《生物化学》本科课件03章 酶 第46节

1、第五节 酶活性的调节 一、酶分子结构的调节 （一）酶原及酶原激活 少数酶在细胞内新合成或初分泌时，没有催化活性，需经一定的加工剪切才有活性。这类无活性的酶的前体称为酶原（zymogens）。在合适的条件下，无活性的酶原向有活性的酶转化的过程称为酶原的激活(zymogens activation)。 实质1. 酶原激活的机理：2. 酶原激活的重要生理意义： 避免细胞产生的酶对自身进行消化 蛋白酶以酶原形式分泌，避免了胰腺细胞和细胞外间质的蛋白被蛋白酶水解而破坏，并保证酶在特定环境及部位发挥其催化作用。 是一种酶的贮存形式，需要时迅速激活 正常情况下血管内凝血酶原不被激活。一旦血管破损，凝血酶原激

2、活成凝血酶，血液凝固发生催化纤维蛋白酶原变成纤维蛋白阻止大量失血，而起保护作用。表3-7 某些酶原的激活酶原激活因素激活途径部位胃蛋白酶原H+或胃蛋白酶胃蛋白酶六肽胃腔胰糜蛋白酶原胰蛋白酶胰糜蛋白酶两个二肽小肠腔弹性蛋白酶原胰蛋白酶弹性蛋白酶几个肽段小肠腔羧基肽酶原胰蛋白酶羧基肽酶几个肽段小肠腔（二）酶的变构调节 细胞内一些代谢物能与酶分子活性中心以外的某一部位以非共价键可逆结合，使酶构象发生改变并影响其催化活性，这种现象为变构效应（allosteric regulation）或变构调节。 变构酶、变构效应剂（变构激活剂、变构抑制剂）、变构部位（调节部位）变构酶调节亚基 与变构剂结合，改变酶构

3、象催化亚基 含有催化基团（活性中心）变构酶均有多个亚基组成：变构酶具有协同效应（正协同、负协同）变构效应剂常引起酶的T态与R态互变，或亚基之间发生聚合或解聚。效应剂常为酶的底物、产物或其他小分子。蛋白激酶的变构调节蛋白激酶A（R2C2）的R2与4个cAMP（4 ）结合后，使R亚基对C亚基的抑制作用消失，C亚基则具有催化活性 变构酶的动力学特点不符合米氏方程式。在变构效应剂作用下，变构酶催化的反应速率对S的曲线呈S型，而不是矩形双曲线。 （三） 酶的共价修饰调节 酶蛋白肽链上的某些基团可在另一种酶的催化下，与其他化学基团发生可逆的共价结合，引起酶分子结构及活性改变，称为共价修饰(covalent

4、 modification)，也称为化学修饰（chemical modification）。共价修饰包括：磷酸化和去磷酸化(phosphorylation or dephosphorylation)甲基化和去甲基化(methylation and demethylation ) 腺苷化和去腺苷化(adenylation and deadenylation ) 尿苷化和去尿苷化(uridylation and deuridylation) ADP-核糖化和去ADP-核糖化(ADP ribosylation or deribosylation)酶蛋白的磷酸化与去磷酸化甲基化 ADP核糖基化尿苷酸化

5、 EnzEnzPOO-OUTP PPiCH 2OHHUHHOHOH腺苷酸化EnzEnzPOO-OATP PPiCH 2OHHAHHOHOH酶的共价修饰有如下特点：酶有高（有）或低（无）活性两种形式共价修饰可使两种形式互变。酶分子出现共价键的变化从而使酶结构改变影响活性。蛋白质磷酸化需ATP提供磷酸基团和能量即酶蛋白发生一次磷酸化需要消耗一个 ATP的高能磷酸键，是耗能反应。共价修饰是酶促反应一分子酶可催化许多其它酶蛋白发生磷酸化级联放大效应有些酶具有别构与化学修饰双重调节。 表3-8 经化学修饰调节的一些酶 酶 修饰方式 活性变化糖原磷酸化酶 磷酸化/去磷酸化 /磷酸化酶激酶 磷酸化/去磷酸化

