生物化學(xué)第十二章 酶活性的調(diào)節(jié)

第十二章酶活性的調(diào)節(jié)機制1精選2021版課件提綱一、酶的“量變”酶的“量變”和“質(zhì)變”的主要差別同工酶酶的合成和降解二、酶的“質(zhì)變”別構(gòu)調(diào)節(jié)共價修飾調(diào)節(jié)水解激活調(diào)節(jié)蛋白的激活或抑制聚合與解離2精選2021版課件不合適的表達或激活導(dǎo)致細胞的癌變或死亡！酶需要在正確的時間

和正確的地點有活性3精選2021版課件酶的“量變”和“質(zhì)變”的比較4精選2021版課件改變酶量的方式有兩種，一種是通過同工酶，另外一種是通過控制酶基因的表達和酶分子的降解。酶的“量變”5精選2021版課件定義：是指催化相同的反應(yīng)但性質(zhì)不同（Vmax和/或Km不同）的酶。它們可能以不同的量出現(xiàn)在一種動物不同的組織或器官，也可能出現(xiàn)在任何真核生物細胞不同的細胞器。實例：高等動物的乳酸脫氫酶（LDH）有五種形式—M4、M3H、M2H2、MH3和M4。M4由四個M亞基組成，主要存在于骨骼肌，H4由四個H亞基組成，主要存在于心臟。同工酶6精選2021版課件——在不改變酶濃度的前提下，對已有的酶的活性進行的調(diào)控酶的“質(zhì)變”酶活性的別構(gòu)調(diào)節(jié)、共價修飾和水解激活調(diào)節(jié)的異同7精選2021版課件別構(gòu)調(diào)節(jié)的原理在于一些酶除了活性中心以外，還含有別構(gòu)中心，該中心能夠結(jié)合一些特殊的配體分子（有時為底物）。當(dāng)別構(gòu)中心結(jié)合配體以后，酶構(gòu)象發(fā)生改變，從而影響到活性中心與底物的親和力，并最終導(dǎo)致酶活性發(fā)生變化。能夠進行別構(gòu)調(diào)節(jié)的酶稱為別構(gòu)酶，與別構(gòu)中心結(jié)合調(diào)節(jié)酶活性的配體分子稱為別構(gòu)效應(yīng)物。起抑制作用的別構(gòu)效應(yīng)物稱為別構(gòu)抑制劑，起激活作用的別構(gòu)效應(yīng)物稱為別構(gòu)激活劑。由底物作為別構(gòu)效應(yīng)物產(chǎn)生的別構(gòu)效應(yīng)稱為同促效應(yīng)，否則，就稱為異促效應(yīng)。許多別構(gòu)酶具有多個別構(gòu)中心，能夠與不同的別構(gòu)效應(yīng)物結(jié)合。具有協(xié)同效應(yīng)的酶和無協(xié)同效應(yīng)的酶都可以受到別構(gòu)調(diào)節(jié)別構(gòu)調(diào)節(jié)最多出現(xiàn)在代謝途徑中的反饋抑制（feedbackinhibition），有時候還有前饋激活（feed-forwardactivation）和底物激活（substrateactivation）。別構(gòu)調(diào)節(jié)8精選2021版課件別構(gòu)調(diào)節(jié)最多出現(xiàn)在代謝途徑中的反饋抑制，它是指一條代謝途徑（通常是合成代謝途徑）的終產(chǎn)物作為別構(gòu)抑制劑抑制代謝途徑前面限速酶的活性，因此也被稱為終產(chǎn)物抑制。酶活性的反饋抑制9精選2021版課件齊變模型（MWC模型）序變模型（KNF模型）解釋別構(gòu)酶別構(gòu)效應(yīng)和與底物結(jié)合的協(xié)同效應(yīng)的兩個模型10精選2021版課件該模型認為構(gòu)成別構(gòu)酶的亞基能夠以兩種不同的構(gòu)象形式存在，一種構(gòu)象為R態(tài)，另外一種構(gòu)象為T態(tài)。在一個特定的酶分子內(nèi)部，構(gòu)成亞基之間的相互作用致使每一個酶分子的每一個亞基在某一個時候采取同一種構(gòu)象，即要么都是R態(tài)，要么都是T態(tài)。在溶液中，兩種構(gòu)象可以相互轉(zhuǎn)變，并處于動態(tài)的平衡中，但轉(zhuǎn)變的方式為齊變，即構(gòu)成它們的亞基要么一齊從R態(tài)變成T態(tài)，要么一齊從T態(tài)變成R態(tài)。齊變模型11精選2021版課件該模型認為同一個酶分子既有R亞基，又有T亞基，也就是溶液中的R態(tài)酶（R4）和T態(tài)酶（T4）之間存在多種混合體（R3T1、R2T2、R1T3），各種狀態(tài)的酶處于動態(tài)平衡之中。此外，該模型還肯定了底物對酶構(gòu)象有更直接的影響。在沒有底物時，酶差不多都以T態(tài)存在，這時活性中心的構(gòu)象不適合與酶結(jié)合。一旦底物進入活性中心，因為“誘導(dǎo)契合”導(dǎo)致與底物結(jié)合的亞基從T態(tài)轉(zhuǎn)變成R態(tài)。序變模型還認為相鄰亞基之間存在相互作用，并且這種相互作用可以影響到其他亞基的構(gòu)象狀態(tài)。序變模型12精選2021版課件酶活性的別構(gòu)調(diào)節(jié)13精選2021版課件具有正協(xié)同效應(yīng)的別構(gòu)酶14精選2021版課件具有正協(xié)同效應(yīng)別構(gòu)酶15精選2021版課件無協(xié)同效應(yīng)的別構(gòu)酶16精選2021版課件天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（ATC）是大腸桿菌嘧啶核苷酸從頭合成途徑中的限速酶，它催化氨甲酰磷酸和Asp形成N-氨甲酰天冬氨酸和無機磷酸，其活性受到嚴格的調(diào)控。對大腸桿菌ATC的動力學(xué)研究表明，其動力學(xué)曲線為S型，活性受到嘧啶合成的終產(chǎn)物CTP的反饋抑制，但受到嘌呤核苷酸ATP的激活。S型曲線表明該酶與底物結(jié)合具有正協(xié)同性。ATP和CTP作為別構(gòu)效應(yīng)物對ATC活性調(diào)節(jié)的生理意義在于有利于平衡胞內(nèi)的嘌呤核苷酸庫和嘧啶核苷酸庫。別構(gòu)酶實例——氨甲酰轉(zhuǎn)移酶17精選2021版課件氨甲酰轉(zhuǎn)移酶的結(jié)構(gòu)及其催化的反應(yīng)

