13 酶活力的调节

强烈抑 制3种酶
例4
化合物结构与S结构不相似，也表现竞争性抑制： 醇脱氢酶 腺苷酸激酶
（—） 水杨酸
NADH（底物）
ATP(底物)
实验证明，水杨 酸能结合在 NAD/ATP的位点 上。
与上述2种底物不相似，但有抑制作用
结论：
1.抑制剂和底物结构相似并不是竞争性抑制唯一的特点； 2. 抑制剂连接在和S相同的活性中心位点，引起Km升高， Vm不变，才是竞争性抑制的最重要的特征。
别位抑制
I结合在E活性中心以外， 通过改变E的 空间构象影响酶活。 （如别构抑制作用。）
二、可逆同位抑制
P267
竞争性抑制 反竞争性抑制 非竞争性抑制 混合性抑制
用动力学方法将可逆 同位抑制分为4类
（一）抑制动力学通用公式
E+S ES
Ks
E + P
只有ES复合物产生P；
Ks是ES→E+S的解离常数；
在骨骼肌和心 肌中能源的经 济利用有特别 重要的意义。
（PFK－1）
◇丙酮酸激酶 （PK）
_ ATP
磷酸化
线粒体合成 的ATP逸出线 粒体
◇异柠檬酸脱氢酶
＋
ADP
可转变成ATP, ADP/AMP含量降低
AMP
（二） 氨基酸代谢中的别构调节
例 假念珠菌
天冬氨酸
天冬氨酸激酶（ASPK） 同型丝氨酸脱氢酶 （HSDH） － － 苏氨酸 苏氨酸脱氢酶（TDA） 异亮氨酸 －
（一）天冬氨酸转氨甲酰酶(ATC) Asp
ATC + ATP
P279
A
E1
＋ATP
＋CTP
B
E2
_
C
E3
CTP 嘧啶核苷酸合成
图 天冬氨酸转氨甲酰酶的别构效应
四、别构酶的模式
1.齐变模式 (MWC模式) 别构酶的亚基 有2种构象状态
P280
R (松驰态) T （紧密态）
主要与底物或激活剂结合, 有同促和异促正协同效应。 主要与抑制剂结合, 有异促负协同效应。
乒乓机制：Q与 E`或 P与E → 如： 乳酸脱氢酶（LDH,心肌型）
“ 死 亡” 终 产 物
丙酮酸是该酶的抑制剂，因丙酮酸－NAD－LDH形成三联复 合物，是死亡终产物。
第二节 酶的别构调节 P276
目前发现，约有1/3的酶，其动力学不符合米氏方程。 60年代，Jacob和Monod提出别构酶的理论：不像底物的反
竞争性抑制 非竞争性抑制
胆红素 己烷谷胱甘肽
（六）三类主要可逆抑制的比较
◇ 表13－2
P274
三类主要可逆性抑制的动力学比较
◇ 三类主要可逆性抑制的双倒数图比较
竞争性抑制
非竞争性抑制
反竞争性抑制
◇双底物反应中同位可逆抑制剂的抑制类型
三、底物抑制和产物抑制 P275
（一）底物的抑制
◇现象： v 随[S]增加到一定程度后，v反而下降。 ◇双倒数图：v形曲线
脂肪酸
柠檬酸
TCA循环
a-酮戊二酸
2.糖酵解和糖异生中的关键酶的调节
G
糖 异 生
1,6－二磷酸酯酶－1 (FDP酶－1)
+
-
ATP AMP
+
果糖－6－磷酸激酶 （PFK-1）
有氧 氧化
ATP、CO2、H20
通过调节酶活性，影响代谢途径的速度，有利于节约能源。
3.巴斯德效应和别构调节
巴斯德效应: P282 ◇己糖激酶 （HK） ◇磷酸果糖激酶－1 _ G-6-P
P268
E+S
ES Ks
E + P
I与S对E的结合有竞争作用， E只能结合二者之一；
+ I Ki EI
有I 时，形成EI； [I]越大，[ES]、P 越少；
不能形成E-I-S三联复物；
Ki`和Ks`的值无穷大∞。
增加[S]，ES增加；
[S]足够大，I 不表现抑制作 用。
2.速度公式和双倒数图
P269
P 270
I 的化学结构与S相似，能结合在酶活性中心的底物结 合位点，从而阻断S与E结合。（最主要）
例1
化合物的结构和底物相似：
