new 第10章 酶的作用機制和酶的調節(jié)

1、YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（一）酶的活性中心（一）酶的活性中心（二）酶活性中心的結構特（二）酶活性中心的結構特點點（三）影響酶催化效率的有關因（三）影響酶催化效率的有關因素素（四）酶活性的調節(jié)控（四）酶活性的調節(jié)控制制YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié) 基本概念：基本概念：酶的活性中心是指酶的活性中心是指結合底物結合底物和將底物和將底物轉化為產物轉化為產物的區(qū)域，通常是相隔很遠的氨基酸殘的區(qū)域，通常是相隔很遠的氨基酸殘基形成的三維實體。酶的活性中心包括兩個功能基形成的三維實體。酶

2、的活性中心包括兩個功能部位：部位：結合部位和催化部位。結合部位和催化部位。1 1結合部位（結合部位（ Binding siteBinding site） 酶分子中與底物結合的部位或區(qū)域一般稱為結合部位。此酶分子中與底物結合的部位或區(qū)域一般稱為結合部位。此部位決定酶的專一性。部位決定酶的專一性。2 2催化部位（催化部位（ catalytic site catalytic site ） 酶分子中促使底物發(fā)生化學變化的部位稱為催化部位。此酶分子中促使底物發(fā)生化學變化的部位稱為催化部位。此部位決定酶所催化反應的性質。部位決定酶所催化反應的性質。對于結合酶而言，還包括輔酶和輔基上的一些結構基團。對于結合

3、酶而言，還包括輔酶和輔基上的一些結構基團。（一）酶的活性中心（一）酶的活性中心YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)必需基團:酶分子中有些基團若經化學修飾（氧化、還原、酰化、烷化）使其改變，則酶的活性喪失，這些基團稱為必需基團。非必需基團：有的酶溫和水解掉幾個AA殘基，仍能表現活性，這些基團即非必需基團。YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)活性中心內的必需基團活性中心內的必需基團結合基團結合基團binding group催化基團催化基團(catalytic group)催化底物轉變成產物催化底

4、物轉變成產物 維持酶活性中心應有的空間構象所必需。維持酶活性中心應有的空間構象所必需?；钚灾行耐獾谋匦杌鶊F活性中心外的必需基團YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)底底 物物 活性中心以外活性中心以外的必需基團的必需基團結合基團結合基團催化基團催化基團 活性中心活性中心 YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)主要包括：親核性基團：絲氨酸的羥基，半胱氨酸的巰基和組氨酸的咪唑基。H2NCHCCH2OHOOHOHH2NCHCCH2OHOSHSHH2NCHCCH2OHONNHNNH構成酶活性中心的常見基

5、團：構成酶活性中心的常見基團：YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（二）酶活性中心的結構特點（二）酶活性中心的結構特點1.活性中心只占酶分子總體積的很小一部分，往往只占整個酶分子體積的1%-2%。 某些酶活性部位的AA殘基 酶 AA殘基數 活性部位的AA殘基核糖核酸酶 124 His12, His119, Lys41溶菌酶 129 Asp52, Glu35胰凝乳蛋白酶 241 His57, Asp102, Ser195胃蛋白酶 348 Asp32, Asp215木瓜蛋白酶 212 Cys25, His159羧肽酶A 307 Arg127, G

6、lu270,Tyr248,Zn2+YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)2. 2. 酶的活性部位是一個三維實體，具有三維空間結構。酶的活性部位是一個三維實體，具有三維空間結構。 活性中心的空間構象不是剛性的，在與底物接觸時表現活性中心的空間構象不是剛性的，在與底物接觸時表現出一定的柔性和運動性。出一定的柔性和運動性。3. 3. 酶的活性部位并不是和底物的形狀正好互補的，而是酶的活性部位并不是和底物的形狀正好互補的，而是在酶和底物的結合過程中，底物分子或酶分子、有時是在酶和底物的結合過程中，底物分子或酶分子、有時是兩者的構象同時發(fā)生了一定的變化后

7、才互補的，此時催兩者的構象同時發(fā)生了一定的變化后才互補的，此時催化基團的位置正好處在所催化底物鍵的斷裂和即將生成化基團的位置正好處在所催化底物鍵的斷裂和即將生成鍵的適當位置，這個動態(tài)辨認過程稱為鍵的適當位置，這個動態(tài)辨認過程稱為誘導契合誘導契合（induced-fitinduced-fit）. .（二）酶活性中心的結構特點（二）酶活性中心的結構特點YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)4. 4. 酶的活性部位位于酶分子表面的一個裂隙（酶的活性部位位于酶分子表面的一個裂隙（crevicecrevice）內）內. .裂隙內是一個相當疏水的環(huán)境，從而

