第四章酶分子与抑制剂2010.ppt

第四章 酶分子与抑制剂 第一节 酶作为催化剂的特点 　 1、高效催化效率 　2、高度专一性 　3、条件温和 　4、酶易变性失活　 5、易调控　　 一、酶具有高效的催化效率 催化反应历程： 一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物,特异性或专一性。 根据酶对其底物结构选择的严格程度不同，酶的特异性可大致分为以下3种类型： 绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物 。 相对特异性(relative specificity)：作用于一类化合物或一种化学键。 立体结构特异性(stereo specificity)：作用于立体异构体中的一种。 酶的立体异构特异性 三、酶的调节性 生命现象表现了它内部反应历程的有序性。这种有序性是受多方面因素调节和控制的，而酶活性的控制又是代谢调节作用的主要方式。酶活性的调节控制大概有下列9种方式： （一）酶浓度的调节 酶浓度的调节主要有两种方式： 诱导或抑制酶的合成； 调节酶的降解。 例如，在分解代谢中，β－半乳糖苷酶的合成，平时是处于被阻遏状态。当乳糖存在时，抵消了阻遏作用，于是酶受乳糖的诱导而合成。 （二）激素的调节 如乳糖合成酶有两个亚基：催化亚基和修饰亚基。 催化亚基：本身不能合成乳糖，但可催化半乳糖以共价键的方式连接到蛋白质上形成糖蛋白。修饰亚基和催化亚基结合后，改变了催化亚基的专一性，可以催化半乳糖和葡萄糖反应生成乳糖。 修饰亚基：由激素控制。 妊娠时，修饰亚基在乳腺生成。分娩时，由于激素水平急剧的变化，修饰亚基大量合成，它和催化亚基结合，大量合成乳糖。 （三）共价修饰调节 酶蛋白肽链上的某些基团可在另一种酶的催化下，与某些化学基团发生可逆的共价结合，引起酶分子结构改变而影响酶的活性称为共价修饰(covalent modification)，也称为化学修饰（chemical modification）。 （四）限制性蛋白酶水解作用 限制性蛋白酶水解是一种高特异性的共价修饰调节系统。细胞内合成的新生肽大都以无活性的前体形式存在，一旦生理需要，才通过限制性水解作用使前体转变为具有生物活性的蛋白质或酶，从而启动和激活以下各种生理功能： 酶原激活、血液凝固、补体激活等。 除了参与酶活性调控外，还起着切除、修饰、加工等作用，因而具有重要的生物学意义。 酶原与酶原的激活 (五)抑制剂和激活剂的调节 抑制剂的调节：指酶活性受到大分子或小分子抑制剂抑制，从而影响酶的活性。 大分子－－如胰脏的胰蛋白酶抑制剂(抑肽酶)； 小分子－－如2，3一二磷酸甘油酸，是磷酸变位酶的抑制剂。 激活剂的调节：指酶活性受到离子、小分子化合物或生物大分子的激活，从而提高酶的活性。 金属离子对酶的激活最常见，小分子化合物，如2，6一二磷酸果糖是磷酸果糖激酶有效的激活剂，生物大分子如酶原的激活、cAMP对蛋白激酶的激活等。 (六)反馈调节 许多小分子物质的合成是由一连串的反应组成的。催化此物质生成的第一步反应的酶，往往可以被它的终端产物所抑制，这种对自我合成的抑制叫反馈抑制。 如合成嘧啶核苷酸时，终端产物UTP和CTP可以控制合成过程一连串反应中的第一个酶。反馈抑制就是通过这种调节控制方式，调节代谢物流向，从而调节生物合成。 （七）酶的变构调节 细胞内一些代谢物能与某些酶分子活性中心以外的某一部位以非共价键可逆结合，使酶构象发生改变并影响其催化活性，进而调节代谢反应速率，这种现象为变构调节（allosteric regulation）。 变构酶的解聚与聚合 蛋白激酶A的变构调节 (八)金属离子和其他小分子化合物的调节 有些酶需要K+活化，但Na+不能活化这些酶，有时还有抑制作用。这一类酶有丙酮酸激酶、酵母丙酮酸羧化酶等。 另有一些酶需要Na+活化，K+起抑制作用。如肠中的蔗糖酶。 二价金属离子如Ca2+ 、Zn2+ 、Mg2+ 、Mn2+往往也为一些酶表现活力所必需，它们的调节作用可能和维持酶分子一定的三级、四级结构有关，有的则和底物的结合及催化反应有关。这些离子的浓度变化都会影响有关的酶活性。 (九)蛋白质剪接(protein splicing) 20世纪90年代初期，人们发现了一种蛋白质活性的调节方式——蛋白质剪