下酶的抑制動力學

關(guān)于下酶的抑制動力學第二章酶催化的基礎知識

第三節(jié)酶的抑制動力學及應用第2頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第3頁,共108頁，2024年2月25日，星期天去激活作用：

如EDTA去除二階金屬離子，以降低酶的活性。

此作用并非是化學物質(zhì)對酶蛋白或其輔因子的直接作用。第4頁,共108頁，2024年2月25日，星期天食品加工過程中由于多酚氧化酶的作用，發(fā)生酶促褐變，使果蔬類加工食品貨架壽期縮短。多酚氧化酶是含銅金屬蛋白，因而許多金屬螯合劑是其抑制劑。第5頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第6頁,共108頁，2024年2月25日，星期天一、可逆抑制按抑制劑與酶的結(jié)合方式：

同位抑制作用：抑制劑與酶活性中心結(jié)合，阻斷酶分子的結(jié)合基團或催化基團，或者與ES復合物相結(jié)合，阻止底物形成產(chǎn)物。別位抑制作用：抑制劑與酶活性中心以外的部位結(jié)合，通過酶分子構(gòu)象的改變影響底物與酶的結(jié)合，進而影響催化效率。第7頁,共108頁，2024年2月25日，星期天研究酶抑制劑及其抑制作用的意義：

理論上：闡明酶活性中心、酶催化機理、代謝途徑、代謝調(diào)節(jié)、藥物和毒物作用機理。應用上：（1）藥物：抑制病原微生物；治療代謝疾??；保健、美容等功效。（2）農(nóng)業(yè)中的殺蟲劑和殺菌劑。（3）食品加工過程中有害酶的活性抑制劑。第8頁,共108頁，2024年2月25日，星期天（一）競爭性抑制作用的含義第9頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第10頁,共108頁，2024年2月25日，星期天(1)竟爭性抑制某些抑制劑的化學結(jié)構(gòu)與底物相似，因而能與底物竟爭與酶活性中心結(jié)合。當抑制劑與活性中心結(jié)合后，底物被排斥在反應中心之外，其結(jié)果是酶促反應被抑制了。米氏常數(shù)變大竟爭性抑制通?？梢酝ㄟ^增大底物濃度，即提高底物的競爭能力來消除。第11頁,共108頁，2024年2月25日，星期天競爭性抑制動力學曲線第12頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第13頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

競爭性抑制的動力學經(jīng)推導可得如下曲線1、Km增大即抑制劑與酶結(jié)合后，酶和底物親和力降低；

I

越高、Ki越小，Km增大。酶和底物親和力降低，酶反應速度減慢。2、Vm不變3、增大底物濃度，有利于酶和底物結(jié)合，可減輕抑制作用；反之，增加抑制劑濃度，加深抑制程度。第14頁,共108頁，2024年2月25日，星期天2.競爭性抑制作用的機理（1）抑制劑與底物在結(jié)構(gòu)上有類似之處（2）可能結(jié)合在底物所結(jié)合的位點（如結(jié)合基團）上，從而阻斷了底物和酶的結(jié)合（3）降低酶和底物的親和力。第15頁,共108頁，2024年2月25日，星期天3.競爭性抑制作用舉例第16頁,共108頁，2024年2月25日，星期天丙二酸是琥珀酸的結(jié)構(gòu)類似物，可逆抑制琥珀酸脫氫酶活性乙醇作為競爭性底物可以抑制乙二醇氧化成乙醛的反應，（因此乙醇可以用于治療乙二醇中毒）第17頁,共108頁，2024年2月25日，星期天抑菌劑二氫葉酸合成酶轉(zhuǎn)肽基酶第18頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第19頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第20頁,共108頁，2024年2月25日，星期天兩者結(jié)構(gòu)類似，故可競爭性地抑制轉(zhuǎn)肽酶，導致胞壁合成障礙。第21頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

酶抑制劑：是一類可以結(jié)合酶并降低其活性的分子。由于抑制特定酶的活性可以殺死病原體或校正新陳代謝的不平衡，許多相關(guān)藥物就是酶抑制劑。一些酶抑制劑還被用作除草劑或農(nóng)藥第22頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