8、有利于同底物的結合。裂隙內是一個相當疏水的環(huán)境，從而有利于同底物的結合。5. 5. 底物靠許多弱的鍵力與酶結合。底物靠許多弱的鍵力與酶結合。氧離子洞氧離子洞 YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)酶催化反應的獨特性質酶催化反應的獨特性質 （1 1）酶的催化作用是由氨基酸）酶的催化作用是由氨基酸側鏈上的功能基團側鏈上的功能基團和和輔酶輔酶為媒介的。主要的是為媒介的。主要的是HisHis，SerSer，CysCys，LysLys，GluGlu和和AspAsp的側鏈常常直接參加催化過程。輔酶或的側鏈常常直接參加催化過程。輔酶或金屬離子與酶協(xié)同在一起發(fā)

9、揮作用，比只利用氨金屬離子與酶協(xié)同在一起發(fā)揮作用，比只利用氨基酸側鏈來說，為催化過程提供了更多種類的功基酸側鏈來說，為催化過程提供了更多種類的功能基團。能基團。 （2 2）酶催化反應的）酶催化反應的最適最適pHpH范圍通常是狹小的。范圍通常是狹小的。YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（3 3）與底物相比較，酶分子很大，而）與底物相比較，酶分子很大，而活性部位活性部位通常只比底物稍大一些。這是因為在大多數通常只比底物稍大一些。這是因為在大多數情況下，只有活性部位圍著底物。此外，一情況下，只有活性部位圍著底物。此外，一個巨大的酶結構對個巨大的酶

10、結構對穩(wěn)定活性部位穩(wěn)定活性部位的構象是必的構象是必要的。要的。 YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)酶比一般催化劑具有更高的催化效率主要酶比一般催化劑具有更高的催化效率主要有以下因素起作用：有以下因素起作用：1、鄰近定向效應2、張力和形變3、酸堿催化4、共價催化5、金屬離子催化6、多元化催化和協(xié)同效應7、活性部位微環(huán)境的影響（三）影響酶催化效率的有關因素（三）影響酶催化效率的有關因素多多元元催催化化YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（一）鄰近定向效應（一）鄰近定向效應在酶促反應中，由于酶和

11、底物分子之間的親和在酶促反應中，由于酶和底物分子之間的親和性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趨勢，性，底物分子有向酶的活性中心靠近的趨勢，最終結合到酶的活性中心，使底物在酶活性中最終結合到酶的活性中心，使底物在酶活性中心的心的有效濃度有效濃度大大增加的效應叫做大大增加的效應叫做鄰近效應鄰近效應。有利于提高反應速度；有利于提高反應速度；定向效應：定向效應：由于活性中心的立體結構和相關基由于活性中心的立體結構和相關基團的誘導和定向作用，使底物分子中參與反應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，并被嚴格定向定位，使酶促的基團相互接近，并被嚴格定向定位，使酶促反應具有高效率和專一性特

12、點反應具有高效率和專一性特點。YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（二）（二）“張力張力”與與“形變形變”實際上是酶與底物誘導契合的動態(tài)過程。實際上是酶與底物誘導契合的動態(tài)過程。酶酶-底復合物形成時，酶分子構象發(fā)生變化，底復合物形成時，酶分子構象發(fā)生變化，底物分子也常常受到酶的作用而發(fā)生變化，甚底物分子也常常受到酶的作用而發(fā)生變化，甚至使底物分子發(fā)生扭曲變形，從而使底物分子至使底物分子發(fā)生扭曲變形，從而使底物分子某些鍵的鍵能減弱，產生鍵扭曲，有助于過渡某些

13、鍵的鍵能減弱，產生鍵扭曲，有助于過渡態(tài)的中間產物形成態(tài)的中間產物形成,從而降低了反應的活化能。從而降低了反應的活化能。YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)+ -+ -穩(wěn)定的底物穩(wěn)定的底物通過電荷等相互作用，底物通過電荷等相互作用，底物張力變形激活形成過渡態(tài)張力變形激活形成過渡態(tài)張力效應（張力效應（strain） - -+酶與過渡態(tài)的親和力大于酶與底物或產物的親和力酶與過渡態(tài)的親和力大于酶與底物或產物的親和力YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)因某一原子或原子團的極性而引起電子沿著原子因某一原

