生化導師083酶單擊此處編輯母版標題

1、酶的作用機制和酶的調(diào)節(jié)酶的作用機制和酶的調(diào)節(jié)酶的活性部位酶的活性部位 酶的結(jié)構(gòu)及酶的結(jié)構(gòu)及催化作用機制催化作用機制 a,a,結(jié)合部位結(jié)合部位 Binding siteBinding site 酶分子中與底物結(jié)合的部位或區(qū)域一般稱為結(jié)合部位。酶分子中與底物結(jié)合的部位或區(qū)域一般稱為結(jié)合部位。 酶分子的結(jié)構(gòu)特點酶分子的結(jié)構(gòu)特點n酶分子中促使底物發(fā)生酶分子中促使底物發(fā)生化學變化的部位稱為催化學變化的部位稱為催化部位化部位。n通常將酶的結(jié)合部位和通常將酶的結(jié)合部位和催化部位總稱為酶的活催化部位總稱為酶的活性部位或活性中心。性部位或活性中心。n結(jié)合部位決定酶的專一結(jié)合部位決定酶的專一性，性，n催化部位決定

2、酶所催化催化部位決定酶所催化反應的性質(zhì)。反應的性質(zhì)。2 2催化部位催化部位 catalytic sitecatalytic siten酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結(jié)合的部位，從而引起酶分子空間構(gòu)象程度的結(jié)合的部位，從而引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對酶起激活或抑制作用。的變化，對酶起激活或抑制作用。c,c,調(diào)控部位調(diào)控部位 Regulatory siteRegulatory siten 酶分子上具有一定酶分子上具有一定空間構(gòu)象的部位，該空間構(gòu)象的部位，該部位化學基團集中，部位化學基團集中，直接參與將底物轉(zhuǎn)變直接參與將底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的反應過程

3、，為產(chǎn)物的反應過程，這一部位就稱為這一部位就稱為酶的酶的活性中心活性中心。 酶活性中心酶活性中心酶的活性中心酶的活性中心酶的活性中心酶的活性中心 結(jié)合基團結(jié)合基團 活性中心內(nèi)必需基團活性中心內(nèi)必需基團 催化基團催化基團 活性中心外必需基團活性中心外必需基團酶活性中心酶活性中心主要包括：主要包括：親核性基團：絲氨酸親核性基團：絲氨酸的羥基，半胱氨酸的羥基，半胱氨酸的巰基和組氨酸的的巰基和組氨酸的咪唑基。咪唑基。H2NCHCCH2OHOOHOHH2NCHCCH2OHOSHSHH2NCHCCH2OHONNHNNH酶活性中心的必需基團酶活性中心的必需基團酸堿性基團：酸堿性基團： 門冬氨酸門冬氨酸和谷氨

4、酸的羧和谷氨酸的羧基，賴氨酸的基，賴氨酸的氨基，酪氨酸氨基，酪氨酸的酚羥基，組的酚羥基，組氨酸的咪唑基氨酸的咪唑基和半胱氨酸的和半胱氨酸的巰基等。巰基等。H2NCHCCH2OHOCH2COHOH2NCHCCH2OHOCOHOCOOHH2NCHCCH2OHOCH2CH2CH2NH2NH2H2NCHCCH2OHOOHOH研究活性中心的主要方法研究活性中心的主要方法 1 1、化學修飾法（共價標記法）、化學修飾法（共價標記法） （1 1）DFPDFP或或DIFPDIFP（二異丙基氟磷酸）（二異丙基氟磷酸） （2 2）TPCKTPCK（N-N-對甲苯磺酰苯丙酰氯甲對甲苯磺酰苯丙酰氯甲 基酮）基酮） TP

5、CKTPCK修飾修飾HisHis，使，使HisHis烷基化烷基化 （3）碘乙酸、對氯 汞苯甲酸修飾巰基 1 1、動力學參數(shù)測、動力學參數(shù)測 定定: :如如pH;pK; pH;pK; 2 2、X-X-光衍射分析光衍射分析 3 3、基因定位突變法、基因定位突變法誘導契合學說（誘導契合學說（induced-fit theoryinduced-fit theory） 19581958年年 KoshlandKoshland提出提出酶的作用機理酶的作用機理n2.2 誘導契合機制誘導契合機制nA.靠近靠近定向定向電性吸引、疏水作用誘導契合誘導契合:互補性結(jié)構(gòu)變化互補性結(jié)構(gòu)變化能否契合能否契合專一性的由來專一