20世紀60年代初，Umezawa提出了酶抑制的概念,從而將抗生素的研究擴大到酶抑制劑的新領(lǐng)域。酶抑制劑新藥發(fā)現(xiàn)的途徑：一是來源于天然化合物，包括動植物和各種微生物等，二是化學合成物。在目前上市的藥物中，以受體為作用靶點的藥物占52%，以酶為靶點的藥物占22%，以離子通道為靶點的藥物占6%，以核酸為靶點的藥物占3%。因此，酶抑制劑的開發(fā)是新藥來源的一個主要途徑。以酶為靶點開發(fā)新藥存在巨大潛力，今后很長一段時間仍然是發(fā)現(xiàn)新藥的重要著手點。第23頁,共108頁，2024年2月25日，星期天H7N9新藥(帕拉米韋)

強效神經(jīng)氨酸酶抑制劑第24頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第25頁,共108頁，2024年2月25日，星期天整合酶抑制劑的發(fā)現(xiàn)和發(fā)展第26頁,共108頁，2024年2月25日，星期天4．過渡態(tài)的類似物作為競爭性的抑制劑

所謂過渡態(tài)底物是指底物和酶結(jié)合成中間復合體后被活化的過渡形式，一般用S*表示，由于其能障小，和酶結(jié)合就緊密得多。第27頁,共108頁，2024年2月25日，星期天4過渡態(tài)的類似物作為競爭性的抑制劑第28頁,共108頁，2024年2月25日，星期天（二）反競爭性抑制第29頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第30頁,共108頁，2024年2月25日，星期天反競爭性抑制（uncompetitiveinhibition）

對酶活性的一種抑制作用，由于所加入的抑制劑能與酶-底物復合物結(jié)合，而不與游離酶結(jié)合，所以其特征是反應的最大速度比未加抑制劑時反應的最大速度低，當以速度的倒數(shù)相對底物濃度的倒數(shù)作圖，所得圖線與未被抑制反應的圖線平行。第31頁,共108頁，2024年2月25日，星期天反競爭抑制作用

加入I時，反而可增加S對E的親和力，而增加S并不能減輕或消除抑制；有I時，Km減小，說明I可使E對S的親和力增大。第32頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

反競爭性抑制動力學曲線第33頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第34頁,共108頁，2024年2月25日，星期天2.反競爭性抑制舉例單底物酶：芳香基硫酸基的肼解氰化物抑制芳香硫酸酯酶的作用多底物：如雙底物乒乓機制中，任何一個底物的競爭性抑制劑也是另一底物的反競爭性抑制劑。第35頁,共108頁，2024年2月25日，星期天（三）非競爭性抑制第36頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第37頁,共108頁，2024年2月25日，星期天非競爭性抑制（noncompetitiveinhibition）

抑制劑在酶的活性部位以外的部位與酶結(jié)合，不對底物與酶的活性產(chǎn)生競爭。

作用：抑制劑不僅與游離酶結(jié)合，也可以與酶-底物復合物結(jié)合的一種酶促反應抑制作用。酶-底物-抑制劑復合物（ESI）不能進一步釋放出產(chǎn)物。第38頁,共108頁，2024年2月25日，星期天非競爭性抑制酶可同時與底物及抑制劑結(jié)合，引起酶分子構(gòu)象變化，并導至酶活性下降。由于這類物質(zhì)并不是與底物競爭與活性中心的結(jié)合，所以稱為非競爭性抑制劑。如某些金屬離子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA等，通常能與酶分子的調(diào)控部位中的-SH基團作用，改變酶的空間構(gòu)象，引起非競爭性抑制。第39頁,共108頁，2024年2月25日，星期天特點：⑴非競爭性抑制劑的化學結(jié)構(gòu)不一定與底物的分子結(jié)構(gòu)類似；⑵底物和抑制劑分別獨立地與酶的不同部位相結(jié)合；⑶抑制劑對酶與底物的結(jié)合無影響，故底物濃度的改變對抑制程度無影響；⑷動力學參數(shù)：Km值不變，Vm值降低。第40頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第41頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第42頁,共108頁，2024年2月25日，星期天非競爭性抑制的動力學可推導得出如下的曲線1、Vm降低即

I

越大、Ki越小，形成不能轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的EI和EIS越多，V降低的程度越顯著。2、Km不變3、增大底物濃度，不能減輕抑制作用，無競爭關(guān)系；第43頁,共108頁，2024年2月25日，星期天2.非競爭性抑制舉例第44頁,共108頁，2024年2月25日，星期天（四）混合型抑制作用

