第10章酶的作用机制和酶的调节

1、The Mechanism and Regulation of Enzyme CatalysislEnzyme active siteEnzyme active sitelUnique characters of enzyme Unique characters of enzyme catalysiscatalysisl Factors effecting enzyme Factors effecting enzyme catalysiscatalysislRegulation of EnzymesRegulation of EnzymeslIsozymeIsozymel10.1 10.1 酶

2、的活性部位酶的活性部位lEnzyme active siteEnzyme active sitel10.1.1 10.1.1 酶活性部位的特点酶活性部位的特点l酶分子中直接和底物结合，并和酶催化作用直接酶分子中直接和底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位称为酶的有关的部位称为酶的活性部位活性部位(active site)(active site)或或活性中心活性中心(active center)(active center)lThe catalytic activity of enzymes depends on the integrity of their native protein co

3、nformation. lThe primary, secondary, tertiary, and quaternary structures of protein enzymes are essential to their catalytic activity. Native stateDenatured stateunfoldingrefoldingl一般是特异的一般是特异的氨基酸残基比较氨基酸残基比较集中的区集中的区域，即与酶活力直接相关的区域。域，即与酶活力直接相关的区域。l活性部位又分为：活性部位又分为：l1 1）结合部位结合部位（Binding site） -负责与底物负责与底

4、物 的结合，决定的结合，决定 酶的酶的专一性专一性。l2 2）催化部位催化部位( (Catalytic site) - -负责催化底负责催化底物键的断裂形成新键，决定酶的物键的断裂形成新键，决定酶的催化能催化能力力。酶的活性部位酶的活性部位Active siteBinding siteCatalytic siteBinding siteThe enzyme Dihydrofolate Reductase with its two substratesNADP+ (red) and tetrahydrofolate (yellow)Gly216Gly226Gly216Ser189Gly226Va

5、l216Thr226Ser189Binding siteThe binding site determines the substrate specificity of the enzymeElastase 弹性蛋白酶弹性蛋白酶Asp 102His 57 The catalytic site of Chymotrypsin （His 57, Asp 102, Ser 195）Catalytic site1. The active site takes up a relatively small part of the total volume of an enzyme. 2. The acti

6、ve site has three-dimensional structure which is formed by groups that come from different parts of the amino acid sequence.folding3. Active sites are clefts开裂开裂 or crevices裂缝裂缝. 4. Substrates are bound to enzymes by multiple weak attractions.5. The specificity of binding depends on the precisely de

7、fined arrangement of atoms in an active site. l酶的活性部位的共同点：酶的活性部位的共同点：l1 1）活性部位通常只占整个酶分子体积的）活性部位通常只占整个酶分子体积的1%-1%-l 2% 2%。酶分子的催化部位一般只有。酶分子的催化部位一般只有2323个氨个氨 l 基酸残基组成。基酸残基组成。l2 2）酶的活性部位是一个）酶的活性部位是一个三维实体三维实体。l3 3）酶的活性部位并不是和底物的形状正好互）酶的活性部位并不是和底物的形状正好互l 补的，而是在酶和底物结合的过程中，底物补的，而是在酶和底物结合的过程中，底物l 分子或酶分子，有时是两者

8、的分子或酶分子，有时是两者的构象构象同时发生同时发生l 了一定的了一定的变化变化后才互补的。后才互补的。酶的活性部位酶的活性部位l4）酶的活性部位是位于酶分子表面的一个裂缝(crevice)内,是相当疏水的区域,在裂缝内底物有效浓度可达到很高。l5）底物通过次级键较弱的力结合到酶上。l6）活性部位具有柔性或可运动性。酶的活性部位酶的活性部位l10.1.2 10.1.2 研究酶活性部位的方法研究酶活性部位的方法l10.1.2.1 10.1.2.1 酶分子侧链基团的化学修饰法酶分子侧链基团的化学修饰法l选择一种化合物，当其与被研究的酶作用时能选择一种化合物，当其与被研究的酶作用时能专门与专门与活性

