多底物酶

大多数酶作用于两种或多种底物，其动力学比单底物米氏-门氏（Michaelis-Menten）情况更丰富。多底物反应通过不同的机制进行，即顺序机制或乒乓机制，它们在所有底物是否必须结合后才能释放产物方面有所不同。这些机制可以通过其稳态速率方程在研究初始速度作为每种底物函数时产生的模式来区分。

Definition

多底物酶催化涉及两种或多种底物（和产物）的反应；其动力学机制规定了底物结合和产物离开的顺序，主要分为顺序机制（所有底物在任何产物释放前结合）或乒乓机制（通过修饰的酶，在底物结合事件之间释放产物）。

Scope

本主题涵盖了多底物（特别是双底物）机制的分类，包括有序顺序、随机顺序和乒乓类型，用于区分它们的稳态速率方程和图形模式，以及为此目的引入的系统命名法。它属于参考方法学，而非临床指导。

Core questions

• 底物结合和产物解离的顺序是什么？
• 顺序机制和乒乓机制在动力学上有什么不同？
• 如何从初始速度数据中区分这些机制？
• 双倒数图的斜率和截距揭示了什么？

Key concepts

• 顺序（三元复合物）机制
• 有序结合与随机结合
• 乒乓（双置换）机制
• 取代酶中间体
• 初始速度双倒数模式
• Cleland命名法（Uni, Bi, Ter）

Key theories

Cleland多底物机制分类

一套系统的命名法和稳态速率方程，通过底物和产物的数量以及结合顺序对反应进行分类，区分有序和随机顺序机制与乒乓机制。

Mechanisms

在顺序机制中，所有底物结合形成一个中心复合物，然后才释放任何产物；结合可能是有序的，具有明确的序列，也可能是随机的。在乒乓机制中，一个或多个产物在所有底物结合之前被释放，酶在半反应之间通过共价或其他方式修饰的形式循环。这些机制通过测量初始速度来动力学诊断，即在其他底物的几个固定浓度下改变一种底物：顺序机制通常在双倒数图上产生一系列相交线，而乒乓机制产生平行线，因为在后者中，两种底物与不同的酶形式相互作用。系统命名法描述了底物和产物的数量（Uni, Bi, Ter）以及结合顺序，相应的稳态速率方程允许将动力学常数分配给特定步骤。

Clinical relevance

多底物酶的机制决定了其抑制剂对每种底物的行为方式，这是酶靶向药物药理学和解释酶测定的相关背景。本主题描述了这些机制及其动力学特征作为参考材料，并非个体诊断或治疗决策的基础。

History

尽管作用于多种底物的酶早已被认识，但统一的动力学处理随着Cleland在1963年的一系列研究而出现，该研究引入了系统命名法和稳态速率方程，使得初始速度模式能够识别有序、随机和乒乓机制。Segel等人的综合教科书后来巩固了这些分析方法。

Key figures

• W. Wallace Cleland
• Irwin Segel
• Alan Fersht

Seminal works

• cleland-1963

Frequently asked questions

如何区分顺序机制和乒乓机制？

通过双倒数图的模式：在其他底物的几个固定浓度下改变一种底物，顺序机制通常产生相交线，而乒乓机制产生平行线。

什么是乒乓机制？

它是一种双置换机制，其中酶与一种底物反应并释放一个产物，留下修饰的酶形式，然后才结合下一个底物并完成反应。