是非競爭性與其他兩種類型的混合，競爭性與反競爭性抑制二者之間不存在混合型。第45頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第46頁,共108頁，2024年2月25日，星期天（五）其他可逆抑制1．底物抑制2．產(chǎn)物抑制第47頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第48頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第49頁,共108頁，2024年2月25日，星期天2．產(chǎn)物抑制產(chǎn)物對酶反應的抑制作用在生物體中較為常見，在細胞內(nèi)，酶反應的產(chǎn)物雖然不斷被另外的酶作用，但S和P總是同時存在的，因此，考慮產(chǎn)物對反應速度的影響，可能具有一定的意義。第50頁,共108頁，2024年2月25日，星期天二、不可逆抑制作用不可逆抑制作用：如果[E]>[I],則I只能使部分的酶失活，余下的酶仍是正常的，可以行使正常的催化功能。米氏常數(shù)不變，而Vmax下降，得到的雙倒數(shù)圖和可逆抑制中的非競爭性抑制非常相似。

非專一性：專一性第51頁,共108頁，2024年2月25日，星期天（一）非專一性的不可逆抑制作用1．概念：抑制劑能和酶上的一類或幾類基團反應。2類型：重金屬、?；瘎N基化劑、含活潑雙鍵的試劑、有機磷化合物、烷化劑、還原劑第52頁,共108頁，2024年2月25日，星期天農(nóng)藥殺蟲的機理-抑制生物體中的靶酶。

乙酰膽堿酯酶（ACHE）：催化乙酰膽堿，水解為膽堿和乙酸例如：有機磷的殺蟲原理主要是：有機磷對生物體神經(jīng)突觸后膜上的乙酰膽堿酯酶（ACHE）的抑制，造成突觸間隙乙酰膽堿的積蓄，持續(xù)地作用于受體，引起一系列反應使病蟲神經(jīng)過度興奮而死亡第53頁,共108頁，2024年2月25日，星期天（二）專一性不可逆抑制劑概念：抑制劑通常只作用于酶蛋白分子中一種氨基酸側(cè)鏈基團或僅作用于一類酶。專一性不可逆抑制劑的類型:1．Ks型結(jié)合型不可逆抑制劑

2．Kcat型催化型不可逆抑制劑（自殺底物）第54頁,共108頁，2024年2月25日，星期天1、Ks型結(jié)合型專一性不可逆抑制劑抑制劑只能專一地與某種酶結(jié)合而引起的不可逆抑制作用根據(jù)底物的化學結(jié)構(gòu)設計，可以和酶結(jié)合，并對酶的必需基團進行化學修飾，從而抑制酶的活性。是利用對酶的親和力而對酶進行修飾標記，所以又稱親和標記試劑。舉例：

1對甲苯磺酰-L-苯丙氨酰氯甲酮抑制胰凝乳蛋白酶

2對甲苯磺酰-L-賴氨酰氯甲酮抑制胰蛋白酶第55頁,共108頁，2024年2月25日，星期天2．Kcat型催化型不可逆抑制劑（自殺底物）

抑制劑能專一地與某種酶結(jié)合并發(fā)生催化反應，而反應的產(chǎn)物中含有一個基團可以與酶分子活性中心的基團共價結(jié)合，導致酶分子不可逆地喪失催化活性。第56頁,共108頁，2024年2月25日，星期天Kcat型不可逆抑制劑（自殺底物）（1）天然酶的自殺底物（2）治療用人工合成的酶自殺底物第57頁,共108頁，2024年2月25日，星期天（2）治療用人工合成的酶自殺底物治療高血壓；癲癇；抗青霉素的菌株；在腫瘤治療上；治療震顛麻痹癥；痛風癥的自殺底物療法。第58頁,共108頁，2024年2月25日，星期天例：以FMN或FAD為輔酶的單胺氧化酶的Kcat型不可逆抑制劑迫降靈第59頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第60頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第61頁,共108頁，2024年2月25日，星期天酶抑制劑的抑制程度：

在抑制劑存在下，酶反應速度下降的成都，常用有抑制作用的反應速度（vi）與無抑制作用的反應速度（v）。

a：相對活力分數(shù)

i：抑制分數(shù)i＝1－a第62頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第四節(jié)酶的調(diào)節(jié)

