化学生物学-第三章-酶.ppt

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,一、酶的概念,目前将生物催化剂分为两类,酶、核酶（脱氧核酶）,酶是一类由,活细胞,产生的，,对其,特异底物,具有,高效催化作用,的,蛋白质,。,1,酶学研究,简史,公元前两千多年，我国已有酿酒记载。,一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。,1877年，Kuhne首次提出,Enzyme,一词。,1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。,1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。,1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性，提出,核酶(ribozyme),的概念。,1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为,脱氧核酶(deoxyribozyme),。,2,酶是生物催化剂,酶是活细胞产生的一类具有催化功能的生物分子，所以又称为生物催化剂(b,iocatalysts）,绝大多数的酶都是蛋白质。,酶催化的生物化学反应，称为酶促反应（,Enzymatic reaction）。,在酶的催化下发生化学变化的物质，称为底物（,substrate）。,3,6,2 转移酶 Transferase,转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。,7,8,3 水解酶 hydrolase,水解酶催化底物的加水分解反应。,主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。,例如，脂肪酶,(Lipase),催化的脂的水解反应：,9,10,4 裂解酶 Lyase,裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。,主要包括醛缩酶及脱氨酶等。,AB,A+B,11,5 异构酶 Isomerase,异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。,常见的有消旋和变旋、醛酮异构、顺反异构和变位酶类,12,6,合成酶 Ligase or Synthetase,合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N 以及C-S 键的形成反应。这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。,A+B+ATP+H-O-H=A,B+ADP+Pi,例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。,丙酮酸 +,CO,2,草酰乙酸,13,三、酶的化学本质,一、蛋白质,二、核酸,14,单体酶(monomeric enzyme)：,由,单条肽链,构成,仅具有三级结构的酶。,寡聚酶(oligomeric enzyme)：,由,多个相同或不同亚基,以非共价键连接组成的酶。,多酶体系（multienzyme system)：,由,几种不同功能的酶,彼此聚合形成的多酶复合物。,15,(multienzyme system)：,由,几种不同功能的酶,彼此聚合形成的多酶复合物。,多酶体系,16,酶的分子组成,蛋白质部分：酶蛋白(apoenzyme),辅助因子,(cofactor),金属离子,小分子有机化合物,全酶,(holoenzyme),单纯酶,(,simple enzyme),结合酶,(conjugated enzyme),17,*各部分在催化反应中的作用,酶蛋白,决定反应的,特异性,辅助因子,决定反应的,种类与性质,金属酶,(,metalloenzyme,),金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。,金属激活酶,(metal-activated enzyme),金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。,18,金属离子的作用,稳定酶的构象；,参与催化反应，传递电子；,在酶与底物间起桥梁作用；,中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。,小分子有机化合物,的作用,在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。