3 酶(Enzymes)-4.ppt

1、1,3 酶（Enzymes）,2,3 酶（Enzymes）,3.1 酶的基本性质 3.2 酶的命名与分类 3.3 酶反应动力学 3.4 酶的抑制作用 3.5 酶的作用机制 3.6 酶活性的调节,3,3.6 酶活性的调节 p127Regulatory Enzymes,4,我们将要学到的,酶原的激活 同工酶（调节） 别构酶（别构调节） 共价修饰,5,一、酶原的激活,1、概念,酶原激活 指酶原在一定条件下被打断一个或几个特殊的肽键，从而使酶构象发生一定的变化，形成具有活性的三维结构的过程。,酶原（zymogen or proenzyme） 酶的无活性前体，通常在有限度的蛋白质水解作用后，构象发生变化

2、，转变成为具有活性的酶。,（由无活性状态转变成活性状态是不可逆的）,6,2、例子,胰凝乳蛋白酶原,胰蛋白酶原,胃蛋白酶原,胰岛素原,7,胰凝乳蛋白酶原的激活,一条肽链组成，含245个氨基酸残基，具有5对二硫键。,胰蛋白酶,-胰凝乳蛋白酶,8,9,胰蛋白酶原的激活,由胰腺细胞分泌，进入小肠后，在有Ca2+的环境中受到肠激酶的激活，Lys6-Ile7之间的肽键被打断，从氨基端水解下一个酸性6肽，使构象发生变化，形成胰蛋白酶的活性部位（His57，Asp102，Ser195），由酶原转变成有活性的胰蛋白酶。,胰蛋白酶原,肠激酶,胰蛋白酶,胰蛋白酶不仅可以激活胰蛋白酶原，还可以激活胰凝乳蛋白原、弹性蛋

3、白酶原及羧肽酶原。因此胰蛋白酶是所有胰脏蛋白酶的共同激活剂。,10,胃蛋白酶原的激活,在胃酸H+作用下，低于pH 5时，酶原自动激活，从氨基端失去12个多肽碎片，共44个氨基酸残基（碱性的前体片段）后，转变为高度酸性的、有活性的胃蛋白酶。,由392个氨基酸残基组成,X-射线晶体研究表明，在胃蛋白酶原中已形成活性部位，但在中性pH下活性部位被遮盖（盐桥、静电屏蔽）。在pH低时，由于几个羧基质子化，破坏了前体碎片和盐桥，引起分子重排，暴露出催化部位，使酶可被激活。,11,胰岛素,胰岛素原,胰岛素原的激活,12,3、本质,酶原激活实际上是酶活性部位形成和暴露的过程。,4、生物学意义,可保护分泌酶原的

4、组织不被水解破坏 酶原激活是有机体调控酶活的一种形式,13,二、同工酶（调节）,1、同工酶（isoenzyme或isozyme）,同工酶：指催化相同的化学反应，但其蛋白质分子结构、理化性质和免疫性能等方面都存在明显差异的一组酶。,差异：,本质：活性部位在结构上相同或者非常相似。,特点：多亚基蛋白，通常由四个以上的亚基构成,14,2、乳酸脱氢酶(LDH),15,由4个亚基聚合的四聚体，每个亚基的相对分子量约3.5104，有五种同工酶。 由两种不同的结构基团编码成2种蛋白亚基，即骨骼肌型 M（A） 和心肌型H（B）亚基。 H型富含酸性氨基酸，而M型富含碱基氨基酸。,16,A4 (LDH1） A3B

5、 （LDH2） A2B2（LDH3） AB3 （LDH4） B4 （LDH5）,17,18,心肌型的LDH5（B4）对丙酮酸的Km高（即亲和力低），并且少量的丙酮酸即可对它造成抑制。骨骼肌型的LHD1（A4）对丙酮酸的Km低（即亲和力高），并且不受丙酮酸抑制。这种特性与心肌、骨骼肌所起的作用和所处的生理环境是一致的。（p299）,19,20,21,别构酶：一种其活性受到结合在活性部位以外部位的其它分子调节的酶。,1、别构酶的定义及结构特点,结构特点：寡聚蛋白，两个或多个亚基,活性部位：底物的结合与催化 调节部位：控制别构酶的催化 反应的速率,三、别构酶（变构酶，allosteric enzym

6、e）p129,22,2、别构效应（变构效应，allosteric effect）p130,酶的别构效应：酶分子的非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后发生构象的改变，进而改变酶活性状态。,23,3、调节物,效应物：凡能使酶分子发生别构作用的物质。通常为小分子代谢物或辅因子。 负调节物（负效应物，别构抑制剂） 降低或关闭酶的催化活性 末端产物（反馈抑制） 正调节物（正效应物，别构激活剂） 激活酶的活性 底物分子（同位酶）,同促效应：底物分子本身对别构酶的调节作用 异促效应：非底物分子对别构酶的调节作用(激活和抑制),24,L-苏氨酸,L-异亮氨酸,反馈抑制 Feedback inhibitio

7、n,苏氨酸脱水酶,25,4、别构酶的动力学特征,由同位酶给出的S型曲线,26,正调节物、负调节物对别构酶的影响,K型效应物,27,一种不常见的调节类型，Vmax可被调节，但Km几乎不变,V型效应物,28,29,天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）,ATP和CTP通过 对ATCase的别构作用对嘧啶合成进行调控,30,ATCase的亚基结构,调节亚基 （3个）,催化亚基（2个）,调节亚基两个别构剂(CTP，ATP)的结合部位,催化亚基天冬氨酸底物结合部位,31,Two views of the regulatory enzyme aspartate transcarbamoylase,32,ATC

8、ase,具有催化活性，不与ATP和CTP结合，每个催化亚基有三个天冬氨酸底物结合部位（每条多肽链上有一个）,无催化活性，能与ATP和CTP结合，每个调节亚基上有两个别构剂（CTP，ATP）的结合部位（每条多肽链上一个）,33,34,CTP和ATP对ATCase调节的生物学意义,35,变构调节图示,（序变模型）,（齐变模型）,无活性构象,有活性构象,5、别构模型,36,齐变模型：由于一个底物或别构调节剂的结合，蛋白质的构象在T（对底物亲和性低的构象）和R（对底物亲和性高的构象）之间变换。这一模式提出所有蛋白质的亚基都具有同样的构象，或是T，或是R构象。 序变模型：一个配体的结合会诱导它结合的亚基的三级结构的变化，以及使相邻亚基的构象发生很大的变化。该模式还假定，只有一个亚基对配体具有高的亲和性。,37,四、共价修饰,通过以共价键连接