酶活性的調(diào)節(jié)酶濃度的調(diào)節(jié)第63頁,共108頁，2024年2月25日，星期天酶活性調(diào)節(jié)的實例：

凝血酶、胰蛋白酶激活

糖元磷酸化酶活性轉(zhuǎn)化

母體分娩后母乳中乳糖合成

丙二酸抑制琥珀酸脫氫酶活性

蘇氨酸到異亮氨酸的代謝途徑控制第64頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

說明了——正常情況下生物體并不要求每個酶處于最有效的催化狀態(tài)，而是要求有快有慢。在長期的進化、選擇過程中，生物體為適應外界環(huán)境變化，滿足生理功能的需要，形成了一整套調(diào)節(jié)機制。（酶合成水平上的調(diào)節(jié)和酶結(jié)構(gòu)活性水平上的調(diào)節(jié))第65頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

多種調(diào)節(jié)方式：

濃度調(diào)節(jié)（合成降解調(diào)節(jié))；

生理調(diào)節(jié)(激素調(diào)節(jié))；

共價修飾調(diào)節(jié)（可逆，不可逆)；抑制劑調(diào)節(jié)；

反饋調(diào)節(jié)（別構(gòu)調(diào)節(jié)）；

存在方式調(diào)節(jié)（多酶體系）；

寡聚酶的聚合、解聚調(diào)節(jié)；

第66頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

1.調(diào)節(jié)酶在細胞內(nèi)的濃度

如：大腸桿菌的葡萄糖效應，即在有葡萄糖存在時，它不利用乳糖。原理可以用乳糖操縱子模型來解釋。

腺苷酸環(huán)化酶

AMPcAMP+H2O

磷酸二脂酶第67頁,共108頁，2024年2月25日，星期天乳糖操縱子模型第68頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

2.

生理調(diào)節(jié)或激素調(diào)節(jié)在特殊生理條件下，分泌某一種激素來調(diào)節(jié)酶的活性。如：乳腺組織中的乳糖合成酶。

乳糖合成酶是蛋白A和蛋白B兩組分構(gòu)成的復合物，可以催化乳糖合成反應：

EUDP-半乳糖+葡萄糖乳糖+UDP第69頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

蛋白A不能催化上述反應而能催化下述合成反應：UDP-半乳糖+N-乙酰葡糖胺N-乙酰半乳糖胺+UDP

蛋白B本身無催化能力，但其與蛋白A結(jié)合，可以改變蛋白A的底物專一性。A第70頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

3、共價修飾調(diào)節(jié)

不可逆共價調(diào)節(jié)——酶原激活

◆一些酶（主要是消化酶和執(zhí)行防御功能的酶）在細胞內(nèi)以無活性前體形式（即酶原）合成和分泌，然后輸送到胞內(nèi)外作用部位去，當功能需要時就會被活化而起作用。可以想象，必須有一種調(diào)控機制，使其在胞內(nèi)合成時處于失活狀態(tài)，而在需要時激活；◆在酶原激活過程中，酶原分子結(jié)構(gòu)發(fā)生了這樣的變化：

首先，酶原分子被切去若干小段，即發(fā)生一級結(jié)構(gòu)變化、

一級結(jié)構(gòu)變化引起酶分子活性部位構(gòu)象變化，形成能與特異性底物相結(jié)合的完整的疏水口袋。第71頁,共108頁，2024年2月25日，星期天胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶Ser14—Arg15Thr147—Asn148A鏈B鏈C鏈胰凝乳蛋白酶原（無活性）π--胰凝乳蛋白酶（有活性）α--胰凝乳蛋白酶（有活性,穩(wěn)定）α--胰凝乳蛋白酶（三鏈間有二硫鍵）◆α--胰凝乳蛋白酶為穩(wěn)定的形式，A、B兩鏈及B、C兩鏈間各通過一對大的二硫鍵相連，其活性只有π--胰凝乳蛋白酶的2/5◆

酶活性中心的氨基酸殘基來自B、C二鏈第72頁,共108頁，2024年2月25日，星期天胰蛋白酶原胰蛋白酶六肽腸激酶羧肽酶原羧肽酶彈性蛋白酶原彈性蛋白酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶+胰蛋白酶對各個胰臟蛋白酶原的激活作用第73頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

綜上所述，酶原激活有兩個特點：是蛋白質(zhì)肽鏈的水解過程，不可逆激活后，不能變?yōu)槊冈瓲顟B(tài)，因而這是“一次性”的調(diào)節(jié)，能及時地從靶部位通過自身催化或組織蛋白酶的作用而降解移去都是通過級聯(lián)系統(tǒng)實現(xiàn)的快速的信號放大過程，以完成特定功能第74頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

可逆的共價調(diào)節(jié)