6、性的由來活性中心催化活性中心催化基團進行催化基團進行催化酶復原酶復原催化劑催化劑產(chǎn)物脫離產(chǎn)物脫離:A.A.羧肽酶羧肽酶A A未結(jié)合未結(jié)合底物時的構(gòu)象變底物時的構(gòu)象變化化B.B. 鄰近效應：鄰近效應：指兩個反應的分子，它們反指兩個反應的分子，它們反應的基團需要互相靠近，才能反應。應的基團需要互相靠近，才能反應。 定向效應定向效應: :指酶的催化基團與底物的反指酶的催化基團與底物的反應基團之間的正確向。應基團之間的正確向。 1.1.靠近作用靠近作用: :提高了提高了酶的活性中心酶的活性中心底物的濃度底物的濃度2.2.定向作用定向作用: :縮短了縮短了底物與催化基團間底物與催化基團間的距離的距離 提

7、高反應速度（成功率）提高反應速度（成功率）10108 8倍倍使酶具有使酶具有高高催化催化效率的有關(guān)因素效率的有關(guān)因素: :A. A. 底物和酶的鄰近定向效應底物和酶的鄰近定向效應: :n在酶促反應中，底物分子結(jié)合到酶的活性在酶促反應中，底物分子結(jié)合到酶的活性中心，一方面底物在酶活性中心的有效濃中心，一方面底物在酶活性中心的有效濃度大大增加，有利于提高反應速度；度大大增加，有利于提高反應速度；n另一方面，由于活性中心的立體結(jié)構(gòu)和相另一方面，由于活性中心的立體結(jié)構(gòu)和相關(guān)基團的誘導和定向作用，使底物分子中關(guān)基團的誘導和定向作用，使底物分子中參與反應的基團相互接近，并被嚴格定向參與反應的基團相互接近，

8、并被嚴格定向定位，使酶促反應具有高效率和專一性特定位，使酶促反應具有高效率和專一性特點。點。鄰基效應和定向效應鄰基效應和定向效應張力效應和底物形變張力效應和底物形變 底物結(jié)合可以誘底物結(jié)合可以誘導酶分子構(gòu)象的變化導酶分子構(gòu)象的變化, ,而變化的酶分子又使而變化的酶分子又使底物分子的敏感鍵產(chǎn)底物分子的敏感鍵產(chǎn)生生“張力張力”甚至甚至 “變形變形”, ,從而促進從而促進酶酶- -底物中間產(chǎn)物進底物中間產(chǎn)物進入過渡態(tài)入過渡態(tài). .這實際上這實際上是酶與底物誘導契合是酶與底物誘導契合的動態(tài)過程的動態(tài)過程. . 張力學說張力學說 這是一個形成內(nèi)酯的反應。當這是一個形成內(nèi)酯的反應。當 R RCHCH3 3

9、時，其反應速度比時，其反應速度比 R RH H的情況快的情況快315315倍。倍。 由于由于-CH-CH3 3體積比較大，與反應基團之間體積比較大，與反應基團之間產(chǎn)生一種立體排斥張力，從而使反應基團產(chǎn)生一種立體排斥張力，從而使反應基團之間更容易形成穩(wěn)定的五元環(huán)過渡狀態(tài)。之間更容易形成穩(wěn)定的五元環(huán)過渡狀態(tài)。 RCRC H2O HOO HH2ORROOHHSreric strain 多功能催化作用多功能催化作用 酶的活性中心部位，一般都含有多酶的活性中心部位，一般都含有多個起催化作用的基團，這些基團在空間個起催化作用的基團，這些基團在空間有特殊的排列和取向，可以對底物價鍵有特殊的排列和取向，可以對

10、底物價鍵的形變和極化及調(diào)整底物基團的位置等的形變和極化及調(diào)整底物基團的位置等起到協(xié)同作用，從而使底物達到最佳反起到協(xié)同作用，從而使底物達到最佳反應狀態(tài)應狀態(tài)。NHOOOH.CH3OCH3OCH3OCH3OOHCH3OCH3OCH3OCH3OCOHNOH.酸堿催化酸堿催化 酶活性中心提供酶活性中心提供或提供或提供使使敏感鍵斷裂的機制敏感鍵斷裂的機制稱酸堿催化稱酸堿催化。 酸酸- -堿催化可分為狹義的酸堿催化可分為狹義的酸- -堿催化堿催化和廣義的酸和廣義的酸- -堿催化。酶參與的酸堿催化。酶參與的酸- -堿催堿催化反應一般都是廣義的酸堿催化方式?；磻话愣际菑V義的酸堿催化方式。 廣義酸堿催化是