9、部位氨基酸活性部位氨基酸残基残基侧链基团侧链基团共价结合，共价结合，然后将这个然后将这个带标记化合物的酶带标记化合物的酶水解，肽键被打水解，肽键被打开，但标记化合物共价键不被打开，因此可以开，但标记化合物共价键不被打开，因此可以分离得到带有分离得到带有标签标签的肽段，即可分析出活性部的肽段，即可分析出活性部位的氨基酸残基。位的氨基酸残基。l巯基、羟基、咪唑基、氨基、羧基和胍基巯基、羟基、咪唑基、氨基、羧基和胍基l化学修饰法有一定的缺陷：化学修饰有可能使化学修饰法有一定的缺陷：化学修饰有可能使活性部活性部位之外的某个氨基酸残基的侧链改变位之外的某个氨基酸残基的侧链改变，而影响酶分子，而影响酶分子

10、的正常结构，因而导致酶活性的丧失。的正常结构，因而导致酶活性的丧失。研究酶活性部位的方法研究酶活性部位的方法lA.A.非特异性共价修饰非特异性共价修饰l化学试剂已和活性部位基团结合的鉴别：化学试剂已和活性部位基团结合的鉴别：l一一. .酶活力的酶活力的丧失程度丧失程度和和修饰剂浓度修饰剂浓度成成一定的一定的比例比例关系。关系。l二二. . 底物底物或与活性部位结合的或与活性部位结合的可逆抑制剂可逆抑制剂可可保保 护共价修饰剂的抑制作用护共价修饰剂的抑制作用，此法不但可以肯定，此法不但可以肯定某种基团是必需基团，还可以确信此基团某种基团是必需基团，还可以确信此基团 位于酶的活性部位。位于酶的活性

11、部位。研究酶活性部位的方法研究酶活性部位的方法lB.B.特异性共价修饰特异性共价修饰l某一化学试剂专一地修饰酶活性部位的某一氨某一化学试剂专一地修饰酶活性部位的某一氨基酸残基，使酶失活。基酸残基，使酶失活。l二异丙基氟磷酸二异丙基氟磷酸(DFP)(DFP)能专一性地与能专一性地与酶活性部酶活性部位位的的丝氨酸残基的羟基丝氨酸残基的羟基共价结合，使酶活力丧共价结合，使酶活力丧失。失。l二异丙基磷酰化酶二异丙基磷酰化酶(DIP(DIP酶酶) )研究酶活性部位的方法研究酶活性部位的方法lDFPDFP一般不与蛋白质反应，也不与胰凝乳蛋白一般不与蛋白质反应，也不与胰凝乳蛋白酶原和变性的胰凝乳蛋白酶反应，

12、它也不和天酶原和变性的胰凝乳蛋白酶反应，它也不和天然胰凝乳蛋白酶活性部位然胰凝乳蛋白酶活性部位SerSer195195以外的以外的2727个个SerSer结合，可见结合，可见活性部位活性部位SerSer处于一个特殊的结构处于一个特殊的结构中，对中，对DFPDFP敏感。敏感。l对含有对含有DFPDFP集团的片段进行分析，不仅知道该集团的片段进行分析，不仅知道该酶活性部位附近的氨基酸顺序，也可得知酶活性部位附近的氨基酸顺序，也可得知DIPDIP标记在该酶分子的标记在该酶分子的SerSer195195残基上。残基上。研究酶活性部位的方法研究酶活性部位的方法lC. C. 亲和标记亲和标记(affini

13、ty labeling)(affinity labeling)法法 l合成与合成与底物结构相似底物结构相似的的共价修饰剂共价修饰剂。l一一. .可以较专一地引入酶的活性部位，接近底可以较专一地引入酶的活性部位，接近底物结合位点。物结合位点。l二二. .具有活泼的化学基团可以与活性部位的某具有活泼的化学基团可以与活性部位的某一基团结合形成稳定的共价键。利用酶对底物一基团结合形成稳定的共价键。利用酶对底物的特殊亲和力将酶加以修饰标记，故称亲和标的特殊亲和力将酶加以修饰标记，故称亲和标记。试剂称记。试剂称“活性部位指示试剂活性部位指示试剂”。研究酶活性部位的方法研究酶活性部位的方法l胰凝乳蛋白酶胰凝