由于其他的酶對其結(jié)構(gòu)進行共價修飾，而使其在活性形式與非活性形式之間進行互變.第一種類型是磷酸化酶及其他的一些酶，它們通過接受ATP轉(zhuǎn)來的磷酸基的共價修飾，或脫下磷酸基，來調(diào)節(jié)酶活性：酶的無活性形式酶的有活性形式最典型的例子是動物組織中的糖原磷酸化酶：（葡萄糖）n+Pi（葡萄糖）n-1+1-磷酸-葡萄糖E第75頁,共108頁，2024年2月25日，星期天糖原磷酸化酶的活性形式及非活性形式間的平衡，是磷酸基共價地結(jié)合到酶上或從酶上脫下，從而控制調(diào)節(jié)磷酸化酶的活性糖原磷酸化酶及其他受共價修飾調(diào)節(jié)的調(diào)節(jié)酶可以將化學信號極大的放大。如一分子磷酸化酶的激酶可以催化幾千個無活性的磷酸化酶b分子變?yōu)橛谢钚缘牧姿峄竌，從而催化糖原形成幾千個分子的1-磷酸葡萄糖，這就形成了具有兩步的級聯(lián)放大（amplificationcascade）實際上這兩個酶是腎上腺素激素分子化學信號造成組織中糖原急劇分解的一個更長的級聯(lián)放大中的一部分.見圖+4H2O4ADP4Pi4ATPPPPP磷酸化酶激酶磷酸化酶磷酸酶磷酸化酶a（有活性）磷酸化酶b（無活性）第76頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第77頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第二種類型是大腸桿菌谷氨酰胺合成酶及其他一些酶，它們受ATP轉(zhuǎn)來的酰苷?；墓矁r修飾，或酶促脫酰苷?；{(diào)節(jié)酶活性：酶的活性較高形式酶的活性較低形式谷氨酰胺合成酶催化下列反應：ATP+谷氨酸+NH3ADP+谷氨酰胺+Pi

它有12個亞基，酰苷?；鶑腁TP脫下后連接到每一個亞基的專一性酪氨酸殘基上，產(chǎn)生低活性形式的酪氨酸酚羥基的酰苷酰衍生物第78頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

4.抑制劑的調(diào)節(jié)第79頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

5.反饋調(diào)節(jié)(或稱別構(gòu)調(diào)節(jié))

早已發(fā)現(xiàn)，許多物質(zhì)合成代謝途徑的一連串反應中，催化第一步反應的酶或者是序列交叉處的酶大多能被全部序列的最終產(chǎn)物控制——反饋抑制。催化第一部反應的酶或分叉處的酶即屬于別構(gòu)酶。第80頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

什么是別構(gòu)調(diào)節(jié)？

當調(diào)節(jié)物與酶分子中的別構(gòu)中心結(jié)合后誘導出或穩(wěn)定住酶分子的某種構(gòu)象，使酶活性部位對底物的結(jié)合與催化受到影響，從而調(diào)節(jié)酶的反應速度及代謝過程，此效應稱為酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)或別構(gòu)效應。

第81頁,共108頁，2024年2月25日，星期天是通過酶分子構(gòu)象的變化來改變的活性，又稱就變構(gòu)酶具有兩個在空間上彼此獨立并分開的特異部位：活性部位、調(diào)節(jié)部位效應物同調(diào)節(jié)部位結(jié)合→酶構(gòu)象改變→活性改變。第82頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第83頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第84頁,共108頁，2024年2月25日，星期天特性：1．均寡聚酶2．一般位于代謝途經(jīng)的第一步反應，也稱限速反應。3．效應物（別構(gòu)劑）一般都是小分子，與別構(gòu)酶的結(jié)合是特異的4．別構(gòu)酶促反應不遵循米氏方程5．從動力特征看，正協(xié)同別構(gòu)酶呈S形曲線6．別構(gòu)酶具協(xié)同效應

協(xié)同效應指一個分子與酶結(jié)合后對第二個分子結(jié)合的影響。第85頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

第一個酶（有活性）第一個酶（無活性）終產(chǎn)物終產(chǎn)物（調(diào)節(jié)物）結(jié)合在調(diào)節(jié)中心第86頁,共108頁，2024年2月25日，星期天反饋抑制的類型第87頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