6、 /糖原合酶 磷酸化/去磷酸化 /丙酮酸脱氢酶 磷酸化/去磷酸化 /激素敏感性酯酶 磷酸化/去磷酸化 /己酰CoA羧化酶 磷酸化/去磷酸化 /二、酶含量的调节 1、酶蛋白合成的诱导与阻遏 加速酶合成的化合物称为诱导剂（inducer），减少酶合成的化合物称辅阻遏剂（repressor)。常见的诱导或辅阻遏剂有酶的底物、产物、激素、药物等。 胰岛素除可增强肝HMG CoA还原酶的活性外，还可诱导肝HMG CoA还原酶的合成而促进胆固醇合成。肝细胞微粒体中单加氧酶等受到相关药物的诱导。GsACATPcAMPCCRRCC 蛋 白 磷 酸 化RR 2cAMP2cAMPCREBNPi Pi Pi 转录活

7、化域DNA结合域细胞膜核 膜结构基因 细胞核PiPi Pi PiDNA蛋白质 2、酶蛋白的降解 通过改变酶分子的降解速度，也能改变酶的含量。主要有两种途径: 溶酶体：释放蛋白水解酶，降解蛋白质 蛋白酶体：首先泛素识别结合蛋白质，然后细胞内的蛋白水解酶降解蛋白质。第六节 酶与医学一 、酶与疾病的关系 （一）酶先天性缺乏与先天性代谢障（白化病，苯丙酮尿症等） （二）酶活性改变与疾病发生 （肝源性凝血功能障碍，中毒等）二、酶与疾病的诊断 通过对血液、尿等体液中某些酶活性的测定，可以反映某些器官组织的疾病状况并有助于疾病的诊断血液中某些酶活性升高或降低是因为： 某些组织器官损伤后造成细胞破坏细胞膜通透

8、性升高，细胞内的某些酶可大量释放入血。细胞转换率增加或细胞增殖加快，如恶性肿瘤迅速生长时，其标志酶的释放量亦增加。酶的清除障碍或分泌受阻也可引起血清酶活性升高，例如肝硬化时，使血清碱性磷酸酶清除的受体减少，造成血清中该酶活性增加。酶的合成或诱导增加，如胆管堵塞造成胆汁返流，可诱导肝合成碱性磷酸酶大大增加。某些酶合成减少，例如肝功能严重受损时，许多肝合成的酶量减少 。 表3-9 用于诊断的一些血清酶 酶 主要来源 主要临床应用淀粉酶 唾液腺胰腺卵巢 胰腺疾患碱性磷酸酶 肝骨肠黏膜、肾、胎盘 骨病、肝胆疾患酸性磷酸酶 前列腺红细胞 前列腺癌、骨病谷丙转氨酶 肝心骨骼肌 肝实质疾患谷草转氨酶 肝 骨

9、骼肌 心 肾 红细胞 心肌梗塞 肝实质疾患 肌肉病肌酸激酶 骨骼肌脑心平滑肌 心肌梗塞、肌肉病乳酸脱氢酶 心肝骨骼肌红细胞 心肌梗塞溶血肝实质疾患 血小板淋巴结胆碱脂酶 肝 有机磷中毒 肝实质疾患三、酶与疾病的治疗 （一）替代治疗 （二）对症治疗 （三）抗菌治疗 （四）抗肿瘤治疗酶四、在医药学上的其它应用 抗体酶是具有催化功能的抗体分子，是人工制造的一些特异性强、药效高的药物和自然界不存在的新酶的一种捷径 五、酶工程 酶工程（enzyme engineering）是1971年第一届国际酶工程会议上提出的一项新技术 。酶工程主要是研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶分子结构的修饰和改造，以及在工农

