27、酶促反应动力学的影响因素解析

酶促反应动力学的影响因素解析

1. 胰凝乳蛋白酶的pH曲线

胰凝乳蛋白酶是一种丝氨酸蛋白酶，其活性位点包含由天冬氨酸102（Asp 102）、组氨酸57（His 57）和丝氨酸195（Ser 195）组成的催化三联体。丝氨酸195的酰化形成中间态以及肽底物的水解，都依赖于活性位点三联体中各残基之间的氢键和质子转移步骤。

从胰凝乳蛋白酶的$k_{cat}$、$K_m$和$k_{cat}/K_m$的理想pH曲线中，我们可以发现：
- $K_m$和$k_{cat}$的pH曲线都能很好地符合亨德森 - 哈塞尔巴尔赫方程，但曲线特征不同。
- $K_m$随pH升高而增大，表观$pK_a$值为9.0，这反映了N - 末端异亮氨酸残基的电离，该残基必须质子化，酶才能采取能够结合底物的构象。
- $k_{cat}$随pH升高而增大，表观$pK_a$值为6.8，这个$pK_a$值曾被认为与活性位点三联体中的Asp 102和His 57有关，现在认为它更准确地与整个催化三联体相关，而非单个氨基酸残基。
- $k_{cat}/K_m$的pH曲线不是与亨德森 - 哈塞尔巴尔赫方程相关的预期“S形”曲线，而是呈钟形曲线。这一曲线代表了两个可滴定基团对酶催化效率的累积影响，这两个基团以相反的方式影响催化效率，即一个基团以其共轭碱形式促进催化，另一个以布朗斯特 - 劳里酸形式促进催化。这种pH曲线可以用以下方程拟合：
[y = \frac{y_{max}}{\frac{10^{pH}}{10^{pK_{a1}}} + \frac{10^{pK_{a2}}}{10^{pH}} + 1}]
其中，$y$是绘制在y轴上的实验测量值（这里是$k_{cat}/K_m$），$y_{