14、子或原子團的極性而引起電子沿著原子鏈向某一方向移動的效應，稱為鏈向某一方向移動的效應，稱為誘導效應誘導效應。親電反應：由親電試劑進攻而發(fā)生的反應為親電反應。親電反應：由親電試劑進攻而發(fā)生的反應為親電反應。親核反應親核反應 ：由親核試劑進攻而發(fā)生的反應為親核反應。：由親核試劑進攻而發(fā)生的反應為親核反應。CXCHCY+II效應效應標 準YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)酸-堿催化可分為狹義的酸-堿催化和廣義的酸-堿催化。酶參與的酸-堿催化反應一般都是廣義的酸堿催化方式。 廣義酸堿催化是指通過質子酸提供部分質子,或是通過質子堿接受部分質子的作用，

15、達到降低反應活化能的過程。（三）（三） 酸堿催化酸堿催化(acid base catalysis(acid base catalysis) )YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié) 廣義酸基團 廣義堿基團（質子受體） （質子供體） -COOH, -NH3, -SH,+OHNHNH+-COO , -NH2, -S , -.-O-NHN:酶分子中可以作為廣義酸、堿的基團His His 是酶的酸堿催化作用中是酶的酸堿催化作用中最活潑最活潑的一個催化功的一個催化功能團。能團。(pK=6)(pK=6)YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作

16、作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（四）（四） 共價催化共價催化 （covalent catalysiscovalent catalysis）催化劑通過與底物形成反應活性很高的共價過渡產物，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。酶中參與共價催化的基團主要包括以下親核基團： His 的咪唑基，Cys 的硫基，Asp 的羧基，Ser 的羥基等；親電子基團：H+ 、Mg2+、 Mn2+ 、Fe3+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。YOUR SITE HERE第第101

17、0章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（五）（五） 金屬離子的催化作用金屬離子的催化作用.需要金屬的酶分類：（1）金屬酶( metalloenzyme ):含緊密結合的金屬離子。如Fe2+、Fe3+、Cu2+、Zn2+、Mn2+（2）金屬-激活酶（metal-activated enzyme）:含松散結合的金屬離子，如Na+ K+ Mg2+ Ca2+2.金屬離子的催化作用：許多氧化-還原酶中都含有銅或鐵離子，它們作為酶的輔助因子起著傳遞電子的功能。許多激酶的底物為ATP-Mg2+復合物。YOUR

18、 SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（六）（六） 多元催化和協(xié)同效應多元催化和協(xié)同效應酶的活性中心部位，一般都含有多個起催化作用的基團，這些基團在空間有特殊的排列和取向，可以對底物價鍵的形變和極化及調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應狀態(tài)。YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)酶活性中心處于一個非極性環(huán)境中，酶活性中心處于一個非極性環(huán)境中，從而有利于同底物的結合。從而有利于同底物的結合。（水的極

19、性和形成氫鍵的能力都較強，水的極性和形成氫鍵的能力都較強，能夠減弱極性基團間的相互作用。能夠減弱極性基團間的相互作用。）（七）微環(huán)境的影響（七）微環(huán)境的影響（酶活性中心是低介電區(qū)域）（酶活性中心是低介電區(qū)域）YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)上面討論了與酶高催化效率有關的7個因素應該注意：不是同時在一個酶中起作用也不是一種因素在所有的酶中起作用對不同的酶，起主要作用的因素不同不同的酶各自都有其特點，可能分別受一種或幾種因素的影響。YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)小結小結酶的作用機制酶的

20、作用機制要回答這一問題，要從要回答這一問題，要從以下幾個方面以下幾個方面酶的催化作用酶的催化作用過渡態(tài)，分子活化能，酶過渡態(tài)，分子活化能，酶與反應的過渡態(tài)互補，抗體酶與反應的過渡態(tài)互補，抗體酶 中間產物學說中間產物學說誘導契合學說誘導契合學說使酶具有高催化效率的使酶具有高催化效率的7 7因素因素YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)四、酶活性的調節(jié)控制四、酶活性的調節(jié)控制（一）別構調節(jié)（一）別構調節(jié)(allosteric regulation)(allosteric regulation)（二）酶原的激活（二）酶原的激活（三）可逆的共價修飾（三