14、乳蛋白酶l对甲苯磺酰对甲苯磺酰LL苯丙氨酸乙酯苯丙氨酸乙酯(TPE)(TPE)是底物是底物l对甲苯磺酰对甲苯磺酰LL苯丙氨酰氯甲基酮苯丙氨酰氯甲基酮(TPCK)(TPCK)是是它的亲和试剂它的亲和试剂l可使组氨酸咪唑基烷化。可使组氨酸咪唑基烷化。l邹承鲁邹承鲁 研究酶必需基团的化学修饰和酶活性研究酶必需基团的化学修饰和酶活性丧失的定量关系。丧失的定量关系。l图图p387p387l中科院邹承鲁：中科院邹承鲁：l科学家有责任说明真相科学家有责任说明真相l科学道德败给了广告科学道德败给了广告l中国科学院资深院士、第三世界科学院院士中国科学院资深院士、第三世界科学院院士，我国著名生物化学家邹承鲁我国著

15、名生物化学家邹承鲁11月月23日凌晨日凌晨5点点在北京逝世，享年在北京逝世，享年83岁。岁。l“拿着试管和烧瓶的战士拿着试管和烧瓶的战士”ll邹承鲁邹承鲁19231923年年5 5月月1717日生于山东日生于山东省青岛市，祖籍江苏无锡。省青岛市，祖籍江苏无锡。l19411941年，他毕业于由天津迁到重年，他毕业于由天津迁到重庆的南开中学高中部；同年，考庆的南开中学高中部；同年，考入设在昆明的由北京大学、清华入设在昆明的由北京大学、清华大学、南开大学三校联合组成的大学、南开大学三校联合组成的西南联合大学西南联合大学，就读于化学系。，就读于化学系。19461946年，在招考英庚款公费出国留学生的考

16、试中，年，在招考英庚款公费出国留学生的考试中，他以他以第一名第一名的优异成绩被录取。赴英后，师从英国的优异成绩被录取。赴英后，师从英国剑桥大学著名生物化学家剑桥大学著名生物化学家D D基林基林(Keilin)(Keilin)教授。教授。19511951年，邹承鲁获年，邹承鲁获英国剑桥大学生物化学博士英国剑桥大学生物化学博士学位。学位。l19511951年回国后与王应睐及汪静合年回国后与王应睐及汪静合作纯化了作纯化了琥珀酸脱氢酶琥珀酸脱氢酶，并发现，并发现其辅基为与蛋白部分共价结合的其辅基为与蛋白部分共价结合的FADFAD。此外，他们对呼吸链及其。此外，他们对呼吸链及其他酶系也进行了一系列的工作

17、，他酶系也进行了一系列的工作，为我国为我国酶学及呼吸链的研究酶学及呼吸链的研究奠定奠定了良好基础。了良好基础。l19581958年，他参加发起年，他参加发起人工合成胰岛素人工合成胰岛素工作，工作，并负责胰岛素并负责胰岛素A A和和B B链链的拆合。这项工作的的拆合。这项工作的完成确定了胰岛素全完成确定了胰岛素全合成的路线，为胰岛合成的路线，为胰岛素的人工合成做出了素的人工合成做出了重要贡献。重要贡献。l10.1.2.2 10.1.2.2 定点诱变法定点诱变法l利 用利 用 定 点 突 变 技 术定 点 突 变 技 术（ s i t e d i r e c t e d s i t e d i r