已知別構(gòu)酶的結(jié)構(gòu)特點：

▲有多個亞基、有四級結(jié)構(gòu)；▲除了有可以結(jié)合底物的酶的活性中心之外，還有可以結(jié)合調(diào)節(jié)物的別構(gòu)中心，而且，這兩個中心位于酶蛋白的不同部位上,或處在不同的亞基上（如ATCase），或處在同一個亞基的不同部位上。第88頁,共108頁，2024年2月25日，星期天別構(gòu)酶調(diào)節(jié)酶活性的機理

續(xù)變模型也稱KNF模型

▲這種假說主張酶分子中的亞基結(jié)合小分子物質(zhì)（底物或調(diào)節(jié)物）后，亞基構(gòu)象逐個地依次變化，因此亞基有各種可能的構(gòu)象狀態(tài)。

SSSSSSSSSSSSSS亞基全部處于“關(guān)”型亞基全部處于“開”型

按次序變化第89頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

齊變模型或?qū)ΨQ模型

T狀態(tài)R狀態(tài)

主張所有別構(gòu)酶的所有亞基，或者全部成不利于結(jié)合底物的T狀態(tài)，或者全部是有利于結(jié)合底物的R狀態(tài)，這兩種狀態(tài)間的轉(zhuǎn)變對于每個亞基都是同時的、齊步發(fā)生的。第90頁,共108頁，2024年2月25日，星期天別構(gòu)調(diào)節(jié)動力學大部分變構(gòu)酶的初速度-底物濃度的關(guān)系不符合典型的米氏方程，即不是簡單的雙曲線，而是呈S型的v-[S]曲線。第91頁,共108頁，2024年2月25日，星期天這種S型的反應體現(xiàn)為當?shù)孜餄舛劝l(fā)生較小變化時，別構(gòu)酶可以極大程度的控制著反應速度，這就是別構(gòu)酶可以靈敏地調(diào)節(jié)酶反應速度的原因所在，即正協(xié)同效應使得酶的反應速度對底物濃度的變化極為敏感另有一類具有負協(xié)同效應的酶，在這種曲線中，在底物濃度較低的范圍內(nèi)酶活力上升很快，但繼續(xù)下去，底物濃度雖有較大提高，但反應速度升高卻較小，也就是說負協(xié)同效應可以使酶的反應速度對外界環(huán)境中底物濃度的變化不敏感第92頁,共108頁，2024年2月25日，星期天正負協(xié)同效應的區(qū)別正協(xié)同效應負協(xié)同效應第93頁,共108頁，2024年2月25日，星期天Koshland等人建議，用以下比例式定量的判斷與區(qū)分三類酶：

Rs=——————————————————————————

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典型的米氏類型的酶Rs=81

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具有正協(xié)同效應的別構(gòu)酶Rs<81

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具有負協(xié)同效應的別構(gòu)酶Rs>81酶與底物（或配基）結(jié)合達90%飽和度時的底物（或配基）濃度酶與底物（或配基）結(jié)合達10%飽和度時的底物（或配基）濃度第94頁,共108頁，2024年2月25日，星期天別構(gòu)酶舉例大腸桿菌的天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶，簡稱ATCase（aspartatetranscarbamoylase）——它是嘧啶核苷酸生物合成CTP-多酶體系反應序列中的第一個酶其正常底物為天冬氨酸及氨甲酰磷酸它受CTP的反饋抑制，CTP是其負調(diào)節(jié)物，其正調(diào)節(jié)物是ATP它所催化的反應如下：氨甲酰磷酸+天冬氨酸氨甲酰天冬氨酸

UMPUTPCTP

第95頁,共108頁，2024年2月25日，星期天第96頁,共108頁，2024年2月25日，星期天

CTP在不影響酶的Vmax的情況下通過降低酶與底物的親和性來抑制ATCase；ATP則相反，它增強酶與底物的親和性，也不影響其Vmax。這種調(diào)節(jié)的生物學意義是：

ATP作為信號表明有能量供DNA復制使用并引發(fā)需求嘧啶核苷酸的生物合成；CTP則保證在嘧啶核苷酸已豐足時，不再進行不必要的氨甲酰天冬氨酸及其他后續(xù)中間物的合成。

ATCase由C、R亞基組成：C亞基可與底物作用，有活性中心，但活性中心對調(diào)節(jié)分子CTP及ATP沒有反應；R亞基上有可以結(jié)合CTP及ATP的別構(gòu)中心，但無催化活性。

第97頁,共108頁，2024年2月25日，星期天ATCase的三維結(jié)構(gòu)汞化物巰基乙