结构生物化学/酶/多底物反应

A. 简介

在处理酶底物反应时，大多数涉及单个底物，该底物被酶转化为单个产物。然而，对于多底物反应，涉及多个底物。该反应涉及一个复杂的反应，不仅说明了底物结合的位置，还说明了结合的顺序。例如，如果有两个底物，一个将被标记为底物 A，另一个将被标记为底物 B。在其中一个底物浓度始终保持不变（例如底物 A）的情况下，酶的行为将与单底物酶相同。因此，底物浓度与速度的关系图将产生底物 B 的 Km 和 Vmax 值，因为底物 A 是恒定的。Km 值表示反应速度达到最大速度 (Vmax) 一半时的底物浓度。然而，情况并非总是如此，当底物 A 和底物 B 的浓度不同时，酶-底物相互作用的结果可以用两种不同的机制来解释，这将在下面描述。此外，假设底物 A 和底物 B 会分别导致两个不同的产物，可以分别标记为 P 和 R。

B. 三元复合物机制

在三元复合物机制中，两个底物（假设是底物 A 和底物 B）结合到酶上，形成一个称为 EAB 三元复合物的复合物。底物结合的顺序可以是特定的序列（有序）或随机序列。遵循三元复合物机制的酶将具有 Lineweaver-Burk 图，该图在倒数底物浓度/速度图上具有两条相交的线。该图代表了倒数 1/S 和 1/V 的线性图。具有三元复合物机制的特定酶是 DNA 聚合酶。DNA 聚合酶的功能是将核苷酸添加到 DNA 上。

C. 乒乓机制

对于这种机制，酶可以处于两种状态。其中一个状态标记为 E，另一个状态也称为中间体，并且经过化学修饰，标记为 E*。在这种机制中，第一个底物（底物 A）结合到酶上，通过将化学基团转移到活性位点将其转化为 E*，然后释放底物。释放底物 A 后，底物能够结合到修饰的酶 (E*) 上，再次形成未修饰的酶（再生）。当绘制 Line-Weaver Burk 图时，将形成两组平行线，与三元复合物机制相反。遵循这种机制的特定酶包括氧化还原酶和丝氨酸蛋白酶。一些丝氨酸蛋白酶包括胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的消化酶。以胰凝乳蛋白酶为例，在酰基酶分解后形成酰基酶，酰基酶是在丝氨酸对羰基进行亲核攻击后形成的四面体中间体分解后形成的。一旦中间体分解，酰基酶就会形成，它充当修饰的酶 (E*)。然而，酰基酶后来分解成中间体复合物，因为酰基酶 (E*) 的胺基离开，氢充当亲核试剂攻击羰基，再次形成四面体中间体。