酪氨酸蛋白激酶 （TPK）
底物 底物类似物
L－酪氨酸 L－氮酪氨酸
可能用于抑制有TPK活力的 生长因子受体，用于恶性 肿瘤治疗。
例2
化合物平面结构和S不类似，但立体构象十分相象 ：
乌本苷
（非竞争性抑制剂）
广谱抑制剂， 但对丝/苏蛋白 激酶的抑制作 用大于酪氨酸 蛋白激酶
例4
在双底物的随机机制中，一个底物的竞争性抑制 剂常是另一底物的非竞争性抑制剂。 谷胱苷肽转移酶（胎盘）
谷胱甘肽 （S1）
非竞争性抑制 竞争性抑制
胆红素 己烷谷胱甘肽
1－氯－2，4二硝基苯 （CDNB） （S2）
第十三章 酶活力的调节
第一节 第二节 酶的抑制作用 别构酶的调节
P266
酶活力调节 的2条途径
调节酶蛋白的合成（慢调）
调节酶分子的催化效率（快调） 改变Vm或Km Km主要改变酶和底物的 亲和力，影响反应速度 Vm主要改变Ko(kcat)， 即改变酶的转换率（TN）
增加 / 降低酶活性 激活剂 抑制剂
转肽酶
肽多糖 末端D－丙氨酰－D丙氨酸 （S）
肽－肽交联
革兰氏阳性菌 的外壁肽多糖
青霉素－（6氨基青霉烷酸） （立体构象相似S）
阻断肽多糖的合成， 达到杀菌目的。
例3
化合物与过渡态（S＋）类似，竞争作用更大 ：
丙酮酸羧化酶
草酰乙酸脱羧酶 乳酸脱氢酶
－
烯醇式丙酮酸
（共同的过渡态）
草酸
（过渡态类似物）
◇以[S]对v作图：钟形双曲线
◇原因：过量S的抑制作用。[S]过高，生成的ES进一步形成 ES2,后者中底物的定向位置不正常，不能形成产物。 图13－4 单底物反应中底物抑制作用示意图 ◇类似反竞争性抑制(单底物) 若把第二分子过剩的S看作
能和ES结合的抑制剂，则底物抑制类似反竞争性抑制。 ◇类似竞争性抑制作用（双底物） 如:
有[I] 无[I]
1/ Km(1+[I]/Ki)
与无抑制剂的速度公式比较：
表观Km大于无I；（与S亲和力减小）
当[S]无限大时， Km(1+[I]/Ki)忽略不计，v=Vm ； (最大反应速度不变) 双倒数图特点：
有I，直线斜率增大；[I]越大，斜率越大；
无论有无I存在，各线相交于纵轴。
3.竞争性抑制的机制
见讲义
例 1
黄嘌呤氧化酶
引起
黄嘌呤
（S）
尿酸
（P）
痛风症
别嘌呤醇
（S及 竞争性抑制剂）
别黄嘌呤
（非竞争性抑制剂）
双重抑制是别嘌呤醇治疗痛风症的原理。
例 2 Na+-K+-ATP酶（钠泵） Na+、K+、 ATP （S） 例 3 蛋白激酶 ATP （S） 黄酮类衍生物 （槲皮素）
（非竞争性抑制剂）
P270 表13－1 某些药物或其代谢物对酶的竞争性抑制
(三) 反竞争性抑制作用 1.特点
I 只能与ES结合而不能 与游离E结合； ESI不能形成P；
P272
Ks
Kcat
Ki`
Ki值为∞。
2.速度公式和双倒数作图
3.举例
G－6－P
（S）
碱性磷脂酶C（胎盘）
L－苯丙氨酸
（反竞争性 I）
β－萘酚磷酸酯 （S）
天冬氨酸转氨酶
丙氨酸转氨酶
a－酮戊二酸浓度高，
对酶产生竞争性抑制
（二）产物的抑制
E + S ES
P276
EP
E + P
在双底物双产物反应中，产物还可以和反应历程的不同酶 复合物结合，如： 有序机制： P+E → PE
P/Q
随机机制：
→
Baidu Nhomakorabea
EAP/EAQ
→ EAP/EAQ 与EBP/EBQ 复合物
P/Q 与 EA/EB
馈调节现象称为别构效应。这种酶称为别构酶
(Allosteric enzyme)。 一、别构酶的组成和协同效应 （一） 别构酶的组成
寡聚酶
催化部位 （与底物结合）
调节（别构）部位 （与调节物结合） 激活剂 / 抑制剂