10、业、医药卫生、和理论研究等方面的应用 。1、全酶是指： A.酶蛋白底物复合物 B.酶蛋白抑制剂复合物 C.酶蛋白别构剂复合物 D.酶蛋白的无活性前体 E. 酶蛋白辅助因子复合物 2、尼克酰胺在体内的活性形式是： A. TPP B. NAD+ C. FAD D. CoQ E. CoA 3、酶的比活性是指： A. 每秒钟每个酶分子转换底物的微摩尔数 B. 每毫克酶蛋白所含的酶活性单位数 C. 一定重量的酶制剂所具有的酶单位数 D. 在特定条件下，1分钟内催化形成1mol产物的酶量 E. 一定体积的酶制剂所具有的酶单位数 4、Km是指： A.当速率为最大反应速率一半时的酶浓度 B.当速率为最大反应速

11、率一半时的底物浓度 C.当速率为最大反应速率一半时的抑制剂浓度 D.当速率为最大反应速率一半时的PH E.当速率为最大反应速率一半时的温度 5、非竞争性抑制剂作用的动力学特点是：Km, VmaxKm, VmaxKm不变, VmaxD. Km不变, Vmax不变E. Km, Vmax6、酶的化学修饰： A. 是酶促反应 B. 活性中心的结合部位发生变化后与底物的结合能力加强或减弱 C. 活性中心的催化基团发生变化后酶的催化活性发生改变 D. 是不可逆的共价反应 E. 只有磷酸化、去磷酸化9.如果要求酶促反应 v=Vmax80%,则S应为Km的倍数是： A.4.5 B.9 C.4 D.5 E.80

12、 10、酶原激活的实质是： A.激活剂与酶结合时酶激活 B.酶原分子一级结构发生改变从而形成或暴露出酶的中心 C.酶蛋白的变构效应 D.酶原分子发生共价修饰 E.酶原分子的空间构象发生了变化而一级结构不变11.酶的活性中心是指： A.酶分子与底物结合的部位 B.酶分子结合底物并发挥作用的关键性三维结构区 C.酶分子催化底物变成产物的部位 D.酶分子上的几个必需基团 E.酶分子中心部位的一种特殊结构 12.酶促反应的初速率： A.与E成正比 B.与S无关 C.与I成正比 D.与Km成正比 E.与温度成正比13.酶原激活的生理意义是： A.加速代谢 B.促进生长 C.避免自身损伤 D.恢复酶活性

13、E.保护酶的活性14.在一个简单的米氏酶促反应中，当 S Km 时： A.反应速率难以测定 B.反应速率最大 C.增加酶浓度，反应速率显著变大 D.反应速率与底物浓度成正比 E. S 增加，Km值也随之变大15.有机磷农药所结合的胆碱酯酶上的基团是指： A. OH B. COOH C. CH3 D. NH2 E. SH17. 酶分子经磷酸化作用进行的化学修饰主要发生在哪个氨基酸上？ A.Phe B. Cys C. Lys D. Trp E. Ser18.酶的不可逆抑制的机制是由于： A.抑制剂与酶的活性中心以共价键结合 B.抑制剂与酶的必需基团结合 C.抑制剂与酶表面的极性基团结合 D.抑制剂

14、使酶蛋白变性 E.抑制给与活性中心的次级键结合19.磺胺药物治病原理是： A.细菌生长某必需酶的非竞争性抑制剂 B.细菌生长某必需酶的竞争性抑制剂 C.分解细菌的分泌物 D.细菌生长某必需酶的不可逆抑制剂 E.直接杀死细菌 20. 下列哪一项不是辅酶的功能？ A.转移基团 B.传递氢 C.传递电子 D.某些物质分解代谢时的载体 E.决定酶的专一性22.米曼氏方程的数学表达式为： A. B.C. D.E. 23.一个酶促反应最大反应速率是： A.酶完全被底物饱和时的反应速率 B.体系中的杂质并不影响Vmax C.酶的特征性常数 D.Km=2S时的反应速率 E.它随底物浓度的改变而改变25.有机砷化合物对酶的抑制作用，可用下列哪种方法解毒： A.加入过量的半胱氨酸 B.加入过量的GSH C.加入过量的甲硫氨酸 D.加入过量的二巯基丙醇 E.超滤27.同工酶的特点是：催化作用，分子组成和理化性质相同，但组织分布不