從而調(diào)節(jié)酶活性這類(lèi)酶稱(chēng)為共價(jià)修飾酶-物理與電子科課件

第十章酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)一、酶的活性部位二、酶催化反應(yīng)的獨(dú)特性質(zhì)三、影響酶催化效率的有關(guān)因素四、酶催化反應(yīng)機(jī)制的實(shí)例五、酶活性的調(diào)節(jié)控制六、同工酶楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省第十章酶的作用機(jī)制和酶的調(diào)節(jié)一、酶的活性部位二、酶催化反1一、酶的活性部位活性中心：酶分子中結(jié)合底物并起催化作用的少數(shù)氨基酸殘基，包括底物結(jié)合部位（決定酶的專(zhuān)一性）、催化部位（決定酶所催化反應(yīng)的性質(zhì)）。頻率最高的活性中心的氨基酸殘基：Ser、His、Cys、Tyr、Asp、Glu、Lys。不需要輔酶的酶：活性中心是酶分子在三維結(jié)構(gòu)上比較靠近的少數(shù)幾個(gè)氨基酸殘基或是這些殘基的某些基團(tuán)。需要輔酶的酶：輔酶分子或輔酶分子的某一部分結(jié)構(gòu)往往就是活性中心的組成部分。

（一）酶活性部位的特點(diǎn)楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省一、酶的活性部位活性中心：酶分子中結(jié)合底物并起催化作用的少數(shù)2接觸殘基：R1、R2、R6、R8、R9、R163輔助殘基：R3、R4、R5、R164、R165結(jié)構(gòu)殘基：R10、R162、R169非貢獻(xiàn)殘基：其它楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省接觸殘基：R1、R2、R6、R8、R9、R163楚雄師范學(xué)院3酶蛋白必需殘基非必需殘基活性中心活性中心外接觸殘基輔助殘基結(jié)構(gòu)殘基結(jié)合殘基催化基團(tuán)（1）接觸殘基：結(jié)合基團(tuán)，催化基團(tuán)。（2）輔助殘基：不與底物接觸，輔助酶與底物結(jié)合，協(xié)助接觸殘基。上述兩類(lèi)殘基構(gòu)成酶活性中心。（3）結(jié)構(gòu)殘基：維持酶分子三維構(gòu)象，與酶活性相關(guān)，但不在酶活性中心范圍內(nèi)，屬于酶活性中心以外的必需殘基。上述三類(lèi)殘基統(tǒng)稱(chēng)酶的必需基團(tuán)（4）非貢獻(xiàn)殘基（非必需基團(tuán)）可能在免疫，酶活性調(diào)節(jié)，運(yùn)輸轉(zhuǎn)移，防止降解等方面起作用。8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省酶蛋白必需殘基非必需殘基活性中心活性中心外接觸殘基輔助殘基結(jié)4酶活性部位的特點(diǎn)：（1）活性部位在酶分子的總體中只占相當(dāng)小的部分，往往只占整個(gè)酶分子體積的1%-2%；（2）酶的活性部位是一個(gè)三維實(shí)體，具有三維空間結(jié)構(gòu)?；钚灾行牡目臻g構(gòu)象不是剛性的，在與底物接觸時(shí)表現(xiàn)出一定的柔性和運(yùn)動(dòng)性。（鄒承魯研究酶變性的工作）（3）通過(guò)誘導(dǎo)契合酶和底物結(jié)合；（4）酶的活性部位是位于酶表面的一個(gè)裂隙內(nèi)，裂隙內(nèi)是一個(gè)相當(dāng)疏水的環(huán)境，從而有利于同底物的結(jié)合；（5）底物通過(guò)次級(jí)鍵較弱的力結(jié)合到酶上。楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省酶活性部位的特點(diǎn)：（1）活性部位在酶分子的總體中只占相當(dāng)小的5（二）研究酶活性部位的方法（1）通過(guò)酶的專(zhuān)一性：研究酶的專(zhuān)一性底物的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑結(jié)構(gòu)特點(diǎn)等。（2）酶的化學(xué)修飾法：例如1.用共價(jià)修飾的試劑作用于酶，查明保持酶活力的必需基團(tuán)；2.親和標(biāo)記（合成底物類(lèi)似物）；3.—SH保護(hù)劑的使用。（3）X射線晶體衍射法（4）分子生物學(xué)的方法楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。ǘ┭芯棵富钚圆课坏姆椒ǎ?）通過(guò)酶的專(zhuān)一性：研究酶的專(zhuān)一6二、酶催化反應(yīng)的獨(dú)特性質(zhì)（1）酶反應(yīng)分為兩類(lèi)：僅涉及電子轉(zhuǎn)移和涉及電子和質(zhì)子兩者或者其他基團(tuán)的轉(zhuǎn)移。（2）催化作用是以氨基酸側(cè)鏈上的功能基團(tuán)和輔酶為媒介。（3）酶催化反應(yīng)的最適pH范圍通常狹小。（4）酶分子很大，而活性部位通常只比底物稍大一些，一個(gè)巨大的酶結(jié)構(gòu)對(duì)穩(wěn)定活性部位的構(gòu)象是必要的。（5）酶具有復(fù)雜的折疊結(jié)構(gòu)。楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省二、酶催化反應(yīng)的獨(dú)特性質(zhì)（1）酶反應(yīng)分為兩類(lèi)：僅涉及電子轉(zhuǎn)移7三、影響酶催化效率的有關(guān)因素（一）底物和酶的鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)鄰近效應(yīng)：酶與底物形成中間復(fù)合物后使底物之間、酶的催化基團(tuán)與底物之間相互靠近，提高了反應(yīng)基團(tuán)的有效濃度。定向效應(yīng)：由于酶的構(gòu)象作用，底物的反應(yīng)基團(tuán)之間、酶與底物的反應(yīng)基團(tuán)之間正確取向的效應(yīng)。酶把底物分子從溶液中富集出來(lái)，使它們固定在活性中心附近，反應(yīng)基團(tuán)相互鄰近，同時(shí)使反應(yīng)基團(tuán)的分子軌道以正確方位相互交疊，反應(yīng)易于發(fā)生。楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省三、影響酶催化效率的有關(guān)因素（一）底物和酶的鄰近效應(yīng)與定向效8鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)對(duì)反應(yīng)速度的影響：①使底物濃度在活性中心附近很高