11、指通過質(zhì)子酸提廣義酸堿催化是指通過質(zhì)子酸提供部分質(zhì)子供部分質(zhì)子, ,或是通過質(zhì)子堿接受部分或是通過質(zhì)子堿接受部分質(zhì)子的作用，達到降低反應活化能的過質(zhì)子的作用，達到降低反應活化能的過程程。酶分子中可以作為廣義酸、堿的基團酶分子中可以作為廣義酸、堿的基團 廣義酸基團廣義酸基團 廣義堿基團廣義堿基團（質(zhì)子供體）（質(zhì)子供體） （質(zhì)子受體）（質(zhì)子受體） His His 是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個催化功能團。是酶的酸堿催化作用中最活潑的一個催化功能團。酸催化酸催化(OH、NH3+、NH+、-COOH、SH)A- : H+EHE-EH + OH-+ H+AH + B+堿催化堿催化(失電子態(tài)失電子態(tài))A

12、- : B+ E-COO- -A- + E-COOH E-COO- - + H+堿堿催化催化酸酸催化催化共價催化共價催化 共價催化又稱親共價催化又稱親核催化或親電子催化核催化或親電子催化 , ,在催化在催化時時, ,親核性催化劑或親親核性催化劑或親電子催化電子催化 劑能分別放劑能分別放出電子或出電子或汲取電子并作用于底汲取電子并作用于底物的去缺電子中心或物的去缺電子中心或負電中心負電中心, ,迅速形成不穩(wěn)定的中迅速形成不穩(wěn)定的中間復合物間復合物, ,降低反應活降低反應活化能使化能使 反應加速反應加速. . 共價催化共價催化 催化劑通過與底物形成反應活性很高的催化劑通過與底物形成反應活性很高的共

13、價過渡產(chǎn)物，使反應活化能降低，從而提共價過渡產(chǎn)物，使反應活化能降低，從而提高反應速度的過程，稱為共價催化高反應速度的過程，稱為共價催化。 酶中參與共價催化的基團主要包括酶中參與共價催化的基團主要包括 His His 的咪唑基，的咪唑基，Cys Cys 的硫基，的硫基，Asp Asp 的羧基，的羧基，Ser Ser 的羥基等。的羥基等。 某些輔酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆某些輔酶，如焦磷酸硫胺素和磷酸吡哆醛等也可以參與共價催化作用。醛等也可以參與共價催化作用。 A- : B+酶活性中心酶活性中心參與底物敏感參與底物敏感鍵斷裂的機制稱鍵斷裂的機制稱共價催化共價催化；親電基團親電基團 MgMg2+2

14、+、 MnMn2+ 2+ （有空軌道）（有空軌道）親核基團親核基團 + + -OH (有孤對電子有孤對電子)親電催化親電催化2A- : B+ + Mg2+A: MgA + + 2B+親核催化親核催化-OH-SHA- + + HO :B OHOH的親核催化的親核催化( (胰蛋白酶胰蛋白酶) )金屬離子催化作用金屬離子催化作用 1.1.提高水的親核性能提高水的親核性能 金屬離子可以和水分子的金屬離子可以和水分子的OH-OH-結(jié)合，使結(jié)合，使水顯示出更大的親核催化性能。水顯示出更大的親核催化性能。 2.2.電荷屏蔽作用電荷屏蔽作用電荷屏蔽作用是酶中金屬離子的一個重要功能。電荷屏蔽作用是酶中金屬離子的

15、一個重要功能。 多種激酶多種激酶( (如磷酸轉(zhuǎn)移酶如磷酸轉(zhuǎn)移酶) )的底物是的底物是Mg2+Mg2+ATPATP復復合物。合物。AHHO HHO HHO-OPOPOPOC H2OOOOOOM g2+電子傳遞中間體電子傳遞中間體 許多氧許多氧化化- -還原酶中都還原酶中都含有銅或鐵離含有銅或鐵離子，它們作為子，它們作為酶的輔助因子酶的輔助因子起著傳遞電子起著傳遞電子的功能的功能。 C=O靠近羧肽酶催化中的電子云形變羧肽酶催化中的電子云形變 定向極性專一性契合區(qū)H2+ +NC精氨酸精氨酸C C端確認區(qū)端確認區(qū)注意酶催化反應機制的酶催化反應機制的實例實例 溶菌酶（溶菌酶（LysozymeLysozy

