放射性配体结合实验的分析基于一个简单的模型,即质量作用定律。该模型假定结合是可逆的。
当配体和受体由于扩散而发生碰撞,并且碰撞具有正确的方向和足够的能量时,就会发生结合。结合率为
单位时间内的结合次数=[配体]ϒℑ[受体]ϒℑκον。
一旦发生结合,配体和受体将在随机时间内保持结合。每一瞬间的解离概率都是相同的。受体并不 "知道 "它与配体结合了多久。解离速率为:
单位时间内的解离事件数 = [配体×受体]×koff。
解离后,配体和受体与结合前的状态相同。如果配体或受体发生化学变化,则结合不遵循质量作用定律。
当形成新配体-受体复合物的速率等于配体-受体复合物解离的速率时,就达到了平衡。处于平衡状态:
重新排列该等式,即可定义 平衡解离常数 Kd。
Kd 的含义很容易理解。在上式中,设[配体]等于 Kd。Kd 项抵消后,你会发现[受体]/[配体×受体]=1,因此[受体]等于[配体×受体]。由于所有受体要么是游离的,要么是与配体结合的,这意味着一半受体是游离的,一半受体是与配体结合的。换句话说,当配体浓度等于 Kd 时,一半的受体将处于平衡状态。如果受体对配体的亲和力很高,那么 Kd 就会很低,因为需要低浓度的配体才能结合一半的受体。
不要把 Kd(平衡解离常数)和 koff(解离速率常数)混为一谈。它们并不相同,甚至不是用相同的单位表示的。
变异性 |
名称 |
单位 |
kon |
结合速率常数或导通速率常数 |
M-1 min-1 |
koff |
解离速率常数或断开速率常数 |
分钟-1 |
Kd |
平衡解离常数 |
M |
质量作用定律预测了平衡时受体的部分占有率与配体浓度的函数关系。分数占有率是与配体结合的所有受体的分数。
由于不知道未被占据的受体[受体]的浓度,这个等式并不实用。用一点代数方法就可以得到一个有用的等式。
这个等式假定了平衡状态。为了理解它,请考虑[配体]的几个不同值。
配体 |
占位分数 |
0 |
0% |
1.Kd |
50% |
4.Kd |
80% |
9.Kd |
90% |
99.Kd |
99% |
请注意,当[配体]=Kd 时,部分占有率为 50%。
质量作用定律虽然被称为 "定律",但它只是一个可以用来解释某些实验数据的模型。由于该模型过于简单,因此并非在所有情况下都有用。该模型假设
•所有受体对配体的可及性相同。
•受体要么游离,要么与配体结合。它不允许有一种以上的亲和力状态或部分结合状态。
•结合不会改变配体或受体。
•结合是可逆的。
尽管简单,但事实证明,质量作用定律在描述受体药理学和生理学的许多方面都非常有用。