②酶對(duì)底物分子的電子軌道具有導(dǎo)向作用

③酶使分子間反應(yīng)轉(zhuǎn)變成分子內(nèi)反應(yīng)④鄰近效應(yīng)和定向效應(yīng)對(duì)底物起固定作用楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省鄰近效應(yīng)與定向效應(yīng)對(duì)反應(yīng)速度的影響：楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科9楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)7/24/2023臺(tái)州10（二）底物的形變和誘導(dǎo)契合酶中某些基團(tuán)可使底物分子的敏感鍵中某些基團(tuán)的電子云密度變化，產(chǎn)生電子張力，降低了底物的活化能。①酶從低活性形式轉(zhuǎn)變?yōu)楦呋钚孕问?，利于催化。②底物形變，利于形成ES復(fù)合物。③底物構(gòu)象變化，過(guò)度態(tài)結(jié)構(gòu)，大大降低活化能。8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。ǘ┑孜锏男巫兒驼T導(dǎo)契合酶中某些基團(tuán)可使底物分子的敏感鍵中11ZnZnGlu270Tyr248Arg145底物羧肽酶結(jié)合底物前后構(gòu)象變化8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省ZnZnGlu270Tyr248Arg145底物羧肽酶結(jié)合12（三）酸堿催化酶分子的一些功能基團(tuán)起瞬時(shí)質(zhì)子供體或質(zhì)子受體的作用。影響酸堿催化反應(yīng)速度的兩個(gè)因素⑴酸堿強(qiáng)度(pK值）。組氨酸咪唑基的解離常數(shù)為6，在pH6附近給出質(zhì)子和結(jié)合質(zhì)子能力相同，是最活潑的催化基團(tuán)。⑵給出質(zhì)子或結(jié)合質(zhì)子的速度。咪唑基最快，半壽期小于10-10秒8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。ㄈ┧釅A催化酶分子的一些功能基團(tuán)起瞬時(shí)質(zhì)子供體或質(zhì)子受體的13（四）共價(jià)催化酶作為親核基團(tuán)或親電基團(tuán)，與底物形成一個(gè)反應(yīng)活性很高的共價(jià)中間物。酶親核基團(tuán)：Ser-OH，Cys-SH，His-N、Asp-COOH；底物親電中心：磷?；?P=O），酰基（-C=O），糖基（Glu-C-OH）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(jià)催化作用。催化劑通過(guò)與底物形成反應(yīng)活性很高的共價(jià)過(guò)渡產(chǎn)物，使反應(yīng)活化能降低，從而提高反應(yīng)速度的過(guò)程，稱(chēng)為共價(jià)催化。8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。ㄋ模┕矁r(jià)催化酶作為親核基團(tuán)或親電基團(tuán)，與底物形成一個(gè)反應(yīng)活14（五）金屬離子催化金屬酶（metalloenzyme):含緊密結(jié)合的金屬離子，F(xiàn)e2+、Cu2+、Zn2+、Mn2+、Co3+。金屬-激活酶（metal-activatedenzyme):含松散結(jié)合的金屬離子，Na+、K+、Mg2+、Ca2+。金屬離子參加的四種主要催化途徑（1）通過(guò)結(jié)合底物為反應(yīng)定向（2）通過(guò)自身價(jià)數(shù)的改變參加氧化還原反應(yīng)（3）屏蔽底物或酶活性中心的負(fù)電荷（4）金屬離子通過(guò)水的離子化促進(jìn)親核催化。楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。