16、me）核糖核酸酶與底物結(jié)合的三維空間結(jié)構(gòu)核糖核酸酶與底物結(jié)合的三維空間結(jié)構(gòu)3 3、羧肽酶、羧肽酶A A（carboxypeptidase Acarboxypeptidase A，CpACpA） 羧羧肽肽酶酶A酶單獨存在時酶單獨存在時酶底物復合物酶底物復合物胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶酶和底物結(jié)合口袋酶酶 的的 調(diào)調(diào) 節(jié)節(jié)n 生物體內(nèi)的各種生理活動均以一定的物質(zhì)代謝為基礎(chǔ)。生物體內(nèi)的各種生理活動均以一定的物質(zhì)代謝為基礎(chǔ)。為了適應某種生理活動的變化，需要對一定的代謝活動進為了適應某種生理活動的變化，需要對一定的代謝活動進行調(diào)節(jié)。行調(diào)節(jié)。 n通過對酶的催化活性的調(diào)節(jié)，就可以達到調(diào)節(jié)代謝活動的通過對酶的催

17、化活性的調(diào)節(jié)，就可以達到調(diào)節(jié)代謝活動的目的。目的。 n可以通過改變其催化活性而使整個代謝反應的速度或方向可以通過改變其催化活性而使整個代謝反應的速度或方向發(fā)生改變的酶就稱發(fā)生改變的酶就稱為限速酶或關(guān)鍵酶為限速酶或關(guān)鍵酶。 酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)是通過對現(xiàn)有酶分子酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)是通過對現(xiàn)有酶分子的的結(jié)構(gòu)影響來改變酶結(jié)構(gòu)影響來改變酶的催化活性的調(diào)節(jié)方式。的催化活性的調(diào)節(jié)方式。酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)是一種快速調(diào)節(jié)方式。酶結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)是一種快速調(diào)節(jié)方式。酶活性的調(diào)節(jié)控制酶活性的調(diào)節(jié)控制變構(gòu)調(diào)節(jié)（別構(gòu)調(diào)節(jié)）變構(gòu)調(diào)節(jié)（別構(gòu)調(diào)節(jié)） n 某些代謝物能與變構(gòu)酶分子上的變構(gòu)某些代謝物能與變構(gòu)酶分子上的變構(gòu)部位特異

18、性結(jié)合，使酶的分子構(gòu)象發(fā)生部位特異性結(jié)合，使酶的分子構(gòu)象發(fā)生改變，從而改變酶的催化活性以及代謝改變，從而改變酶的催化活性以及代謝反應反應的速度，這種調(diào)節(jié)作用就稱為的速度，這種調(diào)節(jié)作用就稱為變構(gòu)變構(gòu)調(diào)節(jié)調(diào)節(jié)(allosteric regulation)。n 具有變構(gòu)調(diào)節(jié)作用的酶就稱為具有變構(gòu)調(diào)節(jié)作用的酶就稱為變構(gòu)酶變構(gòu)酶。n 凡能使酶分子變構(gòu)并使酶的催化活性發(fā)凡能使酶分子變構(gòu)并使酶的催化活性發(fā)生改變的代謝物就稱為生改變的代謝物就稱為變構(gòu)劑變構(gòu)劑。 n大腸桿菌天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶大腸桿菌天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶(ATCase)(ATCase)的半分子的半分子（C3R3C3R3）的三維結(jié)構(gòu)：）的三維結(jié)構(gòu)：1

19、 1、活性中心在催化亞基上；、活性中心在催化亞基上；2 2、別構(gòu)中心在調(diào)節(jié)亞基上；、別構(gòu)中心在調(diào)節(jié)亞基上；（1）ATCase催化的化學反應和ATCase的動力學曲線 ATCaseATCase的別構(gòu)效應的別構(gòu)效應a變構(gòu)調(diào)節(jié)的機制：變構(gòu)調(diào)節(jié)的機制：n變構(gòu)酶一般是多亞基構(gòu)成的聚合體，一些亞基為催化亞基，變構(gòu)酶一般是多亞基構(gòu)成的聚合體，一些亞基為催化亞基，另一些亞基為調(diào)節(jié)亞基。另一些亞基為調(diào)節(jié)亞基。n當調(diào)節(jié)亞基或調(diào)節(jié)部位與變構(gòu)劑結(jié)合后，就可導致酶的空當調(diào)節(jié)亞基或調(diào)節(jié)部位與變構(gòu)劑結(jié)合后，就可導致酶的空間構(gòu)象發(fā)生改變，從而導致酶的催化活性中心的構(gòu)象發(fā)生間構(gòu)象發(fā)生改變，從而導致酶的催化活性中心的構(gòu)象發(fā)生改變