（二）别构酶的协同效应
1.同促效应、异促效应
P276
相同：同促效应（homotropic effect）
（T）4
→（T）3（RS）1 →（T）2（RS）2 → （T）1（RS） → （RS）4 Ki Ki Ki Ki
S
S
S
S
五、别构效应和代谢调节
（一）糖代谢中的别构调节
P281
1.乙酰辅酶A对糖氧化和异生的双向调节
葡萄糖
糖异生作用 有氧氧化
丙酮酸
丙酮酸羧化酶
＋ 草酰乙酸
乙酰辅酶A
丙酮酸脱氢 — 脂肪酸β氧化 酶
酶的失活 (inactivation)
去激活作用(deactivation)
一、抑制作用的分类
P267
I与酶活性中心必需基团以共价键结合, 不能用透析方法去除。 I与E的活性中心基团以非共价键结合, 可以用透析方法去除。
不可逆抑制
分 类
可逆性同位抑制
同位抑制 I—E结合或 I-S-E结合， 从而阻止S→P。 （I与E结合的 部位与S相似。）
◇根据配体性质
不同：异促效应（heterotropic effect）
2.正协同效应、负协同效应
◇根据配体结
正协同效应（positive cooperative effect）
合后对后继 配体的影响
负协同效应（negative cooperative effect）
3.正负协同效应的鉴别
1）v对[S]作图
+
I
Ki
+
I
Ki`
Ks`是EIS→EI+S的解离常数； Ki是EI →E+I 的解离常数； Ki`是EIS →ES+I 的解离常数；
EI + S
Ks`
EIS
根据米氏公式，推倒得：
可逆同位抑制通式：P268
（13）米氏式 （14）双倒数式
4种抑制作用的不同，仅在于Ki和Ki`两个数值不同。
（二）竞争性抑制作用 1.特点
(T)4
4S
(RS)4
所有亚基可全同处于R或T 状态，不可能有杂交体。 由 R 转变。 T能协调地一齐
2. 序变模式 （KNF模式）
P281
◇无S或效应剂时，酶分子主要为T态，T态和R态并不处
于平衡状态；
◇有S或效应剂时，诱导T态转变为R态，亚基是按顺序逐 个由T转变为R。 ◇S和效应剂 可以是正协同效应，也可以是负协同效应。
2）双倒数作图
3）Hill作图
斜率n；协同系数nH
P278图13－5 动力学作图法鉴别协同效应
二、别构酶的效应剂
P278
Vm变，Km不变
V型效应剂 效应剂 K型效应剂
Vm不变，Km变
效应剂结合在酶分 子活性中心以外的 部位，通过变构来 影响酶的活力。
可用动力学作图法
确定效应剂的类型
三、两个典型的别构酶
（三） 核苷酸代谢中的别构调节
Gln、ASP、CO2
P283
天冬氨酸转氨甲酰酶 （ATC）
＋
ATP
嘌呤核苷酸合 成的终产物
UMP
—
CTP 嘧啶核苷酸合 成的终产物
通过正、负反 馈调节，保持 两类核苷酸合 成的平衡。
磷脂酶C
磷脂酰肌醇－4， 5双磷酸（PIP2） （S） 新霉素 （反竞争性 I）
在双底物反应中，此类抑制作用较常见，
如：乒乓机制
（四）非竞争性抑制作用
1. 特点
P273
S和E或EI都能结合，亲和力相等；
I也能和E/ES结合，亲和力也相等；
即E与I或S的结合互不排斥、促进。
2. 速度公式和双倒数图
3.作用机制
不可逆抑制作用 金属离子 酶原激活 2大类抑制作用 别构调节 可逆抑制作用
第一节 酶的抑制作用
比较：
酶的抑制作用（inhebition）
P267
抑制剂直接与酶（必需 基团）发生作用，改变 构象，酶活降低。 酶蛋白变性引起。 引起此作用的化合物与 激活剂作用，而不直接 与酶作用。 如： 金属离子Mg是酶的激活 剂，而EDTA与Mg结合 后，导致酶活降低。