18、 e c t e d mutagenesismutagenesis）, ,改变编改变编码蛋白质基因中的码蛋白质基因中的DNADNA序序列，研究酶活性部位的列，研究酶活性部位的氨基酸。氨基酸。l19871987年，年，CraikCraik将胰蛋白酶将胰蛋白酶AspAsp102102诱诱变为变为AsnAsn102102。l酶活性降低酶活性降低50005000倍。倍。l羧肽酶羧肽酶A A中中TyrTyr248248原认为催化所必须，原认为催化所必须，TyrTyr248248 的密码子（的密码子（T TA AT T）Phe Phe (T(TT TT)T)，k kcatcat 不变，不变，K Km m高

19、高6 6倍。倍。l10.2 10.2 酶催化反应的独特性质酶催化反应的独特性质lUnique characters of enzyme catalysisUnique characters of enzyme catalysisl1 1）酶反应可分成两类：一类反应仅仅涉）酶反应可分成两类：一类反应仅仅涉及到及到电子的转移电子的转移，反应速率或转换数在，反应速率或转换数在10108 8S S-1-1数量级；另一类反应涉及到数量级；另一类反应涉及到电子和电子和质子两者或其他基团的转移质子两者或其他基团的转移，反应速率，反应速率在在10103 3S S-1-1数量级。数量级。l2 2）酶的催化作用是

20、由氨基酸侧链上的功）酶的催化作用是由氨基酸侧链上的功能基团和辅酶为媒介的。主要的是能基团和辅酶为媒介的。主要的是HisHis、 SerSer、CysCys、LysLys、GluGlu和和AspAsp。l3 3）酶催化反应的最适）酶催化反应的最适pHpH范围通常是狭小的范围通常是狭小的。l4 4）与底物相比较，酶分子很大，而）与底物相比较，酶分子很大，而活性部活性部位位通常只比底物大一点。通常只比底物大一点。酶催化反应的独特性质酶催化反应的独特性质l10.3 10.3 影响酶催化效率的有关因素影响酶催化效率的有关因素lFactors effecting enzyme catalysisFacto

21、rs effecting enzyme catalysisl10.3.1酶和底物的邻近效应与定向效应l邻近效应邻近效应 有效浓度有效浓度得以极大的升高，从而使反应速率得以极大的升高，从而使反应速率大大增加大大增加如如乙酸对硝基苯脂乙酸对硝基苯脂以以咪唑咪唑催化水解的反应。催化水解的反应。l底物有效浓度增加底物有效浓度增加2424倍，反应速率加快倍，反应速率加快2424倍。倍。l咪唑催化对咪唑催化对- -硝基苯酚乙酸酯水解的反应：硝基苯酚乙酸酯水解的反应：l将咪唑和对将咪唑和对- -硝基苯酚乙酸酯结合到一个分子上后，反应硝基苯酚乙酸酯结合到一个分子上后，反应速率增加速率增加2424倍倍。CH3C

22、OON O2NN H.NN HCOCH3+O-N O2+NNHCOONO2.ONNH+O-NO2+l定向反应定向反应 正确取位正确取位产生的效应产生的效应l例如，酯与羧基结合形成酐的反应相对速度和结构关系例如，酯与羧基结合形成酐的反应相对速度和结构关系. .l10.3.210.3.2底物的形变和诱导契合底物的形变和诱导契合l敏感键敏感键l“电子张力电子张力”l底物底物分子发生形变底物底物分子发生形变影响酶催化效率的有关因素影响酶催化效率的有关因素 诱导契合学说诱导契合学说 （1958， Daniel E. Koshland)： 该学说认为酶表面并没该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固有一种

23、与底物互补的固定形状，而只是由于底定形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补物的诱导才形成了互补形状。形状。 In many enzymes, the active sites have shapes complementary to those of their substrates only after the substrates are bound (the induced fit). Weak interactions between substrates and enzymes may generate conformational changes on the enzyme for

24、 the induced fit effect. Induced fit may serve to bring specific functional groups on the enzyme into the proper orientation定向定向 and position (alignment调整为直线调整为直线) to catalysis (need to overcome the entropy熵熵 increase). The induced conformation of enzyme active site is complementary not to the subst