,19,小分子有机化合物在催化中的作用,辅酶,前体维生素,功能,全酶,NAD,+,（辅酶I）NADP+(辅酶II),B,5,（烟酰胺）,传递质子和电子,脱氢酶,FAD和EMN（黄素辅酶）,B,2,（核黄素）,传递质子和电子,脱氢酶,TPP（硫胺素焦磷酸酯,B,1,（硫胺素）,基团转移,脱羧酶,四氢叶酸(THFA),B,11,(叶酸),一碳基团转移,合成酶,辅酶A,B,3,(泛酸),酰基转移,合成酶,生物素,B,7,(生物素),CO,2,转移,羧化酶,磷酸吡哆素,B,6,（吡哆素）,转氨基,转氨酶,辅酶B,12,B,12,（钴维素）,异构化,变位酶,硫辛酸,传递氢和转移乙酰基,丙酮酸脱氢酶系,泛醌（辅酶Q）,传递质子和电子,氧化-还原酶,20,辅助因子分类,（按其,与酶蛋白结合的紧密程度,）,辅酶(coenzyme):,与酶蛋白结合,疏松，可用,透析或超滤的方法除去。,辅基(prosthetic group):,与酶蛋白结合,紧密，,不,能用,透析或超滤的方法除去,。,21,辅酶的作用1,参与基团的转移:,氨基,-,磷酸吡哆醛,(,Vit,B6),羧基,-,生物素,(biotin),、维生素,K,一碳单位,-,四氢叶酸,(folic acid),甲基,-,维生素,B,12,酰基,-,辅酶,A,、,硫辛酸,22,辅酶的作用 2,质子（氢原子）转移,:,FAD,+,FADH,2,NAD,+,NADH+H,+,NADP,+,NADPH+H,+,23,辅酶在酶促反应中的作用特点,辅酶在催化反应过程中，直接参加了反应。,每一种辅酶都具有特殊的功能，可以特定地催化某一类型的反应。,同一种辅酶可以和多种不同的酶蛋白结合形成不同的全酶。,一般来说，全酶中的辅酶决定了酶所催化的类型（反应专一性），而酶蛋白则决定了所催化的底物类型（底物专一性）。,24,四、酶的结构与功能的关系,25,酶的活性中心,酶的活性中心,26,必需基团,(essential group),酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。,27,活性中心内的必需基团,结合基团,(,binding group,)与底物相结合,催化基团,(c,atalytic group)催化底物转变成产物,活性中心外的必需基团,位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。,28,或称,活性部位,(active site)，指,必需基团在一级结构上可能相距遥远，但在空间结构上彼此靠近，组成具有,特定空间结构的区域,，能,与底物特异结合,并,将底物转化为产物,。,酶的活性中心(active center),29,活性中心内的必需基团,结合基团,(,binding group,),与底物相结合,催化基团,(c,atalytic group),催化底物转变成产物,位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。,活性中心外的必需基团,30,结合部位 Binding site,酶分子中与底物结合的部位或区域一般称为结合部位。,31,酶与底物的结合部位,32,催化部位,catalytic site,酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化位点,。,通常将酶的结合部位和催化部位总称为酶的活性部位或活性中心。,结合部位决定酶的专一性，,催化部位决定酶所催化反应的性质。,33,酶活性中心的必需基团,主要包括：,亲核性基团：丝氨酸的羟基，半胱氨酸的巯基和组氨酸的咪唑基。,34,35,五、酶促反应的特点,The C,haracteristic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction,36,酶与一般催化剂的共同点,在反应前后没有质和量的变化；,只能催化热力学允许的化学反应；,只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。,37,（一）酶促反应具有高效性,一、酶促反应的特点,酶的催化效率通常比非催化反应高,10,8,10,20,倍，比一般催化剂高,10,7,10,13,倍。,酶的催化不需要较高的反应温度。,酶和一般催化剂加速反应的机理都是降低反应的活化能,(activation energy),。,酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能。,38,反应总能量改变,非催化反应活化能,酶促反应,活化能,一般催化剂催,化反应的活化能,能,量,反 应 过 程,底物,产物,酶促反应活化能的改变,活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。,39,一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为,酶的特异性或专一性,。