生物化学第9章 酶的作用机制和酶活性调节.ppt

（二）可逆共价调控 酶蛋白分子中的某些基团可以在其他酶的催化下发生可逆共价修饰，从而导致酶活性的改变，称为可逆共价修饰调节。 共价调节酶的两个主要特点： 1、通过可逆的共价修饰调节酶活性； 2、导致级联式放大反应。 共价修饰的主要方式是磷酸化和脱磷酸化。 蛋白质 蛋白质－npi 蛋白激酶 蛋白磷酸酶 蛋白激酶A是cAMP依赖性蛋白激酶。 磷酸化酶激酶通过磷酸化作用使无活性的磷酸化酶b转化为有活性的磷酸化酶a。 六、同工酶 在同一种属中，催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构，理化性质及免疫学性质不同的一组酶称为同工酶。 同工酶在体内的生理意义主要在于适应不同组织或不同细胞器在代谢上的不同需要。因此，同工酶在体内的生理功能是不同的。 乳酸脱氢酶同工酶（LDHs）为四聚体，在体内共有五种分子形式，即LDH1（H4），LDH2（H3M1），LDH3（H2M2），LDH4（H1M3）和LDH5（M4）。 心肌中以LDH1含量最多，LDH1对乳酸的亲和力较高，因此它的主要作用是催化乳酸转变为丙酮酸再进一步氧化分解，以供应心肌的能量。在骨骼肌中含量最多的是LDH5，LDH5对丙酮酸的亲和力较高，因此它的主要作用是催化丙酮酸转变为乳酸，以促进糖酵解的进行。? 咪唑催化对-硝基苯酚乙酸酯的水解反应 实验结果表明，分子内咪唑基参与的水解反应速度比相应的分子间反应速度大 24 倍。说明咪唑基与酯基的相对位置对水解反应速度具有很大的影响。 轨道定向(orbital-steering)假说示意图 Rate enhancement by entropy reduction. Shown here are reactions of an ester with a carboxylate group to form an anhydride. The R group is the same in each case. 2、诱导契合（induced fit）和底物的形变（distortion） 酶-底物复合物形成时，酶分子构象发生变化，底物分子也常常受到酶的作用而发生变化，甚至使底物分子发生扭曲变形，从而使底物分子某些键的键能减弱，产生键扭曲，有助于过度态的中间产物形成,从而降低了反应的活化能。 诱导契合模型与底物的形变 第4个糖残基D环因空间原因必须由正常的椅式变形为能量较高的半椅式构象。因此糖苷键的稳定性降低，键容易从此断裂。 3、电荷极化和多元催化 酶催化反应时常常是几个功能团适当排列共同作用。如胰凝乳蛋白酶活性中心处三个氨基酸残基组成“电荷中继网”，催化肽键水解；核糖核酸酶催化水解时，His12起广义碱催化作用，接受一个质子，而His119起广义酸作用，和磷酸的氧原子形成氢键。 4、疏水微环境影响 酶促反应在酶表面的疏水裂缝（活性中心）中进行，如同在有机溶剂中反应。疏水环境中介电常数比在水中低，两个电荷之间的作用力显著的增强，亲核亲电反应均可加速。如溶菌酶Glu35的羧基在非极性区，催化功能增速3×106倍。 酶的微环境还创造了溶液中不可能达到的条件，如同时存在高浓度的酸碱。 四、酶活性的别构调节 生物体内酶催化反应的调节可以通过改变酶结构、结合激促蛋白质或抑制蛋白质而使其催化活性发生改变，也可以通过改变酶含量来改变其催化速率，还可以通过以不同形式的酶在不同组织中的分布差异来调节代谢活动。 酶结构的调解是通过对现有酶分子结构的影响来改变酶的催化活性。这是一种快速调节方式。分为别构调控和共价调控两种机制。 别构调控 很多寡聚酶，当它们的亚基上的配体结合部位与配体非共价可逆结合时，将发生构象变化并影响同一酶分子上的其它亚基上的空活性部位的亲和力，这一现象称为酶的别构调节（allosteric regulation）。 酶的别构效应包括涉及酶与底物结合时催化部位和催化部位之间的相互作用即同促效应，和涉及酶与调节物结合时调节部位与活性部位之间的相互作用即异促效应。 具有这种调节作用的酶称为别构酶（alloseric enzyme）。 凡能使酶分子发生别构作用的物质称为效应物（effector）或别构剂。 因别构导致酶活性增加的物质称为正效应物（positive effector）或别构激活剂，反之称为负效应物（negative effector）或别构抑制剂。 当别构酶的一个亚基与其配体（底物或别构剂）结合后，能够通过改变相邻亚基的构象而使其对配体的亲和力发生改变，这种效应就称为别构酶的协同效应。 别构剂一般以反馈方式对代谢途径的起始关键酶进行调节，常见的为负反馈调节。 A B C D P E1 E2 E3 En 典型的别构酶－天冬氨酸转氨甲酰酶（ ATCase ） ATCase的一个最有效的抑制剂是代谢途径的终产物胞