25、rates per se本身本身 but to the transition states.l酸碱催化酸碱催化是通过瞬时的向反应物提供质子或从是通过瞬时的向反应物提供质子或从反应物接受质子以稳定过渡态，加速反应的一反应物接受质子以稳定过渡态，加速反应的一类催化机制。类催化机制。l专一的酸碱催化专一的酸碱催化或或狭义的酸碱催化狭义的酸碱催化。化学反应化学反应无催化剂无催化剂催化剂（催化剂（H+）蔗糖水解蔗糖水解1339.8 kJ/mol104.7 kJ/molReactionNo catalystH+Hydrolysis of sucrose1339.8 kJ/mol104.7 kJ/molTh

26、e changes of activation energy in the absence and presence of catalystGeneral acid-base catalysisGeneral acid-base catalysisl总酸碱催化总酸碱催化或或广义的酸碱催广义的酸碱催化化l氨基、羧基、氨基、羧基、巯基、酚羟基巯基、酚羟基及咪唑基及咪唑基His His 是酶是酶的酸碱催的酸碱催化作用中化作用中最活泼的最活泼的氨基酸残氨基酸残基。基。General acid-base catalysisGeneral acid-base catalysis Acid catalysi

27、s is a process in which partial proton transfer from catalyst to reactant lowers the free energy of a reactions transition state. A reaction may also be stimulated by base catalysis if its rate is increased by partial proton abstraction by catalyst. Some reactions may be simultaneously 同时地同时地 subjec

28、t to both processes: a concerted协作的协作的 acid-base catalyzed reaction. Many biochemical reactions involve the formation of unstable charged intermediates that tend to break down rapidly to their constituent reactant species, thus impeding阻碍阻碍 the reaction.? Charged intermediates can often be stabilize

29、d by transferring protons to or from the substrate or intermediate to form a species that breaks down to products more readily than to reactants.General acid-base catalysisGeneral acid-base catalysisIn the active site of an enzyme, a number of amino acid side chains can similarly act as proton donor

30、s and acceptors. These groups can be precisely positioned in an enzyme active site to allow proton transfers, providing rate enhancements of the order of 102 to 105.General acid-base catalysisGeneral acid-base catalysisl10.3.4 10.3.4 共价催化共价催化lCovalent catalysisCovalent catalysisl共价催化，亲核催化，亲电子催化共价催化，

31、亲核催化，亲电子催化l不稳定的不稳定的共价中间复合物共价中间复合物l底物中典型的亲底物中典型的亲电中心：电中心：磷酰基、磷酰基、酰基和糖基酰基和糖基l现已知现已知100100多种多种酶在催化过程中酶在催化过程中形成共价中间物。形成共价中间物。l底物与酶分子中底物与酶分子中亲核基团分别形亲核基团分别形成酰基成酰基丝氨酸、丝氨酸、酰基酰基半胱氨酸、半胱氨酸、磷酸丝氨酸、磷磷酸丝氨酸、磷酸组胺酸和西佛酸组胺酸和西佛碱。碱。Covalent catalysisCovalent catalysis磷酰基磷酰基酰基酰基糖基糖基 Some enzymes accelerate reactions by fo

32、rming transient covalent intermediates with the substrates - covalent catalysis.Covalent catalysisCovalent catalysis Reaction mechanisms of covalent catalysis are somewhat arbitrarily classified as occurring with either nucleophilic catalysis or electrophilic catalysis. Amino acid side chains (e.g.,

33、 Ser, Cys, His) and prosthetic groups can function as nucleophiles in forming covalent intermediates with substrates. Free enzyme is always regenerated at the end of the reaction.Covalent catalysisCovalent catalysisl10.3.5 10.3.5 金属离子催化金属离子催化l1/3的酶催化需要金属离子：l金属酶：含紧密结合的金属离子l金属-激活酶： 含松散结合的金属离子 Many enz

