結構生物化學/酶/多底物反應

A. 簡介

在處理酶底物反應時，大多數涉及單個底物，該底物被酶轉化為單個產物。然而，對於多底物反應，涉及多個底物。該反應涉及一個複雜的反應，不僅說明了底物結合的位置，還說明了結合的順序。例如，如果有兩個底物，一個將被標記為底物 A，另一個將被標記為底物 B。在其中一個底物濃度始終保持不變（例如底物 A）的情況下，酶的行為將與單底物酶相同。因此，底物濃度與速度的關係圖將產生底物 B 的 Km 和 Vmax 值，因為底物 A 是恆定的。Km 值表示反應速度達到最大速度 (Vmax) 一半時的底物濃度。然而，情況並非總是如此，當底物 A 和底物 B 的濃度不同時，酶-底物相互作用的結果可以用兩種不同的機制來解釋，這將在下面描述。此外，假設底物 A 和底物 B 會分別導致兩個不同的產物，可以分別標記為 P 和 R。

B. 三元複合物機制

在三元複合物機制中，兩個底物（假設是底物 A 和底物 B）結合到酶上，形成一個稱為 EAB 三元複合物的複合物。底物結合的順序可以是特定的序列（有序）或隨機序列。遵循三元複合物機制的酶將具有 Lineweaver-Burk 圖，該圖在倒數底物濃度/速度圖上具有兩條相交的線。該圖代表了倒數 1/S 和 1/V 的線性圖。具有三元複合物機制的特定酶是 DNA 聚合酶。DNA 聚合酶的功能是將核苷酸新增到 DNA 上。

C. 乒乓機制

對於這種機制，酶可以處於兩種狀態。其中一個狀態標記為 E，另一個狀態也稱為中間體，並且經過化學修飾，標記為 E*。在這種機制中，第一個底物（底物 A）結合到酶上，透過將化學基團轉移到活性位點將其轉化為 E*，然後釋放底物。釋放底物 A 後，底物能夠結合到修飾的酶 (E*) 上，再次形成未修飾的酶（再生）。當繪製 Line-Weaver Burk 圖時，將形成兩組平行線，與三元複合物機制相反。遵循這種機制的特定酶包括氧化還原酶和絲氨酸蛋白酶。一些絲氨酸蛋白酶包括胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶的消化酶。以胰凝乳蛋白酶為例，在醯基酶分解後形成醯基酶，醯基酶是在絲氨酸對羰基進行親核攻擊後形成的四面體中間體分解後形成的。一旦中間體分解，醯基酶就會形成，它充當修飾的酶 (E*)。然而，醯基酶後來分解成中間體複合物，因為醯基酶 (E*) 的胺基離開，氫充當親核試劑攻擊羰基，再次形成四面體中間體。