21、）可逆的共價修飾非共價結合非共價結合共共價價結結合合YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)一些代謝物可與某些酶分子一些代謝物可與某些酶分子活性中心以外活性中心以外的部位可逆地結合，使酶的部位可逆地結合，使酶構象改變構象改變，從而改變，從而改變酶的催化酶的催化活性活性，此種調節(jié)方式稱別構調節(jié)。，此種調節(jié)方式稱別構調節(jié)。（一）別構調節(jié)（一）別構調節(jié)(allosteric regulation)(allosteric regulation)別構效應劑 (allosteric effector)別別別別YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的

22、的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（一）別構調節(jié)(allosteric regulation)別構效應劑別構效應劑 ：引起別構效應引起別構效應的物質稱為效應物的物質稱為效應物 別構激活劑別構激活劑：凡是和酶分子結合后使酶反應速：凡是和酶分子結合后使酶反應速度度加快加快的別構效應劑就稱為別構激活劑（正效的別構效應劑就稱為別構激活劑（正效應劑）應劑） 別構抑制劑別構抑制劑：（負效應劑）：（負效應劑） 別別YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)催化亞基催化亞基調節(jié)亞基調節(jié)亞基別別YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制

23、和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)1 1、別構酶舉例、別構酶舉例大腸桿菌（大腸桿菌（E E、colicoli）天冬氨酸轉氨甲酰酶（簡稱）天冬氨酸轉氨甲酰酶（簡稱ATCaseATCase） ATCaseATCase有二個底物和有二個底物和CTPCTP、ATPATP二個別構效應劑二個別構效應劑AspAsp、ATPATP是別構激活劑，是別構激活劑，CTPCTP是別構抑制劑是別構抑制劑同促同促異促異促ATP+EC 2.1.3.2，嘧啶核苷酸，嘧啶核苷酸YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)ATCaseATCase（天冬氨酸轉氨甲酰酶）（天冬氨酸轉氨甲酰酶）ATCas

24、e的相對分子質量是的相對分子質量是310 000，由，由12條多條多肽鏈組成肽鏈組成每個調節(jié)亞基上有兩個別構效應劑（每個調節(jié)亞基上有兩個別構效應劑（CTP、ATP）的結合部位）的結合部位 完整有活性的酶完整有活性的酶催化亞基催化亞基（三聚體）（三聚體）調節(jié)亞基（二調節(jié)亞基（二聚體）聚體）YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)催化亞基催化亞基2個三聚個三聚體體調節(jié)亞基調節(jié)亞基3個二聚體個二聚體平視平視俯視俯視YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)別構酶的動力學特點別構酶的動力學特點同促效應同促效應

25、異促效應異促效應S形曲線形曲線K系統(tǒng)、系統(tǒng)、V系統(tǒng)系統(tǒng)YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)同促酶的正協(xié)同性和負協(xié)同性Rs=S0.9S0.1米氏酶米氏酶正協(xié)同性正協(xié)同性負協(xié)同性負協(xié)同性YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)協(xié)同指數協(xié)同指數(cooperativity index,CI)(cooperativity index,CI)，又稱飽和，又稱飽和比值（比值（saturation ratiosaturation ratio，RsRs） Rs = Rs = 酶的飽和度為酶的飽和度為90%90%

26、時的底物濃度時的底物濃度酶的飽和度為酶的飽和度為10%10%時的底物濃度時的底物濃度Rs=S90%Vm S10%Vm =S0.9S0.1酶的飽和度酶的飽和度：指反應液中酶結合底物的位點數與底物：指反應液中酶結合底物的位點數與底物結合位點總數的比值結合位點總數的比值=81YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)由米氏方程有由米氏方程有所以，符合米氏方程動力學的非別構酶的所以，符合米氏方程動力學的非別構酶的Rs=81Rs=81v=VmaxSKm+S所以有所以有V=0.9VV=0.9Vm m= =VmSVmS0.90.9Km+SKm+S0.90.9即有

27、即有SS0.90.9=9k=9km m同理同理S0.1=19kmYOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)具有正協(xié)同效應的別構酶具有正協(xié)同效應的別構酶RsRs小于小于8181，RsRs愈小，正協(xié)同效應愈顯著；愈小，正協(xié)同效應愈顯著；具有負協(xié)同效應的別構酶具有負協(xié)同效應的別構酶RsRs大于大于8181，RsRs愈大，負協(xié)同效應愈顯著；愈大，負協(xié)同效應愈顯著；酶的飽和度為90%時的底物濃度酶的飽和度為酶的飽和度為10%10%時的底物濃度時的底物濃度=81Rs=YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)異促效