34、ymes have metal ions in their active site playing important roles in catalysis. Metal ions can be tightly bound to the enzyme or taken up from the solution along with the substrate. Metal ions can participate in catalysis in several ways.Metal ion catalysisMetal ion catalysis Metal ions (bound to th

35、e enzymes) can help orient使朝向使朝向 the substrate for reaction or stabilize charged reaction transition states.AHHOHHOHHO-OPOPOPOCH2OOOOOOMg2+Mg2+-ATPMetal ion catalysisMetal ion catalysis Metal ions can mediate oxidation-reduction reactions by reversibly change their oxidation states (electron donor a

36、nd acceptor).l10.3.6 10.3.6 多元催化和协同效应多元催化和协同效应l多种作用配合在一起起作用：l胰凝乳蛋白酶： Asp102 /His57/Ser159:l电荷中继网（亲核催化和碱催化）ll lMost enzymes may use a combination of several catalytic strategies to bring about a rate enhancement.lChymotrypsin uses both covalent catalysis and general acid-base catalysis.lOnce a substr

37、ate is bound to an enzyme, properly positioned catalytic functional groups aid in the cleavage and formation of bonds by a variety of mechanisms, including general acid-base catalysis, covalent catalysis, and metal ion catalysis.lThese are distinct from mechanisms based on binding energy, because th

38、ey generally involve transient covalent interaction (bond) with a substrate or group transfer to or from a substrate.lIn many cases, these reactions occur only in the enzyme active site.l10.3.7 10.3.7 活性部位微环境的影响活性部位微环境的影响l非极性环境非极性环境中两个带电集团之间的中两个带电集团之间的静电作用比在极性环境中高静电作用比在极性环境中高，疏水疏水微环境有利于酶的作用微环境有利于酶的作

39、用。l10.5 10.5 酶活性的调节控制酶活性的调节控制l别构调节l酶原的激活l可逆的共价修饰lThe enzymatic activity of some enzymes are precisely and tightly regulated in living organisms to meet physiological requirements. To change the quantity and distribution of enzymes. To change the activity of a single enzyme.To change the structure of

40、 enzymes.To directly influence the interaction between enzymes and substrates. Allosteric regulation Reversible covalent modifications Activation of zymogens酶原酶原l10.5.1 10.5.1 别构调节别构调节lallosteric regulationallosteric regulationl酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价地结合后发生价地结合后发生构像的改变构像的改变，进而改变酶的，

41、进而改变酶的活活性 状 态性 状 态 ， 称 为 酶 的， 称 为 酶 的 别 构 调 节别 构 调 节 别 构 酶别 构 酶 （allosteric enzymeallosteric enzyme）l正效应物正效应物（postitive effectorpostitive effector）别构激活剂）别构激活剂l负效应物负效应物（negative effectornegative effector）别构抑制剂）别构抑制剂l同促效应同促效应l异促效应异促效应Allosteric regulationAllosteric regulation Allosteric enzymes (simil

42、ar to hemoglobin) are regulated by reversible, noncovalent binding of modulators (allosteric modulators or allosteric effectors) The allosteric modulators are often small metabolites or cofactors. The modulators for allosteric enzymes may be inhibitory or stimulatory (negative or positive effector).

43、l 天冬氨酸转氨甲酰酶天冬氨酸转氨甲酰酶lAspartate transcarbamylaseAspartate transcarbamylase (ATCase) (ATCase)Allosteric regulationAllosteric regulationAllosteric regulationAllosteric regulationFeedback inhibitionc: 催化肽链；催化肽链；r:调节肽链调节肽链催化亚基催化亚基调节亚基调节亚基CTP 是酶的抑制剂是酶的抑制剂ATP 是酶的激活剂是酶的激活剂异促效应异促效应（heterotropic effect）：非底物分：