ㄎ澹┙饘匐x子催化金屬酶（metalloenzyme):含緊15（六）多元催化和協(xié)同效應(yīng)在酶催化反應(yīng)中，常常是幾個(gè)基元催化反應(yīng)配合在一起共同起作用。楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。┒嘣呋蛥f(xié)同效應(yīng)在酶催化反應(yīng)中，常常是幾個(gè)基元催化反16（七）活性部位微環(huán)境的影響⑴疏水環(huán)境介電常數(shù)低，加強(qiáng)極性基團(tuán)間的作用。⑵電荷環(huán)境在酶活性中心附近，往往有一電荷離子，可穩(wěn)定過(guò)渡態(tài)的離子8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。ㄆ撸┗钚圆课晃h(huán)境的影響⑴疏水環(huán)境7/24/2023臺(tái)州17四、酶催化反應(yīng)機(jī)制的實(shí)例（一）溶菌酶（lysozyme）NAG:N-乙酰氨基葡萄糖NAM:N-乙酰氨基葡萄糖乳酸8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省四、酶催化反應(yīng)機(jī)制的實(shí)例（一）溶菌酶（lysozyme）NA18

溶菌酶-底物復(fù)合物

酶切位點(diǎn)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省溶菌酶-底物復(fù)合物

酶切位點(diǎn)7/24/2023臺(tái)州學(xué)院生19溶菌酶活性中心與底物結(jié)合示意圖Asp52Glu35（極性區(qū)）（非極性區(qū)）8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省溶菌酶活性中心與底物結(jié)合示意圖Asp52Glu35（極性區(qū)）20溶菌酶催化反應(yīng)機(jī)理C1+非極性區(qū)極性區(qū)HO-E環(huán)H2O（廣義酸堿催化）8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省溶菌酶催化反應(yīng)機(jī)理C1+非極性區(qū)極性區(qū)HO-E環(huán)H2O（21（二）RNaseA

RNase-底物復(fù)合物楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。ǘ㏑NaseARNase-底物復(fù)合物楚雄師范學(xué)院化學(xué)22RNase活性中心的酸堿催化機(jī)理楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省RNase活性中心的酸堿催化機(jī)理楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系23核糖核酸鏈?zhǔn)躌nase水解的位點(diǎn)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省核糖核酸鏈?zhǔn)躌nase水解的位點(diǎn)7/24/2023臺(tái)州學(xué)院生24（三）羧肽酶A

羧肽酶活性中心Zn2+的中心作用8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。ㄈ入拿窤羧肽酶活性中心Zn2+的中心作用7/24/25羧肽酶活性中心必需基團(tuán)與底物間的結(jié)合楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省羧肽酶活性中心必需基團(tuán)與底物間的結(jié)合楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科26ZnZn羧肽酶結(jié)合底物前后構(gòu)象變化8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省ZnZn羧肽酶結(jié)合底物前后構(gòu)象變化7/24/2023臺(tái)州學(xué)院27羧肽酶活性中心的共價(jià)催化機(jī)理

145楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省羧肽酶活性中心的共價(jià)催化機(jī)理145楚雄師范學(xué)院化學(xué)與28（四）絲氨酸蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）胰凝乳蛋白酶分子中催化三聯(lián)體構(gòu)象His57Asp102Ser195Asp102His57Ser195His57102AspSer195A.酶分子中的電荷中繼網(wǎng)B.加上底物后，從Ser轉(zhuǎn)移一個(gè)質(zhì)子給His，帶正電荷的咪唑基通過(guò)帶負(fù)電荷的Asp靜電相互作用被穩(wěn)定Ser195102AspHis57底物8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。ㄋ模┙z氨酸蛋白酶（胰凝乳蛋白酶）胰凝乳蛋白酶分子中催化三聯(lián)29氫鍵體系-電荷中繼網(wǎng)楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省氫鍵體系-電荷中繼網(wǎng)楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)730胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細(xì)機(jī)制（1）結(jié)合底物His57質(zhì)子供體形成共價(jià)ES復(fù)合物C-N鍵斷裂底物8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細(xì)機(jī)制（1）結(jié)合底物His57質(zhì)31胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細(xì)機(jī)制（2）氨基產(chǎn)物釋放四面體中間物的瓦解水親核攻擊羧基產(chǎn)物釋放H2OR-NH28/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省胰凝乳蛋白酶反應(yīng)的詳細(xì)機(jī)制（2）氨基產(chǎn)物釋放四面體中間物的32五、酶活性的調(diào)節(jié)控制（一）別構(gòu)調(diào)控概念：酶分子的非催化部位與某些化合物可逆地非共價(jià)結(jié)合后導(dǎo)致酶分子發(fā)生構(gòu)象改變，進(jìn)而改變酶的活性狀態(tài)，稱(chēng)為酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)(allostericregulation)，具有這種調(diào)節(jié)作用的酶稱(chēng)別構(gòu)酶(allostericenzyme)。別構(gòu)酶促反應(yīng)底物濃度和反應(yīng)速度的關(guān)系不符合米氏方程，呈S型曲線。凡能使酶分子發(fā)生別構(gòu)作用的物質(zhì)稱(chēng)為效應(yīng)物(effector)，通常為小分子代謝物或輔因子。如因別構(gòu)導(dǎo)致酶活性增加的物質(zhì)稱(chēng)為正效應(yīng)物(positiveeffector)或別構(gòu)激活劑，反之稱(chēng)負(fù)效應(yīng)物(negativeeffector)或別構(gòu)抑制劑。別構(gòu)調(diào)節(jié)普遍存在于生物界，許多代謝途徑的關(guān)鍵酶利用別構(gòu)調(diào)節(jié)來(lái)控制代謝途徑之間的平衡，研究別構(gòu)調(diào)控有重要的生物學(xué)意義。8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省五、酶活性的調(diào)節(jié)控制（一）別構(gòu)調(diào)控概念：酶分子的非催化部位與33A--非調(diào)節(jié)酶B-正協(xié)同別構(gòu)酶的S形曲線

別構(gòu)酶與米氏酶的動(dòng)力學(xué)曲線比較當(dāng)?shù)孜餄舛劝l(fā)生很小的變化時(shí)，別構(gòu)酶就極大地控制著反應(yīng)速度。在正協(xié)同效應(yīng)中使得酶反應(yīng)速度對(duì)底物濃度的變化極為敏感。8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省A--非調(diào)節(jié)酶別構(gòu)酶與米氏酶的動(dòng)力學(xué)曲線比較當(dāng)?shù)孜餄舛劝l(fā)34區(qū)分酶的類(lèi)型有兩種標(biāo)準(zhǔn)a.Koshland標(biāo)準(zhǔn)：CI（cooperativityindex）協(xié)同指數(shù)：酶分子中的結(jié)合位點(diǎn)被底物飽和90%和10%時(shí)底物濃度的比值。亦稱(chēng)飽和比值Rs(saturationratio)

Rs=

酶與底物結(jié)合達(dá)90%飽和度時(shí)底物濃度酶與底物結(jié)合達(dá)10%飽和度時(shí)底物濃度Rs=81米氏類(lèi)型酶Rs

