《生物化学与分子生物学》----酶的作用机理和酶的调节----听课笔记（十一）

第十章  酶的作用机理和酶的调节

5.3.5 酶的作用机理和酶的调节（5）

• 酶活性的调节控制
• 别构调控：酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后发生构象的变化，进而改变酶的活性状态，称别构调节。具有这种调节作用的酶称别构酶或变构酶。
• 凡能使酶分子发生别构作用的物质称为效应物或别构剂，通常为小分子代谢物或辅因子。
• 如因别构导致酶活性增加的物质称为正效应物或别构激活剂。反之称为负效应物或别构抑制剂。
• 别构酶的性质：别构酶一般都是寡聚酶，通过次级键多亚基构成。
• 在别构酶分子上有和底物结合和催化底物的活性部位，也有和调节物或效应物结合的调节部位，这两种部位可能在同一亚基上，也可能分别位于不用亚基上。
• 在同促效应中（底物分子的调节作用），酶活性部位和调节部位是相同的。在异促效应中，调节部位与活性部位虽然在空间上是分开的，但这两个部位可相互影响，通过构象的变化，产生协同效应。
• 别构酶的动力学：别构酶的[S]对v的动力学曲线不是双曲线，而是S形曲线（正协同）或表观双曲线（负协同），二者均不符合米氏方程。
• 正协同效应中当底物浓度发生很小的变化时，别构酶就极大地控制着反应速度。
• 具有负协同效应的酶在底物浓度较低的范围内酶活力上升快，但再继续下去，底物浓度虽然有较大的提高，但反应速度升高却较小，使得酶反应速度对底物浓度的变化不敏感。

5.3.6 酶的作用机理和酶的调节（6）

• 区分符合米氏方程的酶、正协同效应酶和负协同效应酶有两种方法：Koshland标准；Hill系数
• 别构模型：对称或协同模型，称MWC模型；序变模型，称KNF模型
• MWC模型的特点：

1. 别构酶是由确定数目的亚基组成的寡聚酶，各亚基占有相等的地位，因此每个别构酶都有一个对称轴。
2. 每一个亚基对一种配体（或调节物）只有一个结合位点。
3. 每种亚基有两种构象状态，一种为有利于结合底物或调节物的松弛型构象，R型；另一种为不利于底物或调节物结合的紧张型构象，T型。
4. 当蛋白质由一种构象状态转变至另一种构象状态时，其分子对称性保持不变，因此，这一模式又称为对称模式。

• 由底物调节的效应，最好用协调模型来解释，但不适合负协同效应。
• KNF模型的特点：

1. 当配体不存在时，别构酶只存在T的构象，而不是R与T的平衡状态。每个别构酶都有一个对称轴。
2. 别构酶的构象是以序变方式进行，而不是齐变。
3. 亚基之间的相互作用可能是正协调效应，也可能是负协同效应，前者导致下一个亚基对配体有更大的亲和力，后者则降低亲和力。

• 酶原激活
• 体内合成出来的酶，有时不具有生物活性，经过蛋白水解酶专一作用后，构象发生变化，形成活性中心，变成有活性的酶。这个不具活性的蛋白质称为酶原，这个过程称为酶原的激活。

5.3.7 酶的作用机理和酶的调节（7）

• 酶的可逆共价修饰
• 某些酶可以通过其它酶对其多肽链上某些基团进行可逆的共价修饰，使其处于活性与非活性的互变状态，从而调节酶活性，这个类酶称为共价修饰酶。
• 目前发现有数百种酶被翻译后都要进行共价修饰，其中一部分处于分支代谢途径，称为对代谢流量起调节作用的关键酶或限速酶。
• 由于这种调节的生理意义广泛，反应灵敏，节约能力，机制多样，在体内显得十分灵活，加之它们常受激素甚至神经的指令，导致级联放大反应，所以日益引人注目。
• case：蛋白激酶

5.3.8 酶的作用机理和酶的调节（8）

• 磷酸化酶的激活
• 由于酶的共价修饰反应是酶促反应，只要有少量信号分子（如激素）存在，即可通过加速这种酶促反应，而使大量的另一种酶发生化学修饰，从而获得放大效应。这种调节方式快速、效率极高。
• 同工酶：存在于同一种属或不同种属，同一个体的不同组织或同一组织、同一细胞，具有不同分子形式但却能催化相同的化学反应的一组酶，称之为同工酶。
• 生物学功能：

1. 遗传的标志
2. 和个体发育及组织分化密切相关
3. 适应不同组织或不同细胞器在代谢上的不同需要

• 乳酸脱氢酶同工酶
• 天冬氨酸激酶同工酶