,*酶的特异性(specificity),（二）酶促反应具有高度的特异性,40,分类：,绝对特异性(absolute specificity)：,只能作用于,特定结构的底物,，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物,。,相对特异性(relative specificity)：,作用于,一类化合物或一种化学键,。,立体结构特异性(,stereo specificity),：,作用于,立体异构体,中的一种。,旋光异构特异性,几何异构特异性,41,立体异构特异性,旋光异构特异性：,例如：,L-,乳酸脱氢酶,丙酮酸,L-,乳酸,D-,乳酸脱氢酶,丙酮酸,D-,乳酸,42,酵母中的酶,D-,型葡萄糖 发酵,酵母中的酶,L-,型葡萄糖 发酵,L-精氨酸酶,L-精氨酸 L-鸟氨酸+尿素,D-精氨酸,43,立体异构特异性,几何异构特异性,延胡索酸酶,反丁烯二酸 苹果酸,延胡索酸酶,顺丁烯二酸,44,（三）酶促反应的可调节性,对酶生成与降解量的调节,酶催化效力的调节,通过改变底物浓度对酶进行调节等,酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。其中包括三方面的调节。,45,六、酶促反应的机理,（一）锁匙学说,认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样,46,六、酶促反应的机理,诱导契合学说,*诱导契合假说(induced-fit hypothesis),酶底物复合物,E+S,E+P,ES,酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合假说,。,47,E+S,P+E,ES,能量水平,反应过程,G,E,1,E,2,48,酶-底物复合物的形成,在底物S与酶E结合之前，二者均处于自由运动状态，在结合过程中，由于底物与酶分子的相互作用产生结合能，结合后，形成高度有序、底熵的复合物,49,脱溶剂化作用,在酶-底物复合物ES形成过程中，酶分子活性中心结合的水分子和底物分子结合的水分子相继发生脱溶剂化作用，脱溶剂化作用增加了ES复合物的能量，使其更活泼而容易反应。,50,静电不稳定作用,当底物进入酶的活性中心时，底物分子的带电荷基团被迫与酶活性中心的电荷相互作用，导致静电不稳定作用，底物分子发生扭曲、形变，从而引起反应加速进行。,51,52,（三）与酶的高效率催化有关的机制：,1.,邻近效应与定向排列,2.,多元催化,：,酸碱催化,3.,表面效应,：防止底物与酶之间形成水化膜,53,1.趋近效应和定向效应,底物在活性中心聚集，局部微环境浓度,催化基团定向催化反应,54,接受质子：,碱,提供质子：,酸,酶活性中心的某些基团可作为质子的供体或受体，从而对底物进行酸碱催化,如组氨酸的咪唑基,解离常数为,6.0,，在生理,pH,下酸碱形式均可存在，很活跃,酸碱催化,可参与多种反应，如多肽的水解、酯类的水解、磷酸基的转移,2.多元催化（,multielement catalysis）,55,酶活性中心,疏水性“口袋”,防止底物与酶之间形成水化膜,有利底物与酶密切接触,3.表面效应(surface effect),56,七、酶促反应动力学,Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction,57,概念,研究各种因素对,酶促反应速度,的影响，并加以定量的阐述。,影响因素包括有,酶浓度、底物浓度、,pH,、,温度、,抑制剂、激活剂等。,研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。,58,一、底物浓度对反应速度的影响,单底物、单产物反应,酶促反应速度一般在规定的反应条件下，,用,单位时间,内,底物的消耗量,和,产物的生成量,来表示,反应速度取其,初速度,，即底物的消耗量很小（一般在,5,以内）时的反应速度,底物浓度远远大于酶浓度,研究前提,E+S,k,1,k,2,k,3,ES,E+P,59,在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈,矩形双曲线关系,。,60,当底物浓度较低时,反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。,S,V,Vmax,61,随着底物浓度的增高,反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。