28、應YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié) K K型效應物和型效應物和V V型效應物型效應物 凡是改變底物的凡是改變底物的K K0.50.5而不改變反應而不改變反應V Vmaxmax的效應物稱為的效應物稱為K K型效應物。型效應物。 反之，凡是改變底物的反之，凡是改變底物的V Vmaxmax 而不改變反應而不改變反應K K0. 50. 5的效應的效應物稱為物稱為V V型效應物型效應物YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)別構酶的意義別構酶的意義底物、底物、CTPCTP、ATPATP都是都是ATCa

29、seATCase的的別構效應劑，別構效應劑，對對于于ATCaseATCase來說，來說，即意味著它們可以通過別構效應影響即意味著它們可以通過別構效應影響它的催化能力（活性）它的催化能力（活性） 負協(xié)同效應負協(xié)同效應：對于保證體內一些重要反應穩(wěn)定地連續(xù)進行很有意義正協(xié)同效應正協(xié)同效應：增強對底物靈敏地調節(jié)酶活性很有意義AspYOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)酶的別構效應小結酶的別構效應小結 別構效應包括：別構效應包括： 1.1.正協(xié)同效應正協(xié)同效應 包括：同促正協(xié)同效應和異促正協(xié)同效應包括：同促正協(xié)同效應和異促正協(xié)同效應 2.2.負協(xié)同效應負

30、協(xié)同效應 包括：同促負協(xié)同效應和異促負協(xié)同效應包括：同促負協(xié)同效應和異促負協(xié)同效應 說明：別構效應也稱變構效應說明：別構效應也稱變構效應 別構酶也稱變構酶別構酶也稱變構酶YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)別構酶主要具有以下幾個特點別構酶主要具有以下幾個特點（性質（性質 p418p418）：）：（1 1）一般是寡聚酶）一般是寡聚酶（2 2）具有別構效應）具有別構效應別構酶動力學別構酶動力學別構酶的反應初速度（別構酶的反應初速度（v v）對底物（）對底物（SS）的作圖）的作圖曲線不服從曲線不服從Michaelis一Menten關系式，不呈直角雙

31、曲線 YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（3 3）別構酶的脫敏作用）別構酶的脫敏作用別構酶經加熱或用化學試劑等處理，可引起別構別構酶經加熱或用化學試劑等處理，可引起別構酶解離，酶解離，失去調節(jié)活性失去調節(jié)活性，稱為脫敏作用，脫敏，稱為脫敏作用，脫敏后的酶表現為米氏酶的動力學后的酶表現為米氏酶的動力學Asp天冬氨酸轉氨甲酰酶用對羥汞苯甲酸處理YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)別構酶的別構作用的學說 主要有兩個學說：主要有兩個學說： 協(xié)同模型協(xié)同模型（齊變模型，（齊變模型，MWCMWC）是由

32、）是由J.Monod,J.WymanJ.Monod,J.Wyman和和J.P.ChengeuxJ.P.Chengeux三人提出，三人提出，所以以三人名字的首字命名所以以三人名字的首字命名 序變模型序變模型（循序模型，（循序模型，KNF KNF ）由）由D.KoshlandD.Koshland等三人提出，也是以三人首字母命名等三人提出，也是以三人首字母命名YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)齊變模型齊變模型 認為別構酶的所有亞基或者全部呈堅固緊密認為別構酶的所有亞基或者全部呈堅固緊密的、不利于結合底物的的、不利于結合底物的“T”T”狀態(tài)；或者全

33、部狀態(tài)；或者全部是松散的、有利于結合底物的是松散的、有利于結合底物的“R”R”狀態(tài)。這狀態(tài)。這兩種狀態(tài)間的轉變對于酶的每個亞基是同時、兩種狀態(tài)間的轉變對于酶的每個亞基是同時、同步的。同步的。TTRRYOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)變構激活劑和抑制劑的效應可以通過此模型說明變構激活劑和抑制劑的效應可以通過此模型說明如下：如下：變構激活劑優(yōu)先與變構激活劑優(yōu)先與R R型結合，即變構激活劑使平型結合，即變構激活劑使平衡常數衡常數L L變??；變??；而變構抑制劑優(yōu)先與而變構抑制劑優(yōu)先與T T型結合使型結合使L L增大。增大。 這樣，這樣，齊變模型齊變

