第三节 酶活性调节方式知识讲解

ATP + 谷氨酸 + NH3
ADP + 谷氨酰胺 + Pi
它有12个亚基，酰苷酰基从ATP脱下后连接到每
一个亚基的专一性酪氨酸残基上，产生低活性形
式的酪氨酸酚羟基的酰苷酰衍生物
4. 抑制剂的调节
凡引起酶分子一级结构破坏而使酶活力丧失称 为水解
凡因酶蛋白分子构象改变而引起酶活力丧失的 作用称为变性作用
◆ 酶活性中 心的氨基酸残基 来自B、C二链
胰蛋白酶
胰凝乳蛋白酶原 （无活性）
胰凝乳蛋白酶
π--胰凝乳蛋白酶 （有活性）
Ser14—Arg15 Thr147—Asn148
α--胰凝乳蛋白酶
B链
C链
（有活性,稳定）
α--胰凝乳蛋白酶 （三链间有二硫键）
胰凝乳蛋白酶原受胰蛋白酶作用后，Arg15-Ile16间的肽键被打断，形成了 新的Ile16末端，这个新末端的氨基再与酶分子内部的Asp194发生静电作用, 触发一系列的构象变化：Met192从酶分子的深层移动到酶分子的表面，第 187及第193残基更加舒展等，这些改变的总结果是造成一个口袋——允
都是通过级联系统实现的快速的信号放大过程， 以完成特定功能
可逆的共价调节
由于其他的酶对其结构进行共价修饰，而使其在 活性形式与非活性形式之间进行互变.
第一种类型是磷酸化酶及其他的一些酶，它们通过接受ATP转来 的磷酸基的共价修饰，或脱下磷酸基，来调节酶活性：
酶的无活性形式
酶的有活性形式
最典型的例子是动物组织中的糖原磷酸化酶： （葡萄糖）n+ Pi E （ 葡萄糖）n-1+ 1-磷酸-葡萄糖
糖原磷酸化酶的活性形式及非活性 形式间的平衡，是磷酸基共价地结 合到酶上或从酶上脱下，从而控制 调节磷酸化酶的活性
糖原磷酸化酶及其他受共价修饰调 节的调节酶可以将化学信号极大的 放大。
如一分子磷酸化酶的激酶可以催化 几千个无活性的磷酸化酶b分子变 为有活性的磷酸化酶a，从而催化 糖原形成几千个分子的1-磷酸葡萄 糖，这就形成了具有两步的级联放 大（amplification cascade）实 际上这两个酶是肾上腺素激素分子 化学信号造成组织中糖原急剧分解 的一个更长的级联放大中的一部分. 见图
许带芳香族的底物或带一个较大的非极性脂肪族链的底物进入专一性部
位
消化系统其它蛋白水解酶原的激活
胃蛋白酶原（pepsinogen）
由胃壁细胞分泌出来，在胃酸H+作用下，低于pH5时， 酶原自动激活，失去44个氨基酸残基，转变为高度酸性的， 有活性的胃蛋白酶
胰蛋白酶原（trypsinogen）
进入小肠后，在有Ca2+的环境中受到肠激酶的激活，赖 氨酸-异亮氨酸之间的肽键被打断，水解失去一个6肽，使 构象发生一定变化后，成为有活性的胰蛋白酶
第三节 酶活性调节方式
多种调节方式：
浓度调节（ 合成降解调节)； 生理调节(激素调节)； 共价修饰调节（可逆，不可逆)； 抑制剂调节； 反馈调节（别构调节）； 存在方式调节（多酶体系）； 寡聚酶的聚合、解聚调节；
1. 调节酶在细胞内的浓度
如：大肠杆菌的葡萄糖效应，即在有葡萄 糖存在时，它不利用乳糖。原理可以 用乳糖操纵子模型来解释。
A
UDP-半乳糖 + N-乙酰葡糖胺
N-乙酰半乳糖胺 + UDP
蛋白B本身无催化能力，但其与蛋白A结合，可以 改变蛋白A的底物专一性。
3、共价修饰调节
不可逆共价调节——酶原激活
◆一些酶（主要是消化酶和执行防御功能的酶）在细胞内以 无活性前体形式（即酶原）合成和分泌，然后输送到胞内 外作用部位去，当功能需要时就会被活化而起作用。可以 想象，必须有一种调控机制，使其在胞内合成时处于失活 状态，而在需要时激活；
P
P
磷酸化酶a （有活性）
P
磷酸化酶 磷酸酶
4H2O 4ADP 4Pi 4ATP
P
磷酸化酶 激酶
+
磷酸化酶b
（无活性）
第二种类型是大肠杆菌谷氨酰胺合成酶及其他一 些酶，它们受ATP转来的酰苷酰基的共价修饰，或 酶促脱酰苷酰基，而调节酶活性：
酶的活性较高形式
酶的活性较低形式
谷氨酰胺合成酶催化下列反应：
某些物质，它们并不引起酶蛋白变性或水解， 但能使酶分子活性中心上的某些必需基团位置 发生变化，因而引起酶活力下降，甚至丧失， 致使酶反应速度降低——酶的抑制
抑制---是指抑制剂与酶结合改变了酶活性部位 构象性质， 从而引起酶活力下降的一种效应。
抑制作用的类型
不可逆的抑制作用（Inreversible inhibition） 通常以比较牢固的共价键与酶蛋白中的基团结 合，而使酶失活，不能用透析、超滤等物理方 法除去抑制剂而恢复酶活性 .
可逆的抑制作用（Reversible inhibition） ES的结合建立在解离平衡基础上。这类抑制剂 与酶蛋白的结合是可逆的，可用透析法除去抑 制剂，使酶恢复活性.
不可逆抑制作用的分类
专一性的不可逆抑制 ▲ 仅仅和活性部位的有关基团反应（如DFP） ▲ 在研究酶的结构与功能上有重要意义，常用以确定 酶的必需基团，用来探测酶的构象。
羧肽酶原A 弹性蛋白酶原
肠激酶 胰凝乳蛋白酶原
胰蛋白酶原
六肽
+
胰蛋白酶
胰凝乳蛋白酶
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弹性蛋白酶原 弹性蛋白酶
羧肽酶
羧肽酶原
胰蛋白酶对各个胰脏蛋白酶原的激活作用
综上所述，酶原激活有两个特点：
是蛋白质肽链的水解过程，不可逆激活后，不能 变为酶原状态，因而这是“一次性”的调节，能 及时地从靶部位通过自身催化或组织蛋白酶的作 用而降解移去
◆在酶原激活过程中，酶原分子结构发生了这样的变化： 首先，酶原分子被切去若干小段，即发生一级结构变化、 一级结构变化引起酶分子活性部位构象变化，形成能与 特异性底物相结合的完整的疏水口袋。
◆ α--胰凝乳 蛋白酶为稳定的 形式，A、B两链 及B、C两链间各 通过一对大的二 硫键相连，其活 性只有π--胰凝 A 链 乳蛋白酶的2/5
腺苷酸环化酶
AMP
cAMP + H2O
磷酸二脂酶
乳糖操纵子模型
2. 生理调节或激素调节
在特殊生理条件下，分泌某一种激素来调 节酶的活性。如：乳腺组织中的乳糖合成酶。
乳糖合成酶是蛋白A和蛋白B两组分构成的 复合物，可以催化乳糖合成反应：
E
UDP-半乳糖 + 葡萄糖
乳糖 + UDP
蛋白A不能催化上述反应而能催化下述合成反应：