,S,V,Vmax,62,当底物浓度高达一定程度,反应速度不再增加,达最大速度;反应为零级反应,S,V,Vmax,酶被底物饱和,63,底物对酶促反应的饱和现象：,64,（一）米曼氏方程式,中间产物,酶促反应模式中间产物学说,E+S,k,1,k,2,k,3,ES,E+P,65,1913,年Michaelis和Menten提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即米曼氏方程式，简称,米氏方程式,(Michaelis equation)。,S：,底物浓度,V：,不同S时的反应速度,Vmax：,最大反应速度(maximum velocity),m：,米氏常数(Michaelis constant),V,max,S,K,m,+S,66,米-曼氏方程式推导基于两个假设：,E与S形成ES复合物的反应是快速平衡反应，而ES分解为E及P的反应为慢反应，反应速率取决于慢反应,。,即,V,k,3,ES (1),S的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的初始阶段，S的浓度可认为不变即,SS,t,。,67,2稳态的概念介入米氏方程式的推导过程,稳态：,是指ES的生成速率与分解速率相等，即 ES恒定。,k,1,(E,t,ES)S,k,2,ES+,k,3,ES,k,2,+,k,3,K,m,（米氏常数）,k,1,令：,则(2)变为:,(E,t,ES)S,K,m,ES,(2),(E,t,ES)S,k,2,+,k,3,ES,k,1,整理得：,68,将(3)代入(1)得,k,3,E,t,S,K,m,+S,(4),V,当底物浓度很高，将酶的活性中心全部饱和时，即,E,t,ES，,反应达最大速率,V,max,k,3,ES,k,3,E,t,(5),ES,E,t,S,K,m,+S,(3),整理得:,将(5)代入(4)得米氏方程式：,V,max,S,K,m,+S,V,69,当,V=V,max,/,2,时,K,m,值的推导,K,m,S,K,m,值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。,2,K,m,+S,V,max,V,max,S,V,max,V,S,K,m,V,max,/2,V,max,S,K,m,+S,70,（二）K,m,与V,max,的意义,K,m,值,K,m,等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。,意义：,a),K,m,是酶的特征性常数之一；,Km 只与酶的性质有关,与酶的浓度无关,b),K,m,可近似表示酶对底物的亲和力,（反比）,c),同一酶对于不同底物有不同的Km值。,确定最合适底物或天然底物,71,K,m,是酶的特征性常数,在酶的结构、溶液pH、温度等条件不变的情,况下，酶促反应底物的,K,m,不因反应中酶浓度的改,变而不同。,同一酶对其所催化的不同底物有不同的,K,m,；,不同酶对同一底物也有其各自的,K,m,。,K,m,的范围多在10,-6,10,-2,mol/L之间。,72,6.0,10,3,己-N-乙酰2葡萄糖胺,溶菌酶,2.5,10,2,H,2,O,2,过氧化氢酶,4.0,10,3,D-乳糖,-,半乳糖苷酶,2.5,10,3,N-苯甲酰酪氨酰胺,1.08,10,1,甘氨酰酪氨酰甘氨酸,胰凝乳蛋白酶,2.6,10,2,HCO,3,碳酸酐酶,1.5,10,3,D-果糖,5,10,5,D-葡萄糖,4,10,4,ATP,己糖激酶（脑）,K,m,（mol/L）,底物,酶,一些酶的底物的,K,m,73,K,m,在一定条件下可表示酶对底物的亲和力,k,1,K,m,=,k,2,+,k,3,当,k,3,E时，V,max,=k,3,E,酶浓度对反应速度的影响,83,A：底物浓度曲线，其中，E,1,E,2,E,3,。从图中可知，,E的变化不影响酶促反应的,K,m,。,B：反应速率对酶浓度作图，,V与E呈直线关系。,84,双重影响,温度升高，酶促反应速度,升高,；,温度升高,10,o,C,反应速度增加一倍,由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度,降低,。,三、温度对反应速度的影响,酶,活,性,0.5,1.0,2.0,1.5,0 10 20 30 40 50 60,温度 C,温度对淀粉酶活性的影响,85,最适温度,(,optimum temperature,),：,酶促反应速度最快时的环境温度。,温血动物：,35,40,Taq,DNA,聚合酶：,70,75,可耐受,100,高温,此酶是从水生栖热菌,Thermus,Aquaticus,（,Taq,）中分离出的热稳定性,DNA,聚合酶，用于,PCR,反应。,86,低温的作用,:,贮存生物制品、菌种等,低温时由于活化分子数目减少，反应速度降低，但温度升高后，,酶活性又可恢复,。