20、而致酶活性的改變。改變而致酶活性的改變。 (ATCase)變構(gòu)酶聚合體變構(gòu)酶聚合體催化亞基催化亞基三聚體三聚體調(diào)節(jié)亞基調(diào)節(jié)亞基二聚體二聚體別構(gòu)酶調(diào)節(jié)酶活性的機理別構(gòu)酶調(diào)節(jié)酶活性的機理 1 1、對稱或協(xié)同模型（、對稱或協(xié)同模型（symmetry or concerted symmetry or concerted model,model,也稱齊變模型、也稱齊變模型、MWCMWC模型）模型）; 1965; 1965年由年由MonodMonod、WymanWyman和和ChangeuxChangeux提出。該模型的要點提出。該模型的要點 : : 2 2、序變模型（、序變模型（sequential m

21、odelsequential model，也稱，也稱KNFKNF模型）模型）19661966年由年由KoshlandKoshland、NemethyNemethy和和FilmerFilmer提出。提出。該模型的要點該模型的要點 : : b協(xié)同效應：協(xié)同效應：n當變構(gòu)酶的一個亞基與其配體（底物或變構(gòu)劑）當變構(gòu)酶的一個亞基與其配體（底物或變構(gòu)劑）結(jié)合后，能夠通過改變相鄰亞基的構(gòu)象而使其對結(jié)合后，能夠通過改變相鄰亞基的構(gòu)象而使其對配體的親和力發(fā)生改變，這種效應就稱為變構(gòu)酶配體的親和力發(fā)生改變，這種效應就稱為變構(gòu)酶的的協(xié)同效應協(xié)同效應。n如果對相鄰亞基的影響是導致其對配體的親和力如果對相鄰亞基的影響是

22、導致其對配體的親和力增加，則稱為增加，則稱為正協(xié)同效應正協(xié)同效應；反之，則稱為；反之，則稱為負協(xié)同負協(xié)同效應效應。n如果是同種配體所產(chǎn)生的影響，則稱為如果是同種配體所產(chǎn)生的影響，則稱為同促協(xié)同同促協(xié)同效應效應。如果是不同配體之間產(chǎn)生的影響則。如果是不同配體之間產(chǎn)生的影響則稱為異稱為異促協(xié)同效應。促協(xié)同效應。 n 觀察變構(gòu)酶的底物濃度對酶促反應速度影響觀察變構(gòu)酶的底物濃度對酶促反應速度影響時，可發(fā)現(xiàn)時，可發(fā)現(xiàn)SS為一為一“S S”形曲線形曲線。這是由。這是由于底物對變構(gòu)酶存在于底物對變構(gòu)酶存在同促正協(xié)同效應同促正協(xié)同效應。 n當存在當存在異促正協(xié)同效應異促正協(xié)同效應時，時，“S S”形曲線形曲線

23、左移左移，酶促，酶促反應速度加快；當存在反應速度加快；當存在異促負協(xié)同效應異促負協(xié)同效應時，時，“S S”形形曲線曲線右移右移，酶促反應速度減慢。，酶促反應速度減慢。 別構(gòu)酶的作用動力學別構(gòu)酶的作用動力學 1 1、正協(xié)同效應（、正協(xié)同效應（positive cooperative effectpositive cooperative effect）2 2、負協(xié)同效應（、負協(xié)同效應（negative cooperative effectnegative cooperative effect） c. 變構(gòu)調(diào)節(jié)的方式變構(gòu)調(diào)節(jié)的方式：n變構(gòu)酶通常為代謝途徑的起始關(guān)鍵酶，而變構(gòu)劑則變構(gòu)酶通常為代謝途徑的

24、起始關(guān)鍵酶，而變構(gòu)劑則為代謝途徑的終產(chǎn)物。因此，變構(gòu)劑一般以為代謝途徑的終產(chǎn)物。因此，變構(gòu)劑一般以反饋反饋方方式對代謝途徑的起始關(guān)鍵酶進行調(diào)節(jié)，最常見的為式對代謝途徑的起始關(guān)鍵酶進行調(diào)節(jié)，最常見的為負反饋負反饋調(diào)節(jié)。調(diào)節(jié)。 酶活性的改變通過酶酶活性的改變通過酶分子構(gòu)象分子構(gòu)象的改變而實現(xiàn)；的改變而實現(xiàn)； 酶的變構(gòu)僅涉及酶的變構(gòu)僅涉及非共價鍵非共價鍵的變化；的變化； 調(diào)節(jié)酶活性的因素為調(diào)節(jié)酶活性的因素為代謝物代謝物； 為一為一非耗能非耗能過程；過程； 無放大無放大效應。效應。 d變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點：變構(gòu)調(diào)節(jié)的特點： 酶原的激活酶原的激活 n 處于無活性狀態(tài)的酶的前身物質(zhì)就稱為處于無活性狀態(tài)的酶的前身