18精選2021版課件ATP和CTP對ATC活性的調(diào)節(jié)

19精選2021版課件大腸桿菌ATC的T態(tài)和R態(tài)的互變

20精選2021版課件是指酶活性因其分子內(nèi)的某些氨基酸殘基發(fā)生共價修飾而發(fā)生變化的過程。這種調(diào)節(jié)方式比別構(gòu)調(diào)節(jié)要慢。共價修飾的方式有：磷酸化、腺苷酸化、尿苷酸化、ADP-核糖基化和甲基化，其中磷酸化是最為常見的形式。酶的共價修飾調(diào)節(jié)21精選2021版課件酶共價修飾的幾種形式22精選2021版課件蛋白質(zhì)的“可逆磷酸化”23精選2021版課件大多數(shù)蛋白酶以無活性的酶原形式被合成，需要通過水解（由其他蛋白酶催化或自我催化）去除一些氨基酸序列以后才會有活性，這種調(diào)節(jié)酶活性的方式被稱為水解激活。與共價修飾一樣，水解激活是也一種全或無的調(diào)節(jié)方式，酶原狀態(tài)沒有活性，但與共價修飾不同的是，它是不可逆的，即一旦被激活就不可能回到原來的非活性的酶原狀態(tài)。水解激活24精選2021版課件胰蛋白酶和其他蛋白酶的水解激活25精選2021版課件糜蛋白酶的水解激活26精選2021版課件某些凝血因子的水解激活27精選2021版課件某些蛋白質(zhì)能夠作為配體與特定的酶結(jié)合而調(diào)節(jié)被結(jié)合酶的活性，這些調(diào)節(jié)酶活性的蛋白質(zhì)稱為調(diào)節(jié)蛋白，其中，激活酶活性的調(diào)節(jié)蛋白稱為激活蛋白，抑制酶活性的蛋白稱為抑制蛋白。抑制蛋白通常結(jié)合在酶的活性中心阻止底物與活性中心結(jié)合而達到抑制的效果。調(diào)節(jié)蛋白的激活或抑制28精選2021版課件