81具有正協(xié)同效應(yīng)的別構(gòu)酶Rs

81具有負(fù)協(xié)同效應(yīng)的別構(gòu)酶b.Hill系數(shù)：Hill系數(shù)=1米氏類(lèi)型酶Hill系數(shù)1具有正協(xié)同效應(yīng)的別構(gòu)酶Hill系數(shù)1具有負(fù)協(xié)同效應(yīng)的別構(gòu)酶楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省區(qū)分酶的類(lèi)型有兩種標(biāo)準(zhǔn)a.Koshland標(biāo)準(zhǔn)：CI（co351--非調(diào)節(jié)酶2--正協(xié)同別構(gòu)酶3--負(fù)協(xié)同別構(gòu)酶

正、負(fù)協(xié)同別構(gòu)酶與非調(diào)節(jié)酶的動(dòng)力學(xué)曲線比較

具有負(fù)協(xié)同效應(yīng)的酶在底物濃度較低的范圍內(nèi)酶活力上升快，但再繼續(xù)下去，底物濃度雖有較大的提高，但反應(yīng)速度升高卻較小。使得酶反應(yīng)速度對(duì)底物濃度的變化不敏感8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省1--非調(diào)節(jié)酶正、負(fù)協(xié)同別構(gòu)酶與非調(diào)節(jié)酶的動(dòng)力學(xué)曲線比較

36天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（ATCase）ATCaseATP+氨甲酰磷酸天冬氨酸CTP-UTPUMP氨甲酰天冬氨酸楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（ATCase）+氨甲酰磷酸天冬氨酸-氨甲37E.coli的ATCase的亞基排列c:催化亞基（catalyticsubunit）r:調(diào)節(jié)亞基（regulativesubunit）8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省E.coli的ATCase的亞基排列c:催化亞基（catal38ATCase半分子（c3r3)的結(jié)構(gòu)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省ATCase半分子（c3r3)的結(jié)構(gòu)7/24/2023臺(tái)州學(xué)39ATCase的別構(gòu)過(guò)渡作用低催化活性構(gòu)象T(tense)-態(tài)CCCCCC

RRRRRRCCCCCC高催化活性構(gòu)象R(relax)-態(tài)RRRRRRPALA

8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省ATCase的別構(gòu)過(guò)渡作用低催化活性構(gòu)象CCCCCCR40PALA(N-磷乙酰-L-天冬氨酸)結(jié)合到ATCase活性中心的模型8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省PALA(N-磷乙酰-L-天冬氨酸)結(jié)合到ATCase活性中41ATCase變構(gòu)效應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征ATP（正效應(yīng)劑）CTP（負(fù)效應(yīng)劑）低催化活性構(gòu)象T(tense)-態(tài)CCCCCC

RRRRRRCCCCCC高催化活性構(gòu)象R(relax)-態(tài)RRRRRRVmax1/2VmaxKm8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省ATCase變構(gòu)效應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特征ATP（正效應(yīng)劑）CTP（負(fù)42別構(gòu)酶的齊變模型SSSSSSSSSST狀態(tài)（對(duì)稱(chēng)亞基）R狀態(tài)（對(duì)稱(chēng)亞基）SSSS對(duì)稱(chēng)亞基對(duì)稱(chēng)亞基齊步變化8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省別構(gòu)酶的齊變模型SSSSSSSSSST狀態(tài)（對(duì)稱(chēng)亞基）R狀態(tài)43別構(gòu)酶的序變模型SSSSSSSSSSSSSS亞基全部處于R型亞基全部處于T型依次序變化楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省別構(gòu)酶的序變模型SSSSSSSSSSSSSS亞基全部處于R型44（二）酶的共價(jià)修飾

某些酶可以通過(guò)其它酶對(duì)其多肽鏈上某些基團(tuán)進(jìn)行可逆的共價(jià)修飾，使其處于活性與非活性的互變狀態(tài)，從而調(diào)節(jié)酶活性。這類(lèi)酶稱(chēng)為共價(jià)修飾酶。目前發(fā)現(xiàn)有數(shù)百種酶被翻譯后都要進(jìn)行共價(jià)修飾，其中一部分處于分支代謝途徑，成為對(duì)代謝流量起調(diào)節(jié)作用的關(guān)鍵酶或限速酶。

