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结构生物化学/酶/基态

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电子处于基态意味着它处于最低能量状态,换句话说,当电子不处于基态时,它处于激发态。已知分子的激发态比其基态具有更高的能级。热力学第三定律指出,当系统处于绝对零度时,系统处于基态,这导致反应的熵由该基态的简并性决定。但是,由于其物理/化学性质,一些系统将具有零熵。

预稳态

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在酶与底物混合后的最初时刻,没有形成产物,也不存在中间体。对反应接下来的几毫秒的研究被称为预稳态动力学。因此,预稳态动力学关注酶-底物中间体(如 ES 或 E*)的形成和消耗,直到它们达到稳态浓度。

这种方法最初应用于胰凝乳蛋白酶催化的水解反应。通常,中间体的检测是研究酶遵循何种机制的关键证据。例如,在上图所示的乒乓机制中,快速动力学测量可以跟踪产物 P 的释放并测量修饰的酶中间体 E* 的形成。在胰凝乳蛋白酶的情况下,该中间体是由活性位点中亲核丝氨酸对底物的攻击和酰基酶中间体的形成而形成的。

在下图中,酶在反应开始后的最初几秒内迅速产生 E*。随着稳态的达到,速率随后减慢。反应的这种快速爆发阶段测量了酶的单次周转。因此,在该爆发中释放的产物量,如图中 y 轴上的截距所示,也给出了测定中存在的活性酶量。File:Pre-steady-state.pdf

稳态假设由乔治·布里格斯和约翰·霍尔丹于 1942 年提出。在这种假设中,即使起始材料和产物的浓度发生变化,反应中间体的浓度也保持不变。当中间体形成和分解的速率相等时,就会发生稳态。稳态假设依赖于以下事实:中间体从反应物形成和从中间体形成产物都具有比其相应的逆反应快得多的速率。换句话说,稳态假设 k1>>k-1 且 k2>>k-2。

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