25、物質(zhì)就稱為酶原酶原。n 酶原在一定條件下轉(zhuǎn)化為有活性的酶的酶原在一定條件下轉(zhuǎn)化為有活性的酶的過程稱為過程稱為酶原的激活酶原的激活。n 酶原的激活過程通常伴有酶蛋白一級結(jié)酶原的激活過程通常伴有酶蛋白一級結(jié)構(gòu)的改變構(gòu)的改變。 胰蛋白酶胰蛋白酶/ /腸激酶腸激酶胰蛋白酶原胰蛋白酶原 胰蛋白酶胰蛋白酶 + N+ N端端6 6肽片段肽片段 n 酶原激活的機制為：酶原分子一級結(jié)構(gòu)的酶原激活的機制為：酶原分子一級結(jié)構(gòu)的改變導致了酶原分子空間結(jié)構(gòu)的改變，使改變導致了酶原分子空間結(jié)構(gòu)的改變，使催催化活性中心化活性中心得以形成，故使其從無活性的酶得以形成，故使其從無活性的酶原形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿?。原形式轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢?/p>

26、性的酶。n 酶原激活的生理意義在于：酶原激活的生理意義在于：保護自身組織保護自身組織細胞細胞不被酶水解消化。不被酶水解消化。 2 2、胰蛋白酶原（、胰蛋白酶原（trypsinogentrypsinogen）的激活）的激活 HCl胃胃蛋蛋白白酶酶原原pH1.52（從從N N端端失失去去4 44 4個個氨氨基基酸酸殘殘基基）自自身身激激活活胃胃蛋蛋白白酶酶1 1、胃蛋白酶原（、胃蛋白酶原（pepsinogenpepsinogen）的激）的激活活3 3、胰凝乳蛋白酶原（、胰凝乳蛋白酶原（chymotrypsinogenchymotrypsinogen）的激活）的激活 共價修飾調(diào)節(jié)共價修飾調(diào)節(jié) 1.1

27、.酶蛋白分子中的某些基團可以在其他酶的催化酶蛋白分子中的某些基團可以在其他酶的催化下發(fā)生共價修飾，從而導致酶活性的改變，稱下發(fā)生共價修飾，從而導致酶活性的改變，稱為為共價修飾調(diào)節(jié)共價修飾調(diào)節(jié)。2.2.共價修飾調(diào)節(jié)也是體內(nèi)共價修飾調(diào)節(jié)也是體內(nèi)快速快速調(diào)節(jié)代謝活動的一調(diào)節(jié)代謝活動的一種重要的方式。種重要的方式。3.3.最常見的共價修飾方式有：最常見的共價修飾方式有：磷酸化磷酸化- -脫磷酸化脫磷酸化，-SH - -S-S-SH - -S-S-，乙酰化，乙?；? -脫乙酰化，腺苷化脫乙酰化，腺苷化- -脫脫腺苷化等。腺苷化等。4.4.常見的常見的共價調(diào)節(jié)酶共價調(diào)節(jié)酶是磷酸化是磷酸化/ /脫磷酸化，腺

28、苷脫磷酸化，腺苷?；；? /脫腺苷?；阴；撓佘挣；?，乙?；? /脫乙?；?，尿苷酰脫乙?；?，尿苷?；? /脫尿苷酰化，甲基化脫尿苷?；谆? /脫甲基化，脫甲基化，S-S/SHS-S/SH相相互轉(zhuǎn)變，共互轉(zhuǎn)變，共6 6種類型。種類型。 共價修飾調(diào)節(jié)的特點：共價修飾調(diào)節(jié)的特點： 酶以兩種不同修飾和不同活酶以兩種不同修飾和不同活性的形式存在；性的形式存在； 有共價鍵的變化；有共價鍵的變化； 受其他調(diào)節(jié)因素（如激素）受其他調(diào)節(jié)因素（如激素）的影響；的影響； 一般為耗能過程；一般為耗能過程； 存在放大效應。存在放大效應。 酶分子中存在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結(jié)合的部位，酶分子中存

