14酶促反应动力学-多底物动力学.ppt
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1、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),酶反应中间物:分为两类 (1) 稳态中间物: 指酶和底物以共价键结合形成的较为稳定的中间物。可以发生双分子反应而不能自身解离。例如:某些Ser蛋白酶在催化过程中形成
2、的酰化酶中间物 包括:共价结合的ES中间物;自由酶 (2) 过渡态复合物: 非稳定的酶中间物,本身可以单分子解离或异构化之后再解离出产物或底物。 分为: 非中心复合物:酶未完全被底物饱和 中心复合物: 酶已经完全被底物饱和, (EAB EPQ); (EA EP),(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) : A B P Q E EA
3、 (EABEPQ) EQ 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) 草酰乙酸(OAA) NADH MA OAA E ENAD+ (ENAD+ E NADH) E NADH E 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 B
4、P Q E EA EQ E 第二个底物B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列有序机制。 例如:马肝醇脱氢酶: NAD+ 乙醇 乙醛 NADH E ENAD+ E NADH E,(3)随机双双(random Bi Bi): A B P Q EA EQ E (EABEPQ) E B A Q P 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。,EB,EP,2 乒乓机制(Ping-Pa
5、ng 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 (EAFP) F (FBEQ) 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 OAA AKG Glu ECHO (ECHOAsp ENH2 (ENH2AKG ECHO ENH2OAA) ECHOGlu),总结: 有序机制 序列反应机制 T-C 机制 随机机制 乒乓反应机制,二 King-Altman法速度方程图示法,(一)Kappa表示法: E + A k1 EA 1 k-1 2 Vf= k1 A E ; Vr= k-1 EA Ka
6、ppa()= 速度常数项 底物(产物)浓度项 正向反应的Kappa:12 =k1 A 逆向反应的Kappa:21 =k-1 反应速度:Vf= 12 E ; Vr= 21 EA 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。 E + A k1 EA k2 EP k3 E + P k-1 k-2 k-3 E k1A EA k-1 k-3P k3 k2 k-2 EP,E = k-1k3 + k-1k-2 + k2k3 EA=
7、k1k3 A + k1k-2A + k-2k-3P EP = k-1k-3P + k1k2A + k2k-3P,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。,(3)速度方程推导: 各种酶形式的浓度与其乘积之和成正比: E E ; EA EA; EP EP E0 = E + EA + EP E = E E0 E = (E)E0 EA = EA E0 EA=(EA)E0 EP = EP E0 EP=(EP)E0,V = k3 EPk-3 E P = (k3EP /k-3 PE/
8、 )E0 = (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 = num1A num2P const + coefA A + coefP P num1 : 分子中A项之前的系数乘以E0 num2 : 分子中P项之前的系数乘以E0 const : 分母常数项 coefA : 分母中A项之前的系数 coefP : 分母中P项之前的系数,(三) 注意: 矢量图数目的计算 : n-1线矢量图数目= m! (n-1)!(m-n+1)! n=角数; m=封闭环的线数,n=3; m=3; n
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- 14 反应 动力学 多底物
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