第六章 酶学三 重要酶类及其活性调节

正协同效应：指效应物分子与变构酶结合后， 本身构象发生变化，有利于后续底物分子或调节 物分子的结合。
负协同效应：指效应物分子与变构酶的结合后， 本身构象发生变化，不利于后续底物分子或调节 物分子的结合。
正、负协同效应别构酶与米氏酶动力学比较
别构酶调节的两种模型
序变模型（KNF）： 1966年由Koshland、Nemethy和Filmer 提出
2）协同效应（cooperative effect）
协同效应：一个效应物分子与变构酶的变构中心 结合，对第二个效应物分子的结合产生影响，称 协同效应 同促效应：配体相同，当一个效应物与酶结合后， 影响另一相同的效应物与酶的另一部位结合。 异促效应：配体不同，当一个效应物与酶结合后， 影响另一不同效应物与酶另一部分结合。
(2) 1992年，Piccirilli等发现L19RNA具有氨 酰酯酶的活性，催化氨酰酯水解。
(3) L19RNA还有限制性内切酶作用： -CpUpCpUpN- + G -CpUpCpU +GpN
(4) 1997年，Zhang和Cech用人造的RNA分子 催化合成了肽链，表明RNA具有肽基转移酶活性。
SS
亚基全部 处于T型
S SS S
依次序变化
SS S SS
S
SS
亚基全部 处于R型
齐变模型（MWC）： 1965年由Monod、 Wyman和Changeux提出。
T状态（对称亚基）
SS
R状态（对称亚基） 对称亚基
S SS S
SS S SS
S
SS
齐步变化
对称亚基
（三）可逆的共价修饰调节
共价修饰(covalent modification) 在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上
具有催化活性的酶的前体(precursor)称为酶原。 酶原的激活：某种物质作用于酶原使之转变为有
活性的酶的过程称为酶原的激活。
酶原激活的机理
酶原 在特定条件下
一个或几个特定的肽键断裂，水解 掉一个或几个短肽
分子构象发生改变
形成或暴露出酶的活性中心
肠激酶 胰蛋白酶 缬天天天天赖异缬甘
组
46 丝
(5) 原核生物RNaseP和 兔肌1，4- -葡聚糖分枝酶
均包括RNA+蛋白组分， 起催化作用的都是RNA。
核酶发现的意义
核酶的发现与研究证明RNA也可以是酶，即酶不 都是蛋白质，而且有重要的理论与实践意义。
核酶的发现证明了RNA既能够携带遗传信息，又 具有生物催化功能。
对核酶结构和作用机制的研究可帮助人们设计生 物体内本不存在的酶，作为工具去催化特定的反 应。
1963年，Monod等首次提出别构酶的概念。 他认为别构酶应具备以下特征：
（1）常为多个亚基构成的寡聚体； （2）具有别构效应； （3）动力学曲线不符合米氏方程双曲线； （4）酶分子上含两个中心或部位：活性中心
（活性部位）和别构中心（别构部位）。 注：变构中心不是酶活性中心的组成部分。
酶的别构（变构）效应示意图
（二）酶的别构调控
1、定义：
酶的调节部位可以与某些化合物可逆地非 共价结合，使酶发生结构的变化，进而改变酶 的催化活性，这种酶活性的调节方式称为酶的 别构调节
（二）酶的别构调控
2、变构酶（别构酶）及别构调节
1）变构酶（别构酶）
有些酶可以与某些化合物（称为变构剂）发生 非共价结合，引起酶分子构象的改变，对酶起到 激活或抑制的作用，这类酶通常称为别构酶。
（一）核酶
奥尔特曼（Altman）
切赫（Cech）
1982年美国 Cech和Altman发现四膜虫的rRNA前体能在完 全没有蛋白质的情况下进行自我加工，证明RNA具有催化活 性，因此共获1989年度诺贝尔化学奖。
随后的研究表明： L19RNA具备酶促催化的几个特征：
高度的底物专一性 遵循Michaelis-Menten动力学 对竞争性抑制剂的敏感性
S
18
S
3
SS
缬天天天天赖
活性中心
缬
异甘组
丝
S
S
SS
胰蛋白酶原的激活过程
酶原激活的生理意义
避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化， 并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证 体内代谢正常进行。
有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要 时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催 化作用。
九、核酶、抗体酶与同工酶
效应剂
别
构
活性
中
中心
心
相关概念
（1）调节物：也称效应物，对酶分子具有别构调节 作用的化合物。一般是酶的底物或底物类似物或代 谢的终产物。结合在酶的别构中心，负责调节酶促 反应的速度。
（2）正效应物：指效应物的结合使酶活性升高，也 称别构激活剂。
（3）负效应物: 指效应物的结合使酶活性降低，也称 别构抑制剂。
第三章 酶学
（Chemistry of Enzyme）
八、酶活性的调节
（一）酶活性的调节方式
1、通过改变酶的数量和分布来调节酶的活性
2、通过改变细胞内已有的酶分子的活性来 调节酶的活性
（1）改变酶的结构（别构调节、可逆的共价修 饰调节、酶原激活等） （2）通过直接影响酶与底物的相互作用来调节 酶的活性（竞争性抑制剂等）
的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结 合，从而改变酶的活性，此过程称为共价修饰。
常见类型：磷酸化与脱磷酸化（最常见） 乙酰化和脱乙酰化 甲基化和脱甲基化 腺苷化和脱腺苷化 -SH与-S-S互变
（四）酶原及酶原激活
酶原(zymogen)：有些酶（如消化系统中的各种
蛋白酶）以无活性的前体形式合成和分泌，然后 输送到特定部位；当功能需要时，经特异性蛋白 酶的作用转变为有活性的酶而发挥作用。这些不
抗体酶（abzyme）：是具有催化能力的免疫球 蛋白，又称为催化性抗体。

（三）同工酶
定义：
指能催化相同的化学反应，但酶本身的分 子结构组成、理化性质、免疫功能和调控特 性等方面有所不同的一组酶。
在同一种属中由不同基因或等位基因编码 的多肽链组成的单体、纯聚体或杂交体。
（三）核酶的研究意义与应用前景
RNA既能携带遗传信息 又有生物催化功能。
——RNA可能早于蛋白质和DNA， 是生命起源中首先出现的生物大分子
切割癌基因、致病病毒基因
九、核酶、抗体酶与同工酶
（ （一二））核抗酶体酶
1986年Schultz和Lerner等人研制成工抗体酶 （abzyme），这一研究成果对酶学研究具有重 要的理论意义和广泛的应用前景。