,临床上的低温麻醉,减少组织细胞的代谢程度，使机体耐受手术时氧和营养物质的缺乏,87,四、pH对反应速度的影响,解离状态：,蛋白质的极性基团,辅助因子的荷电状态,底物的解离状态,而不同的解离状态或直接影响酶与底物的结合,或影响酶的空间结构,从而改变酶的活力,88,最适,pH (optimum pH),：,酶催化活性最大时的环境,pH,。,多数酶：,7.0,左右,胃蛋白酶：,1.8,肝精氨酸酶：,9.8,0,酶,活,性,pH,pH对某些酶活性的影响,胃蛋白酶,淀粉酶,胆碱酯酶,2,4,6,8,10,选择合适的缓冲液保持酶的相对稳定和保持高活性,89,五、抑制剂对反应速度的影响,酶的抑制剂,(inhibitor),凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂。,区别于酶的变性,抑制剂对酶有一定选择性,引起变性的因素对酶没有选择性,90,抑制作用的类型,不可逆性抑制(,irreversible inhibition,),可逆性抑制(,reversible inhibition,)：,竞争性抑制,(competitive inhibition),非竞争性抑制,(non-competitive inhibition),反竞争性抑制,(uncompetitive inhibition),91,(一),不可逆性抑制作用,*概念,抑制剂通常以,共价键,与,酶活性中心的必需基团,相结合，使酶失活。,*举例,有机磷化合物,羟基酶,解毒-解磷定(PAM),重金属离子及砷化合物,巯基酶,解毒-二巯基丙醇(BAL),92,有机磷化合物,路易士气,失活的酶,羟基酶,失活的酶,酸,巯基酶,失活的酶,酸,BAL,巯基酶,BAL与砷剂结合物,93,（二）可逆性抑制作用,*概念,抑制剂通常以,非共价键,与,酶或酶-底物复合物,可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；,抑制剂可用透析、超滤等方法除去。,竞争性抑制,非竞争性抑制,反竞争性抑制,*类型,94,.竞争性抑制作用,反应模式,定义,抑制剂与底物的,结构相似,，能与底物,竞争酶的活性中心,，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作用。,95,SI：,高浓度的底物可解除抑制,96,特点,无抑制剂,抑制剂,1/V,1/S,竞争性I往往是酶的,底物结构类似物,；,抑制剂与酶的结合部位与底物与酶的,结合部位相同,酶的活性中心,抑制作用可以被,高浓度的底物,减低以致消除；,(表观）,Km值增大，Vm值不变,97,*举例,丙二酸,与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶,琥珀酸,琥珀酸脱氢酶,FAD,FADH,2,延胡索酸,98,磺胺类药物,的抑菌机制,与,对氨基苯甲酸,竞争,二氢叶酸合成酶,二氢蝶呤啶 对氨基苯甲酸 谷氨酸,二氢叶酸,合成酶,二氢叶酸,人体细胞的叶酸由食物获得，不受磺胺类药物的抑制,99,2.非竞争性抑制,*反应模式,E+S,ES,E+P,+,S,S,+,S,S,+,ESI,EI,E,ES,E,P,+,I,E,I,+S,E,I,S,+,I,I与酶的活性中心,外,的位点结合,100,非竞争性抑制的特点：,非竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；,抑制剂与酶的活性中心外的位点结合；,抑制剂对酶与底物的结合无影响，故底物浓度的改变对抑制程度无影响；,抑制程度取决于抑制剂的浓度,动力学参数：,Km,值不变，,Vm,值降低,。,101,抑制剂,1/V,1/S,无抑制剂,102,.反竞争性抑制,*反应模式,E+S,E+P,ES,+,I,ES,I,+,+,E,S,ES,ESI,E,P,抑制剂,不能与游离酶,结合，但可,与,ES,复合物结合,103,反竞争性抑制的特点：,反竞争性抑制剂的化学结构不一定与底物的分子结构类似；,抑制剂与底物可,同时,与酶的不同部位结合；,必须有底物存在,，抑制剂才能对酶产生抑制作用；,抑制程度随底物浓度的增加而增加；,抑制程度取决与抑制剂的浓度及底物的浓度,动力学参数：,Km,减小，,Vm,降低,。,104,抑制剂,1/V,1/S,无抑制剂,105,各种可逆性抑制作用的比较,动力学参数,表观,Km,K,m,增大,不变,减小,最大速度,V,max,不变,降低,降低,林,-,贝氏作图,斜率,K,m,/,V,max,增大,增大,不变,纵轴截距,1/V,max,不变,增大,增大,横轴截距,-,1/K,m,增大,不变,减小,与,I,结合的组分,E,E,、,ES,ES,作用特征,无抑制剂,竞争性抑制,非竞争性抑制,反竞争性抑制,106,六、激活剂对反应速度的影响,激活剂,(activator):,使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。