由于這種調(diào)節(jié)的生理意義廣泛，反應(yīng)靈敏，節(jié)約能量，機(jī)制多樣，在體內(nèi)顯得十分靈活，加之它們常受激素甚至神經(jīng)的指令，導(dǎo)致級(jí)聯(lián)放大反應(yīng)，所以日益引人注目。AP1GEDCBHEa-bEc-dEc-g關(guān)鍵酶（限速酶）P28/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。ǘ┟傅墓矁r(jià)修飾某些酶可以通過(guò)其它酶對(duì)其多肽鏈45蛋白質(zhì)的磷酸化和脫磷酸化

蛋白激酶ATPADP蛋白質(zhì)蛋白質(zhì)Pn蛋白磷酸酶nPiH2O第一類(lèi)：Ser/Thr型第二類(lèi)：Tyr型第一類(lèi)：Ser/Thr型第二類(lèi)：Tyr型第三類(lèi)：雙重底物型8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省蛋白質(zhì)的磷酸化和脫磷酸化

蛋白激酶ATPADP蛋白質(zhì)蛋白46反應(yīng)類(lèi)型共價(jià)修飾被修飾的氨基酸殘基共價(jià)修飾反應(yīng)的例子磷酸化腺苷?；蜍挣；疶yr，Ser，Thr，HisTyrTyr甲基化GluS-腺苷-MetS-腺苷-同型

Cys8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省反應(yīng)類(lèi)型47ATPADP腎上腺素或胰高血糖素132102104106108葡萄糖456

級(jí)聯(lián)系統(tǒng)調(diào)控糖原分解示意圖意義：由于酶的共價(jià)修飾反應(yīng)是酶促反應(yīng)，只要有少量信號(hào)分子（如激素）存在，即可通過(guò)加速這種酶促反應(yīng)，而使大量的另一種酶發(fā)生化學(xué)修飾，從而獲得放大效應(yīng)。這種調(diào)節(jié)方式快速、效率極高。腎上腺素或胰高血糖素1、腺苷酸環(huán)化酶（無(wú)活性）腺苷酸環(huán)化酶（活性）2、ATPcAMPR、cAMP3、蛋白激酶（無(wú)活性）蛋白激酶（活性）4、磷酸化酶激酶（無(wú)活性）磷酸化酶激酶（活性）5、磷酸化酶b（無(wú)活性）磷酸化酶a（活性）6、糖原6-磷酸葡萄糖1-磷酸葡萄糖葡萄糖血液ATPADP（極微量）（大量）8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省ATPADP腎上腺素或胰高血糖素132148（三）酶原的激活體內(nèi)合成出來(lái)的酶，有時(shí)不具有生物活性，經(jīng)過(guò)蛋白水解酶專(zhuān)一作用后，構(gòu)象發(fā)生變化，形成活性中心，變成有活性的酶。這個(gè)不具活性的蛋白質(zhì)稱(chēng)為酶原（zymogen或proenzyme），這個(gè)過(guò)程稱(chēng)為酶原的激活。該變化過(guò)程，是生物體的一種調(diào)控機(jī)制。這種調(diào)控作用的特點(diǎn)是，蛋白質(zhì)由無(wú)活性狀態(tài)轉(zhuǎn)變成活性狀態(tài)是不可逆的。楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世?。ㄈ┟冈募せ铙w內(nèi)合成出來(lái)的酶，有時(shí)不具有生物活性，經(jīng)過(guò)蛋49牛胰蛋白酶楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省牛胰蛋白酶楚雄師范學(xué)院化學(xué)與生命科學(xué)系范樹(shù)國(guó)7/24/250胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意圖

8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶活性中心胰蛋白酶原的激活示意圖

51胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶胰蛋白酶對(duì)各種胰臟蛋白酶的激活作用

胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶羧肽酶原羧肽酶8/10/2023臺(tái)州學(xué)院生命科學(xué)與醫(yī)藥化工學(xué)院柯世省胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶胰蛋白酶對(duì)各種胰臟蛋白酶的激活作52六、同工酶存在于同一種屬或不同種屬，同一個(gè)體的不同組織或同一組織、同一細(xì)胞，具有不同分子形式但卻能催化相同的化學(xué)反應(yīng)的一組酶，稱(chēng)之為同工酶（isoenzyme）。乳酸脫氫酶是研究的最多的同工酶。生