《酶学》课程教学资源（讲义）第七章 多底物酶反应动力学

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、k<k-、k=,则总反应的限速步骤为EAB的生成,故可将反应 模式简写成 区≥EA B B EAB19→>E+P+Q K=LEAB [EA]= TEABI K=[E4 [E]= KiAKmB EAB EAT [A][B] V=k,[EAB], [Elo=[E]+[EA]+EABI

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

k EABILElo VR EAB [E]+[EA]+[EAB] KumB(EAB]+ImB[EAB]+(EAB) [AJ[B] [B] K Kik [][B 分子分母同乘以[A]B得 VMLAjBI KiKmB+Kmb[A]+[Al[BI LEAJBI [E]= KmB. EAB] LEAB [B] -1,=1En.=面 V=k[EAB], [El=[E]+[EA]+[EAB] k EABIElo MeAN [E]+[EA]+[EAB Kuk m EAB]+ m.EAB]+EAB KikmB K +1 [[B [A][B][ 分子分母同乘以A]B]得 AJB KiKmB+KmBlA]+LAJ[BI a.当A固定,[B]可变时,速度方程可写成: Vm[B] Vb 此方程形式与米氏方程相同。 K .K ma+KmR+[B] K1+ 4/+a 当[B]固定,[A]可变时,速度方程可写成: B V=K人K+1+(A+B 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 +[A] [B]+K 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([4丿[B 此直线的横轴截距 K KmB b.斜率对亠再作图 KnK 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 7242[B]固定,[A]可变时 a.双倒数作图 1 KK K 1+二mB 在不同的[B]下以对作出不同的直线, V[4] 轴 这些直线交于第三象限的一点,交点坐标为 1+ ,横轴截距=~~Km K K 纵轴截距对一再作图 纵轴截距 Vm [B] Vm [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 1+ 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 7.3.1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