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什么是酶?

生命系统依赖于化学反应,而这些反应本身的发生速度极其缓慢。酶是一种催化剂,可以降低所需的活化能,从而使这些反应以对细胞有用的速度进行。研究酶动力学有助于我们了解酶的功能和调节。

酶的进展曲线

在大多数情况下,酶将一种化学物质(底物)转化为另一种化学物质(产物)。产物浓度与时间的关系图如下图所示的三个阶段。

1.在很早的时间点(通常不到一秒),产物的累积率会随着时间的推移而增加。要研究酶作用的早期动力学,需要使用 Prism 中没有的特殊技术。上图夸大了第一阶段。

2.在较长的一段时间内,产物浓度随时间呈线性增长。Prism 内置的所有分析都使用在第二阶段收集的数据。

3.随后,底物耗尽,曲线开始趋于平缓。最终,产物浓度达到一个高点。

这种数据很难拟合成曲线。该模型根本无法简化为一个表达产物浓度与时间关系的方程。要拟合这类数据(称为酶进展曲线),您需要使用一个能将数据拟合到由微分方程或隐式方程定义的模型的程序。更多详情,请参阅 RG Duggleby,Analysis of Enzyme Reaction Progress Curves by Nonlinear Regression, Methods in Enzymology, 249:61-60, 1995.

大多数酶动力学分析(包括 Prism 内置的所有分析)都不是拟合酶反应进度曲线,而是测量单个时间点的生成物。分析假定您选择的时间点位于产物积累的线性(第二)阶段,而忽略非线性的第一阶段(通常很短)。因此,如果用产生的产物量除以反应进行的时间,就可以计算出单位时间内形成的产物量,这就是酶速。

术语

术语可能令人困惑。请注意这些容易混淆的地方:

如上所述,几乎所有的酶"动力学"研究都是通过收集单个时间点的数据来完成的。X 轴是底物(或抑制剂)浓度,而不是时间。

上图中显示的第二阶段通常被称为"初始速率",只有忽略之前的短暂瞬态阶段,这一说法才有意义。

第二阶段也被称为"稳态",因为在这一阶段,酶-底物复合物的浓度不会发生变化。然而,产物的浓度会不断累积,因此,直到很长时间之后,产物的浓度真正不再随时间变化时,系统才真正进入稳态。

 

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