酶与催化反应.pptVIP

* 第四节 酶活性的调节 Regulation of Enzyme Activities 调节酶（regulatory enzyme） 对环境因素的作用表现出催化活性增高或降低、或酶量的增多或减少，进而能影响和调整反应途径反应速率的酶。 机体通过改变调节酶的活性或诱导、阻遏酶的生物合成，可实现细胞代谢水平的调节；物质代谢的整体调节和激素水平的调节最终也都是通过影响酶促反应速率实现的。 一、调节酶的活性可受别构效应剂的调节 （一）别构效应剂与别构酶结合引发酶的构象改变 别构调节 (allosteric regulation) 一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称别构调节。 别构酶（allosteric enzyme）：能发生别构效应的酶 别构效应剂（allosteric effector）： 能引起酶发生构象改变的化合物 调节部位（regulatory site）： 别构效应剂与酶结合的部位 别构酶也有两种构象形式，紧缩态(tense state, T state)和松弛态(relaxed state, R state)。T态和R态对底物的亲和力或催化活性不同，别构效应剂就是通过引起酶R态与T态的互变，改变酶的催化速率。 （二）别构效应剂可引起别构酶分子中各亚基间的协同作用 亚基的构象改变可以相互影响，发生协同效应。（cooperativity） 正协同效应（positive cooperativity） 后续亚基的构象改变增加其对别构效应剂的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越容易。 负协同效应（negative cooperativity） 后续亚基的构象改变降低酶对别构效应剂的亲和力，使效应剂与酶的结合越来越难。 同种协同效应（homotropic cooperativity） 别构效应剂引起的构象改变增加或降低后续亚基对同种别构效应剂的亲和力。 异种协同效应（heterotropic cooperativity） 别构效应剂引起的构象改变增加或降低后续亚基对他种别构效应剂的亲和力。 别构效应剂引起的构象改变增加酶对底物的亲和力，这种现象（属于异种正协同效应）称为别构激活作用（allosteric activation）。此别构效应剂称为别构激活剂（allosteric activator） 引起酶对底物亲和力降低的现象（属于异种负协同效应）称为别构抑制作用（allosteric inhibition）。此别构效应剂称为别构抑制剂（allosteric inhibitor） （三）别构酶的动力学不遵守米-曼氏方程 正协同效应的底物浓度-反应速率曲线为S形曲线 负协同效应的底物-速率曲线外形类似矩形双曲线，但不是矩形双曲线 二、一些调节酶可在催化方向相反的两种酶的作用下发生共价修饰 （一）磷酸化与去磷酸化是最常见的共价修饰方式 共价修饰(covalent modification)或 化学修饰(chemical modification) 酶分子中的某些基团可在其他酶的催化下，共价结合某些化学基团；同时又可在另一种酶的催化下，将此结合上的化学基团去掉，从而影响酶的活性。 酶的共价修饰种类： 1. 磷酸化（phosphorylation） 和去磷酸化（dephosphorylation） 2. 甲基化（methylation） 和去甲基化（demethylation） 3. 腺苷化（adenylation） 和去腺苷化（deadenylation） 4. 尿苷化(uridylation) 和去尿苷化（deuridylation） 磷酸化和去磷酸化修饰是最常见的共价修饰 酶的磷酸化与脱磷酸化 -OH Thr Ser Tyr 酶蛋白 H2O Pi 磷蛋白磷酸酶 ATP ADP 蛋白激酶 Thr Ser Tyr -O-PO32- 酶蛋白 （二）共价修饰可引起级联放大效应 在一个连锁反应中，一个酶被磷酸化或去磷酸化激活后，后续的其他酶可同样的依次被其上游的酶共价修饰而激活，引起原始信号的放大，这种多重共价修饰的连锁反应称为级联反应（cascade reaction）。 级联反应的主要作用是产生快速、高效的放大效应。 三、酶原需经激活后才具有催化活性 酶原 (zymogen) 有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。 酶原的激活 在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。 酶原激活的原理 酶 原 分子构象发生改变 形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解