶、黄素属于该机制的酶大多数具有辅酶,如转氨酶、黄素属于该机制的酶大多数具有辅酶,如转氨酶、黄素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:酶等。谷草转氨酶属于典型的乒乓机制:酶等。谷草转氨酶属于典型的乒乓机制:酶等。谷草转氨酶属于典型的乒乓机制:Asp OAA AKG GluAsp OAA AKG Glu E ECHOCHO (E (ECHOCHOAsp EAsp ENHN
10、H2 2 (E(ENHNH2 2 AKG AKG E ECHOCHO E ENHNH2 2 OAA)OAA)E ECHOCHOGlu)Glu)第5页/共31页n n总结:总结:有序机制有序机制有序机制有序机制 序列反应机制序列反应机制序列反应机制序列反应机制 T-C T-C 机制机制机制机制 随机机制随机机制随机机制随机机制 乒乓反应机制乒乓反应机制乒乓反应机制乒乓反应机制第6页/共31页二二二二 King-AltmanKing-Altman法法法法速度方程图示法速度方程图示法速度方程图示法速度方程图示法(一一)Kappa表示法表示法:E +A E +A k k1 1 EA EA 1 1 k-
11、1 k-1 2 2 V Vf f=k=k1 1 A E;VA E;Vr r=k=k-1-1 EAEAn n KappaKappa()=速度常数项速度常数项速度常数项速度常数项 底物底物底物底物(产物产物产物产物)浓度项浓度项浓度项浓度项 正向反应的正向反应的正向反应的正向反应的KappaKappa:12 12=k=k1 1 A A 逆向反应的逆向反应的逆向反应的逆向反应的KappaKappa:21 21=k=k-1-1 反应速度:反应速度:反应速度:反应速度:V Vf f=12 12 E;VE;Vr r=21 21 EA EA n n 具有方向性,是一个矢量。其方向与酶形式的具有方向性,是一个
12、矢量。其方向与酶形式的具有方向性,是一个矢量。其方向与酶形式的具有方向性,是一个矢量。其方向与酶形式的 流向有关流向有关流向有关流向有关第7页/共31页(二二二二)King-Altman)King-Altman 法步骤法步骤法步骤法步骤:(1)(1)首先写出反应历程,然后将反应历程安排成封首先写出反应历程,然后将反应历程安排成封首先写出反应历程,然后将反应历程安排成封首先写出反应历程,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,用闭环形式。环的角数就是酶存在形式数目,用闭环形式。环的角数就是酶存在形式数目,用闭环形式。环的角数就是酶存在形式数目,用n n表示。然后在各角之间连线
13、上标出各步反应的表示。然后在各角之间连线上标出各步反应的表示。然后在各角之间连线上标出各步反应的表示。然后在各角之间连线上标出各步反应的。E+A E+A k1 k1 EA EA k2 k2 EP EP k3 k3 E+PE+P k-1 k-2 k-3k-1 k-2 k-3 E E k1Ak1A EA EA k-1k-1 k-3P k3 k2 k-3P k3 k2 k-2k-2 EP EP第8页/共31页 E =k-1k3 +k-1k-2+k2k3 EA=k1k3 A +k1k-2A+k-2k-3P EP=k-1k-3P+k1k2A+k2k-3P E k1A EA k-3P k3 k-1 k2
14、k-2 EP E:EA:EP:(2)画出King-Altman 图形,即:所有流向各种酶形式的n1 线矢量图,再将各步反应的标到矢量图上,并写出流向 各种酶形式的乘积之和。k-1 k3k-2k-1k3 k2k1Ak3k1Ak-2k-3Pk-2k-3Pk-1k1Ak2k-3Pk2第9页/共31页(3)速度方程推导)速度方程推导:n n 各种酶形式的浓度与其各种酶形式的浓度与其各种酶形式的浓度与其各种酶形式的浓度与其乘积之和成正比乘积之和成正比乘积之和成正比乘积之和成正比:E E E E ;EA ;EA EAEA;EP;EP EPEP E E0 0 =E E +EAEA+EPEP E E =E E
15、 E E0 0 E=E=(E E)EE0 0 EA EA =EAEA E E0 0 EA=EA=(EAEA)EE0 0 EP EP =EPEP E E0 0 EP=EP=(EPEP)EE0 0 第10页/共31页 V=kV=k3 3 EPEP k-k-3 3 E P=E P=(k k3 3 EP EP/k-k-3 3 PP E E/)EE0 0 =(k(k1 1k k2 2k k3 3 A A k k-1-1k k-2-2 k k-3-3 P)E P)E0 0 (k (k-1-1k k3 3+k+k-1-1k k-2-2+k+k2 2k k3 3)+k)+k1 1(k(k2 2+k+k-2-2
16、+k+k3 3)A+k)A+k-3-3(k(k-1-1+k+k-2-2+k+k2 2)P)P =num1A num1A num2Pnum2P const+coefconst+coefA A A+coefA+coefP P P P num1:num1:分子中分子中分子中分子中AA项之前的系数乘以项之前的系数乘以项之前的系数乘以项之前的系数乘以EE0 0 num2:num2:分子中分子中分子中分子中PP项之前的系数乘以项之前的系数乘以项之前的系数乘以项之前的系数乘以EE0 0 const:const:分母常数项分母常数项分母常数项分母常数项 coefcoefA A:分母中分母中分母中分母中AA项之
17、前的系数项之前的系数项之前的系数项之前的系数 coefcoefP P:分母中分母中分母中分母中PP项之前的系数项之前的系数项之前的系数项之前的系数 E k1A EA k-3P k3 k-1 k2 k-2 EP 第11页/共31页(三三)注意注意:矢量图数目的计算矢量图数目的计算矢量图数目的计算矢量图数目的计算 :n-1 n-1线矢量图数目线矢量图数目线矢量图数目线矢量图数目=m!m!(n-1)!(m-n+1)!(n-1)!(m-n+1)!n=n=角数角数角数角数;m=;m=封闭环的线数封闭环的线数封闭环的线数封闭环的线数 n=3;m=3;n-1线矢量图数目=3!=3 (3-1)!(3-3+1)
18、!第12页/共31页 King-Altman King-Altman 图形不包含封闭环形式:图形不包含封闭环形式:图形不包含封闭环形式:图形不包含封闭环形式:E1E1 E2 E3 E2 E3 E4 E4 n n n=4 n=4,m=5 m=5 n-1 n-1线(线(线(线(3 3线)图数目线)图数目线)图数目线)图数目=5!=10=10个,个,个,个,(4-1)!(5-4+1)!n n 2 2个封闭环形式无效,应去除。共有个封闭环形式无效,应去除。共有个封闭环形式无效,应去除。共有个封闭环形式无效,应去除。共有8 8个有效的个有效的个有效的个有效的 King-Altman King-Altma
19、n 图形图形图形图形第13页/共31页 反应历程中有时可能没有逆反应,此时有些反应历程中有时可能没有逆反应,此时有些反应历程中有时可能没有逆反应,此时有些反应历程中有时可能没有逆反应,此时有些 King-King-AltmanAltman 图形不存在。图形不存在。图形不存在。图形不存在。E+A E+A k1 k1 EA EA k2 k2 EP EP k3 k3 E+PE+P k-1 k-2k-1 k-2 此反应若没有此反应若没有此反应若没有此反应若没有k-k-3 3 线,则某些线,则某些线,则某些线,则某些King-AltmanKing-Altman 图形不图形不图形不图形不存在,反应速度中凡
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