34、模型能夠很好地說明同促正協(xié)同效能夠很好地說明同促正協(xié)同效和異促正、負協(xié)同效應和異促正、負協(xié)同效應不能說明同促負協(xié)同效應TTRRYOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)序變模型 1.1.別構酶的每個亞基具有兩個可及的構象狀態(tài)別構酶的每個亞基具有兩個可及的構象狀態(tài)（R R和和T T）；）； 2.2.底物結合可以改變被結合亞基的構象，但是底物結合可以改變被結合亞基的構象，但是分子中其他亞基構象并不怎么改變；分子中其他亞基構象并不怎么改變； 3.3.在一個亞基中結合底物所引起的構象改變可在一個亞基中結合底物所引起的構象改變可以以增加或減少增加或減少同一分

35、子中其他亞基的底物結合同一分子中其他亞基的底物結合親和性親和性YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)序變模型序變模型能夠解釋能夠解釋同促正、負協(xié)同效應同促正、負協(xié)同效應和和異促正、負協(xié)異促正、負協(xié)同效應同效應但難于象齊變模型那樣建立數學模型但難于象齊變模型那樣建立數學模型不論哪一個模型都難解釋所有變別構酶不論哪一個模型都難解釋所有變別構酶這些模型都顯過于簡單，目前尚缺乏更好的學這些模型都顯過于簡單，目前尚缺乏更好的學說。說。YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（二）酶原的激活（二）酶原的激活

36、酶原酶原 (zymogen)有些酶在細胞內合成或初分泌時只是有些酶在細胞內合成或初分泌時只是酶的酶的無活性前體無活性前體，此前體物質稱為，此前體物質稱為酶原酶原。 酶原的激活酶原的激活在一定條件下，酶原向有活性酶轉化在一定條件下，酶原向有活性酶轉化的過程。的過程。YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié) 酶原激活的機理酶原激活的機理酶酶 原原分子構象發(fā)生改變分子構象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心形成或暴露出酶的活性中心 一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解掉一一個或幾個特定的肽鍵斷裂，水解掉一個或幾個短肽個或幾個短肽在特定條件下在特定條件下不可逆過程

37、YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)酶原的激活酶原的激活 p423 p423 圖圖10-6510-65 胰蛋白酶原腸肽酶 六肽 +胰蛋白酶胰蛋白酶 胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶羧肽酶原羧肽酶原羧肽酶羧肽酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶原彈性蛋白酶彈性蛋白酶YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)胰蛋白酶激活示意圖胰蛋白酶激活示意圖腸激酶 YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié) 酶原激活的生理意義酶原激活的生理意義1）避免避免細胞產

38、生的酶對細胞進行細胞產生的酶對細胞進行自身消化自身消化，并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證并使酶在特定的部位和環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內代謝正常進行。體內代謝正常進行。2）有的酶原可以視為有的酶原可以視為酶的儲存形式酶的儲存形式。在需。在需要時，酶原適時地轉變成有活性的酶，發(fā)揮其要時，酶原適時地轉變成有活性的酶，發(fā)揮其催化作用。催化作用。YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié)（三）（三） 酶的共價修飾調節(jié)酶的共價修飾調節(jié)共價修飾共價修飾(covalent modification)(covalent modification)在在其他酶其他

39、酶的催化下，酶蛋白肽鏈上的一些基的催化下，酶蛋白肽鏈上的一些基團可與某種化學基團發(fā)生團可與某種化學基團發(fā)生可逆可逆的的共價結合共價結合，從，從而改變酶的活性，此過程稱為共價修飾。而改變酶的活性，此過程稱為共價修飾。磷酸化與脫磷酸化磷酸化與脫磷酸化（最常見）（最常見）YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和和酶酶的的調調節(jié)節(jié) 酶的酶的磷酸化磷酸化與與脫磷酸化脫磷酸化 酶蛋白酶蛋白SerThrTyrOH酶蛋白酶蛋白SerThrTyrOPATPADPPiH2O蛋白激酶蛋白激酶蛋白磷酸酶蛋白磷酸酶可逆過程YOUR SITE HERE第第1010章章酶酶的的作作用用機機制制和