44、非底物分子的调节物对别构子的调节物对别构酶的调节作用。酶的调节作用。l10.5.1.3 10.5.1.3 别构酶的性质别构酶的性质l一般都是一般都是寡聚酶寡聚酶l别构酶的动力学别构酶的动力学l协同指数协同指数(cooperativity index,CI)(cooperativity index,CI)：鉴别不同的协同作用及协同的程度。鉴别不同的协同作用及协同的程度。l又称饱和比值又称饱和比值R Rs s 位点被位点被90%90%饱和时的底物浓度饱和时的底物浓度CI=RCI=Rs s= = 位点被位点被10%10%饱和时的底物浓度饱和时的底物浓度 =81=811/n1/nln n协同系数协同系

45、数(Hill(Hill系数系数) )l米氏类型的酶米氏类型的酶 R Rs s=81=81l正协同效应的酶正协同效应的酶R Rs s818181l别构酶的性质别构酶的性质l别构模型别构模型l别构模型别构模型10.5.2 Activation of zymogens10.5.2 Activation of zymogens10.5.2.110.5.2.1消化系统蛋白酶原的激活消化系统蛋白酶原的激活胰凝乳蛋白酶原（紫）与胰凝乳蛋白酶（绿）的构象比较胰凝乳蛋白酶原（紫）与胰凝乳蛋白酶（绿）的构象比较Proteolytic activation of chymotrypsinogenActivation

46、 of zymogensActivation of zymogensActivation of zymogensActivation of zymogens10.5.2.210.5.2.2凝血机制凝血机制凝血机制：凝血机制：被伤害的血管收缩以减少血液的流失被伤害的血管收缩以减少血液的流失血小板粘聚形成栓塞堵住伤口血小板粘聚形成栓塞堵住伤口通过一连串通过一连串酶原激活反应酶原激活反应和凝血因子和凝血因子的作用使血液凝聚的作用使血液凝聚Activation of zymogensActivation of zymogens Many enzymes are activated by specifi

47、c proteolytic cleavage. These enzymes are synthesized as inactive precursors called zymogens. They are activated by cleavage of one or several specific peptide bonds. Proteolytic activation, in contrast with allosteric control and reversible covalent modification, can occur just once in the life of

48、the enzyme molecule - irreversible process.Activation of zymogensActivation of zymogens(The digestive enzymes that hydrolyze proteins are synthesized as zymogens in the stomach and pancreas.(Blood clotting is mediated by a cascade of proteolytic activation.(Some protein hormones are synthesized as i

49、nactive precursors (e.g., insulin is derived from proinsulin by proteolytic removal of a peptide).lSpecific proteolysis is a common means of activating enzymes and other proteins in biological systems.l10.5.3 10.5.3 可逆的共价修饰可逆的共价修饰lReversible covalent modificationsReversible covalent modificationsl通过

50、共价调节酶进行通过共价调节酶进行l已知的修饰类型：已知的修饰类型：l磷酸化磷酸化l腺苷酰化腺苷酰化l尿苷酰化尿苷酰化l ADP-ADP-核糖基化核糖基化l甲基化甲基化 Reversible covalent modificationsReversible covalent modificationsl10.5.3.110.5.3.1蛋白质的磷酸化蛋白质的磷酸化蛋白质蛋白质ATPADPnPH2OPi蛋白激酶蛋白磷酸酶l糖原磷酸化酶（无活性）l 糖原磷酸化酶-P(有活性)l底物被蛋白质磷酸化的氨基酸有底物被蛋白质磷酸化的氨基酸有lSer ,Thr, TyrSer ,Thr, Tyr The act

51、ivity of many enzymes are regulated by reversible covalent modifications (the covalent attachment of another molecule). Modifying groups include phosphoryl, adenylyl, uridylyl, methyl, and adenosine diphosphate ribosyl groups. These groups are generally linked to and removed from the regulatory enzy

52、me by separate enzymes.Reversible covalent modificationsReversible covalent modificationsPhosphorylationPhosphorylationPhosphorylationPhosphorylation Phosphorylation, the most common reversible covalent modification, is a highly effective means of switching the activity of target enzymes.J The addition of