29、在著一些可以與其他分子發(fā)生某種程度的結(jié)合的部位，從而引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對酶起激活或抑制作用。從而引起酶分子空間構(gòu)象的變化，對酶起激活或抑制作用。 酶含量的調(diào)節(jié)酶含量的調(diào)節(jié)n 酶含量的調(diào)節(jié)是指通過改變細胞中酶蛋白合成酶含量的調(diào)節(jié)是指通過改變細胞中酶蛋白合成或降解的速度來調(diào)節(jié)酶分子的絕對含量，影響或降解的速度來調(diào)節(jié)酶分子的絕對含量，影響其催化活性，從而調(diào)節(jié)代謝反應的速度。其催化活性，從而調(diào)節(jié)代謝反應的速度。n 酶含量的調(diào)節(jié)是機體內(nèi)酶含量的調(diào)節(jié)是機體內(nèi)遲緩調(diào)節(jié)遲緩調(diào)節(jié)的重要方式。的重要方式。 糖原糖原 G-1-P + G-1-P + 糖原糖原+ H3PO4糖原磷酸化酶糖原磷酸化酶（n-1n-

30、1個個GlcGlc基）基） （n n個個GlcGlc基）基） 共價調(diào)節(jié)酶最典型的例子是共價調(diào)節(jié)酶最典型的例子是 動物組織的糖原磷酸化酶動物組織的糖原磷酸化酶1. 1. 糖原磷酸化酶催化的反應糖原磷酸化酶催化的反應 催化糖原的磷酸解，生成催化糖原的磷酸解，生成G-1-PG-1-P。 酶蛋白合成的調(diào)節(jié)酶蛋白合成的調(diào)節(jié) n酶蛋白的合成速度通常通過一些誘導劑或阻遏劑來酶蛋白的合成速度通常通過一些誘導劑或阻遏劑來進行調(diào)節(jié)。凡能促使基因轉(zhuǎn)錄增強，從而使酶蛋白進行調(diào)節(jié)。凡能促使基因轉(zhuǎn)錄增強，從而使酶蛋白合成增加的物質(zhì)就稱為合成增加的物質(zhì)就稱為誘導劑誘導劑；反之，則稱為；反之，則稱為阻遏阻遏劑。劑。n酶的底物

31、對酶蛋白的合成具有誘導作用；代謝終產(chǎn)酶的底物對酶蛋白的合成具有誘導作用；代謝終產(chǎn)物對酶的合成有阻遏作用物對酶的合成有阻遏作用 。n激素可以誘導關(guān)鍵酶的合成，也可阻遏關(guān)鍵酶的合激素可以誘導關(guān)鍵酶的合成，也可阻遏關(guān)鍵酶的合成成 。酶蛋白降解的調(diào)節(jié)酶蛋白降解的調(diào)節(jié)通過調(diào)節(jié)酶的降解速度以控制酶的活性。通過調(diào)節(jié)酶的降解速度以控制酶的活性。 同工酶的調(diào)節(jié)同工酶的調(diào)節(jié) 在同一種屬中，催化活性相同而酶蛋白的在同一種屬中，催化活性相同而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)，理化性質(zhì)及免疫學性質(zhì)不同的一組分子結(jié)構(gòu)，理化性質(zhì)及免疫學性質(zhì)不同的一組酶稱為酶稱為同工酶同工酶(isoenzyme)(isoenzyme)。 同工酶在體內(nèi)的生理

32、意義主要在于適應不同工酶在體內(nèi)的生理意義主要在于適應不同組織或不同細胞器在代謝上的不同需要。同組織或不同細胞器在代謝上的不同需要。 心肌中以心肌中以LDHLDH1 1含量最多含量最多，LDHLDH1 1對乳酸的對乳酸的親和力較高，因此它的主要作用是催化乳酸轉(zhuǎn)親和力較高，因此它的主要作用是催化乳酸轉(zhuǎn)變?yōu)楸嵩龠M一步氧化分解，以供應心肌的變?yōu)楸嵩龠M一步氧化分解，以供應心肌的能量。能量。 在在骨骼肌中含量最多的是骨骼肌中含量最多的是LDHLDH5 5，LDHLDH5 5對對丙酮酸的親和力較高，因此它的主要作用是催丙酮酸的親和力較高，因此它的主要作用是催化丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗幔源龠M糖酵解的進行?；?/p>

