Eadie-Hofstee

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Eadie-Hofstee 作图法(有时称为 Woolf-Eadie-Augustinsson-Hofstee 作图)是生物化学中用于分析酶动力学数据的另一种线性作图方法。与 Lineweaver-Burk 双倒数作图法不同,Eadie-Hofstee 图不取倒数,而是将反应速率 $v$ 对 $v/[S]$ 作图。该方法的数学基础同样源自 米氏方程 的代数变换。其主要优势在于能更均匀地分布实验数据点,避免了双倒数作图法中“挤压高浓度数据、放大低浓度误差”的缺陷。此外,它在形式上与受体-配体结合研究中的 Scatchard 作图在数学上是等价的。

Eadie-Hofstee 图
Kinetic Plot (点击展开)
更均衡的线性模型
几何参数对应
纵坐标 (Y轴) v (反应速率)
横坐标 (X轴) v / [S]
斜率 (Slope) - Km
Y轴截距 Vmax
X轴截距 Vmax / Km

数学推导:另一种变形

通过对 米氏方程 进行移项处理,可以推导出 Eadie-Hofstee 方程:

1. 原始米氏方程:

           v = Vmax[S] / (Km + [S])

2. 交叉相乘:

           v(Km + [S]) = Vmax[S]

3. 展开并整理:

           vKm + v[S] = Vmax[S]

4. 两边同时除以 [S] 并移项:

           v = -Km (v/[S]) + Vmax
            ↑        ↑         ↑          ↑
y  =    m     •   x      +   c

与 Lineweaver-Burk 的终极PK

虽然双倒数作图法(LB)最著名,但 Eadie-Hofstee(EH)在数据处理上往往更受青睐,二者各有千秋。

比较维度 Lineweaver-Burk (LB) Eadie-Hofstee (EH)
数据分布
                   拥挤严重。
高浓度点挤在原点附近,低浓度点不仅拉得远,且权重过大。
                   分布均匀。
所有数据点通常均匀散布在直线上,视觉权重相等。
误差来源
                   误差主要在 Y 轴 (1/v)。
                   双轴误差。
因 v 同时出现在 Y 轴 ($v$) 和 X 轴 ($v/[S]$),实验误差会同时影响横纵坐标。
参数读取
                   需要计算倒数,不够直观。
                   Y 轴截距直接就是 $V_{max}$,非常直观。

Scatchard 关联: 在受体结合实验中,常用的 Scatchard 作图($Bound/[L]$ vs $Bound$)本质上就是 Eadie-Hofstee 作图,只是变量名称不同($v \leftrightarrow Bound$, $[S] \leftrightarrow [L]$)。

应用实例

  • 检测非米氏动力学: 相比于 LB 图,Eadie-Hofstee 图对于线性偏离更为敏感。如果酶存在负协同效应或底物抑制,EH 图会呈现明显的曲线,而 LB 图可能看起来仍像直线,从而导致误判。
  • 多酶体系分析: 如果体系中存在同工酶(具有不同 $K_m$ 的两种酶催化同一反应),EH 图会呈现典型的弯曲形状,便于解析出两个不同的 $K_m$ 值。
       学术参考文献 [Academic Review]
       

[1] Eadie GS. (1942). The inhibition of cholinesterase by physostigmine and prostigmine. J Biol Chem.
[点评]:G.S. Eadie 首次引入了这种作图方式来分析酶抑制作用,比 Hofstee 早了十几年。

[2] Hofstee BHJ. (1959). Non-inverted versus inverted plots in enzyme kinetics. Nature.
[点评]:Hofstee 强力辩护了这种非倒数作图法(v vs v/[S])优于 Lineweaver-Burk 的倒数作图法,指出了后者对误差的扭曲。

[3] Scatchard G. (1949). The attractions of proteins for small molecules and ions. Annals of the New York Academy of Sciences.
[点评]:虽然用于配体结合,但数学原理完全相同,Scatchard 作图在药理学受体研究中具有统治地位。

           动力学作图族谱 · 知识图谱
上级理论 酶动力学米氏方程
竞争方法 Lineweaver-Burk (直观但误差大) • Hanes-Woolf (误差均匀)
等价形式 Scatchard Plot (受体配体结合)