[基础医学]酶new.ppt

* * * * * * * * * 第五节 酶活性的调节 酶具有可调控性，酶的调控是机体调节自身代谢的基础 特定代谢途径的限速步骤(rate-limiting step)与限速酶(rate-limiting enzyme)往往是代谢调节的关键位点 酶活性的调节有多种方式 酶含量的调节： 酶合成的诱导(induction)与阻遏(repression) 酶降解的调节 酶活性的调节： 酶原(zymogen)与酶原激活(zymogen activation) 酶的变构调节(allosteric regulation) 酶的化学修饰(chemical modification) 一、酶原与酶原激活 无活性的酶的前体称为酶原(zymogen) 酶原经过蛋白酶专一性的水解作用，构象发生变化，形成酶的活性部位，转变为有活性的酶的过程称为酶原激活(zymogen activation) 酶原激活是机体对酶活性的调控机制，激活作用是不可逆的 糜蛋白酶的激活 糜蛋白酶原(chymotrypsinogen)经胰蛋白酶激活为活性高但不稳定的π-糜蛋白酶(chymotrypsin) ，进一步经自我激活转变为α-糜蛋白酶 消化系统的酶原激活 消化液中的酶以酶原形式存在，防止对分泌腺自身的消化 在分泌到消化道中再激活为有活性的酶 凝血机制 在防止凝血酶不利影响的同时，在应激时迅速产生活性 二、酶的变构调节 特定代谢物结合于酶的非催化部位，造成活性中心构象改变并改变其催化能力称为变构调节 Allosteric regulation：变构、别构或别位调节 差异 空间的或位置的 有变构效应的酶称变构酶(allosteric enzyme) 调节物称为效应物(effector) 效应物结合部位称为变构部位(allosteric site) 变构调节有变构激活与变构抑制之分 酶的变构调节 多数变构酶是寡聚酶，变构部位与活性中心可处于相同亚基或不同亚基 催化亚基(catalytic subunit) 调节亚基(regulatory subunit) 变构酶通过代谢物与酶的结合改变酶活性，反应非常迅速 天冬氨酸转氨甲酰酶 天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)是目前研究最为透彻的变构酶 两个催化三聚体(蓝色与紫色)，三个调节二聚体(红色与粉色)组成 ATCase 的变构调节 ATCase 的活性受到 CTP 的反馈抑制，ATP 则能够解除抑制 汞化物对酶进行处理，CTP 的作用丧失，但酶活性仍存在，说明 CTP 结合于活性中心之外 ATP 与 CTP 结合于相同部位，存在竞争关系 变构酶的协同效应 协同效应(cooperativity)：具有多个底物结合部位的寡聚酶在结合一个底物后促进酶构象变化，影响其它部位与底物结合的现象 协同效应可表现为正协同或负协同 协同效应是一种特殊的变构调节现象，在变构酶中广泛存在 变构酶的协同效应 协同效应，反应动力学曲线往往呈现 S 形，而不是常规的双曲线 ATCase 与底物的结合存在正协同效应 3-磷酸甘油醛脱氢酶与 NAD＋的结合存在负协同效应 负协同是酶在不同NAD＋浓度下具有相对稳定的活性 变构调节的动力学 变构调节存在改变 Vmax 与改变 Km 两种方式 变构酶由于存在协同效应，没有常规的 Km ，往往以 K0.5表示 三、酶的化学修饰调节 酶的特定基团与某种化学基团共价结合，改变酶活性的现象称化学修饰调节(chemical modification) 酶的共价修饰需要特定酶的催化，修饰基团也可在特定酶的催化下去除，因此可逆 常见的修饰方式有： 磷酸化与去磷酸化(phosphorylation dephosphorylation) 甲基化与去甲基化 腺苷化与去腺苷化 …… 蛋白激酶与磷蛋白磷酸酶 激酶(kinase)是催化底物分子磷酸化的酶 蛋白激酶(protein kinase)是催化蛋白分子磷酸化的酶 磷酸化发生在蛋白分子的 Ser、Thr 或 Tyr 羟基上 磷蛋白磷酸酶(phosphoprotein phosphatase)可催化磷酸酯键的水解，完成去磷酸化 蛋白激酶与磷蛋白磷酸酶 糖原磷酸化酶(glycogen phosphorylase)是分解糖原的酶 磷酸化酶激酶(phosphorylase kinase)可激活之 b 型：无活性 a 型：有活性 蛋白磷酸化的级联放大作用 一分子激酶可催化多个蛋白磷酸化，产生放大效果 生理信号经过多步放大，可以产生强烈的生理效应，这就是级联效应(cascade) 四、酶蛋白合成的诱导与阻遏 酶蛋白质的合成是受到细胞调控的，调控部位可以是转录也可以是翻译，二者统称为表达调控 诱导基因表达的物质称为诱导物(inducer) 在基因转录水平抑制表达的