33、丙酮酸轉(zhuǎn)變?yōu)槿樗?，以促進糖酵解的進行。 乳酸脫氫酶同工酶（乳酸脫氫酶同工酶（LDHsLDHs） 為四聚體，在體內(nèi)共有五種分子形式為四聚體，在體內(nèi)共有五種分子形式: : 即即LDHLDH1 1（H H4 4），），LDHLDH2 2（H H3 3M M），），LDHLDH3 3（H H2 2M M2 2），），LDHLDH4 4（HMHM3 3）和）和LDHLDH5 5（M M4 4）。）。 2 2、功能、功能 催化的反應催化的反應 乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 LDH5骨骼肌骨骼肌: :乳酸乳酸 丙酮酸丙酮酸 心肌心肌: :LDH1 總結(jié)總結(jié)酶是生物催化劑。生物體內(nèi)的各種化學變化都酶是生物催化劑。生

34、物體內(nèi)的各種化學變化都在酶的催化下進行。在酶的催化下進行。特點：催化效率高，具高度專一性，作用條件特點：催化效率高，具高度專一性，作用條件溫和，但很不穩(wěn)定。溫和，但很不穩(wěn)定。酶是蛋白質(zhì)，比其他催化劑脆弱。酶是蛋白質(zhì)，比其他催化劑脆弱。酶蛋白的構(gòu)象的不同決定了各種酶只有不同的酶蛋白的構(gòu)象的不同決定了各種酶只有不同的底物專一性。底物專一性。動力學研究表明：動力學研究表明：酶反映中存在有酶反映中存在有 ES ES 中間物中間物, , 催化作用的本質(zhì)催化作用的本質(zhì)是酶，通過專一性結(jié)合的相互作用，而對于與是酶，通過專一性結(jié)合的相互作用，而對于與受作用的底物所形成的過液態(tài)分子予以穩(wěn)定，受作用的底物所形成的

35、過液態(tài)分子予以穩(wěn)定，從而起到加速反應的作用。從而起到加速反應的作用。米氏方程，米氏學術(shù)論米氏方程，米氏學術(shù)論給出了給出了 KmKm、SS及及VmaxVmax間的數(shù)字關(guān)系間的數(shù)字關(guān)系一般測定酶活力選用如下的條件：一般測定酶活力選用如下的條件：在最適在最適 PHPH、最適溫度、底物極大地過量（即、最適溫度、底物極大地過量（即SESE）的條件下）的條件下, ,測定酶反應的初速度。測定酶反應的初速度。 n一個酶的活力單位定義：一個酶的活力單位定義：25下，每分鐘轉(zhuǎn)變下，每分鐘轉(zhuǎn)變1ug分子分子底物的酶量。底物的酶量。n比活力定義：比活力定義：每每mg 酶蛋白所具有的酶活力單位數(shù)。酶蛋白所具有的酶活力單

36、位數(shù)。n酶的可逆抑制中最重要的是酶的可逆抑制中最重要的是: 競爭性抑制，可以通過競爭性抑制，可以通過加大底物濃度而得到逆轉(zhuǎn)。加大底物濃度而得到逆轉(zhuǎn)。n競爭性抑制劑的結(jié)構(gòu)競爭性抑制劑的結(jié)構(gòu)與底物十分類似，與底物爭奪酶與底物十分類似，與底物爭奪酶的活性中心。的活性中心。n非競爭性抑制劑非競爭性抑制劑_抑制劑與酶分子活性中心之外的抑制劑與酶分子活性中心之外的重要基團（重要基團（-SH）作用而造成的抑制。）作用而造成的抑制。n不可逆抑制劑不可逆抑制劑_使酶分子中一些重要基團發(fā)生特大使酶分子中一些重要基團發(fā)生特大的、不可逆的變化。的、不可逆的變化。 酶反應速度極高的原因酶反應速度極高的原因5 5個方面，

37、其中最主要的是：個方面，其中最主要的是：a. a. 酶與底物結(jié)合時，兩者構(gòu)象的改變使它們相互契合。酶與底物結(jié)合時，兩者構(gòu)象的改變使它們相互契合。b. b. 底物分子適當?shù)叵蛎阜肿踊钚灾行目拷?。底物分子適當?shù)叵蛎阜肿踊钚灾行目拷?c. c. 底物趨向于酶的催化部位。底物趨向于酶的催化部位。d. d. 活性中心這一局部地區(qū)的底物濃度大大增高?；钚灾行倪@一局部地區(qū)的底物濃度大大增高。e. e. 底物分子發(fā)生扭曲，易于斷裂。底物分子發(fā)生扭曲，易于斷裂。 使酶反應速度增高的其它因素：使酶反應速度增高的其它因素：a a 酶與底物形成有一定穩(wěn)定度的過度態(tài)中間物酶與底物形成有一定穩(wěn)定度的過度態(tài)中間物 _共價的共價的ES ES 中間物中間物迅速分解成產(chǎn)物迅速分解成產(chǎn)物b b 酶活性中