,必需激活剂,(essential activator),非必需激活剂,(non-essential activator),107,金属离子：,K+、Na+、Mg2+、Cu2+、Mn2+、Zn2+、Se3+Co2+、Fe2+,阴离子：,Cl-、Br,有机分子,还原剂：抗坏血酸、半胱氨酸、谷胱甘肽,金属螯合剂：EDTA-,这些离子可与酶分子上的氨基酸侧链基团结合，可能是酶活性部位的组成部分，也可能作为辅酶或辅基的一个组成部分起作用,108,八、酶的制备,酶的分离纯化：,1、基本原则,：提取过程中避免酶变性而失去活性；防止强酸、强碱、高温和剧烈搅拌等；要求在低温下操作，加入的化学试剂不使酶变性，操作中加入缓冲溶液.,2、基本操作程序,：,选材,：微生物（微生物发酵物:胞内酶，胞外酶），动物（动物器脏：消化酶，血液：SOD酶，尿液：尿激酶等）,植物（木瓜蛋白酶，菠萝蛋白酶等）。,抽提,：加入提取液提取。胞内酶先要进行细胞破碎（机械研磨，超声波破碎，反复冻融或自溶等），,分离,：先进行净化处理（过滤，絮凝，离心脱色），再采用沉淀法分离（盐析法，有机溶剂沉淀法，超离心等）。,纯化,：可采用离子交换层析，凝胶过滤，液相色谱，亲和色谱和超滤等方法。,109,同工酶,*定义,同工酶(isoenzyme),是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。,110,国际生化学会：,由,不同基因或者等位基因,编码的多肽链,由,同一基因编码,，,生成不同的mRNA,翻译而来的,不包括,翻译水平修饰所形成的多分子形式,同工酶：,通常存在于同一种属或者同一个体的不同组织或者细胞的不同亚细胞结构中,111,模拟酶,模拟酶是根据酶的作用原理，利用有机化学合成方法，人工合成的具有底物结合部位和催化部位的非蛋白质有机化合物。,112,九,酶的调节,The Regulation of Enzyme,113,酶活性的调节（快速调节）,酶含量的调节（缓慢调节）,调节方式,调节对象：,关键酶,114,变构效应剂,(,allosteric,effector,),变构激活剂,变构抑制剂,变构调节,(,allosteric,regulation),变构酶,(,allosteric,enzyme),变构部位,(,allosteric,site),一些代谢物可与某些酶分子,活性中心外,的某部分可逆地结合，使,酶构象改变,，从而改变酶的催化活性，此种调节方式称,变构调节,。,（一）变构酶通过变构调节酶的活性,一、调节酶实现对酶促反应速率的快速调节,115,变构酶常为多个亚基构成的寡聚体，具有协同效应。,变构激活,变构抑制,变构酶的形曲线,S,V,无变构效应剂,酶的变构调节是体内代谢途径的重要快速调节方式之一,。,116,（二）酶的化学修饰调节是通过某些化学基团与酶的共价结合与分离实现的,在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上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。,共价修饰,(covalent modification),117,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,常见类型,酶的化学修饰是体内快速调节的另一种重要方式,。,118,酶的磷酸化与脱磷酸化,-,OH,Thr,Ser,Tyr,酶蛋白,H,2,O,Pi,磷蛋白磷酸酶,ATP,ADP,蛋白激酶,Thr,Ser,Tyr,-,O-PO,3,2-,酶蛋白,119,有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。,在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。,（三）酶原的激活使无活性的酶原转变成有催化活性的酶,酶原,(zymogen),酶原的激活,120,酶原激活的机理,酶 原,分子构象发生改变,形成或暴露出酶的活性中心,一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽,在特定条件下,121,赖,缬,天,天,天,天,甘,异,赖,缬,天,天,天,天,缬,组,丝,S,S,S,S,46,183,甘,异,缬,组,丝,S,S,S,S,肠激酶,胰蛋白酶,活性中心,胰蛋白酶原的激活过程,122,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。,123,二、酶含量的调节包括对酶合成与分解速率的调节,诱导作用,(induction),阻遏作用,(repression),（一）酶蛋白合成可被诱导或阻遏,124,溶酶体蛋白酶降解途径（不依赖,ATP,的降解途径）,非溶酶体蛋白酶降解途径（又称依赖,ATP,和泛素的降解途径）,（二）酶降解的调控与一般蛋白质降解途径相同,125,