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拍打式无菌均质器酶依次被激活

循环(+,-+./0.1 23241)。可由下式表示: ((式中 5&和 5*分别代表催化 6、7两种代谢中间物之间的单向不可逆反应的酶,它们的活性受多种因 素的调节。 ((作为上述模式的典型代表是糖代谢的果糖 ’磷酸与果糖 &,’二磷酸之间的底物循环。磷酸果 糖激酶 &催化果糖 ’磷酸磷酸化生成果糖 &,’二磷酸,同时果糖 &,’二磷酸酶 &催化果糖 &, ’二磷酸去磷酸而生成果糖 ’磷酸,磷酸化与去磷酸化之间构成了一个底物循环(图 && &),且受代 谢底物、产物以及激素的调控(详见第六章)。维持底物循环虽然要损失一些 !"#,但却使代谢调节更为 灵敏、精细。 图 && &(磷酸果糖激酶和二磷酸果糖酶所催化的底物循环 #"!第二篇 !物质代谢 ! !"#级联反应 !!在一个连锁反应中,当一个酶被激活后,其他拍打式无菌均质器酶依次被激活,引起原始信号的放大,这种连锁反应系统 被称为级联系统,所催化的反应被称为级联反应。如肝糖原的合成与分解的关键酶分别是糖原合酶和糖 原磷酸化酶。磷酸化酶与糖原合酶均具有磷酸化和脱磷酸化两种形式,并可在不同酶的催化下相互转变, 而催化其转变的酶本身也可磷酸化和脱磷酸化,其相互转变也受酶的催化。这样就构成了级联反应。共 价修饰方式使原来没有活性或活性很低的酶转变为活性的酶(或活性的酶转变为无活性的酶),而且又是 由酶来催化其发生转变,所以反应快、效率高,属于快速调节方式。级联反应的主要作用是放大效应以及 使级联中各级都可得到调节。假如 $分子胰高血糖素可诱导生成 $%分子活性腺苷酸环化酶; $分子腺苷 酸环化酶可催化生成 $%分子 &’();$分子 &’()诱导活化 $%分子蛋白激酶,以此类推, $分子胰高血糖 素通过此级联放大作用,可诱导糖原分解生成 $%*分子葡萄糖。 二、细胞内酶活性的调节 !!(一)变构调节 !!某些小分子化合物能与酶分子上的活性中心之外的部位特异地、非共价可逆结合,引起酶蛋白的分子 构象发生改变,从而改变酶的活性,这种现象称为酶的变构调节。受变构调节的酶称为变构酶,使酶发生 变构效应的物质称为变构效应剂;变构后引起酶活性的增强,则此效应剂称为变构激活剂;反之则称为变 构抑制剂。

 

变构调节在生物界普遍存在,它是人体内快速调节酶活性的一种重要方式。表 $$ "列举出 某些变构酶的变构效应剂。 表 !! "#糖和脂肪代谢酶系中某些变构酶及其变构效应剂 变! !构! !剂 代谢途径变构酶 激! !活抑! !制 糖酵解己糖激酶 ’()、’+)、,+)、). * ) 磷酸果糖激酶 $ ,+)柠檬酸 丙酮酸激酶 ,+) ’/)、乙酸 01’ 三羧酸循环柠檬酸合酶 ’() ’/)、长链脂酰 01’ 异柠檬酸脱氢酶 ’()、’+) ’/) 糖异生丙酮酸羧化酶乙酰 01’、’/) ’() 果糖 $,*二磷酸酶 23 ’() ’() 糖原分解磷酸化酶 4 ’()、. $ )、)’/) 、. * ) 糖原合成糖原合酶 . * ) 脂肪酸合成乙酰 01’羧化酶柠檬酸、异柠檬酸长链脂酰 01’ 胆固醇合成 5(. 01’还原酶胆固醇 氨基酸代谢谷氨酸脱氢酶 ’+)、亮氨酸、甲硫氨酸 ’/)、./)、6’+5 嘌呤合成 )7))酰胺转移酶 )7)) ’()、’+)、.()、.+) 嘧啶合成天冬氨酸氨基甲酰转移酶 0/) 血红素合成 ’8’合成酶血红素 !!变构酶的特点及其作用机制: ! !$#变构酶是多亚基酶。目前已知,能受变构调节的酶,常常是由两个以上亚基组成的聚合体。有些 变构酶的活性中心和变构效应剂的结合部位位于不同的亚基,前者称为催化亚基,后者称为调节亚基;有 第十一章 !物质代谢的调节#"! 些酶在同一亚基上既存在催化部位又存在调节部位。 ! !"#变构效应剂可以是酶的底物,也可以是酶系的终产物,以及与它们结构不同的其他化合物,一般 说,都是小分子物质。一种酶可有多种变构效应剂存在。变构效应剂与调节亚基(或部位)以非共价键结 合,改变酶的构象,从而使酶活性被抑制或激活;酶与变构效应剂分离后能恢复原有的酶学性质。 ! !$#变构酶的酶促反应动力学不符合米曼氏方程式。酶促反应速率对作用物浓度作图的曲线不呈矩 形双曲线,而常常呈 %形(正协同效应)或比矩形双曲线更陡峭的曲线(负协同效应)。 ! !&#变构效应在对限速酶的快速调节中占有特别重要的地位。代谢速率的改变,常常是由于影响了整 条代谢途径中某个限速酶的活性而引起的。 ! !’#变构酶往往受到一些代谢产物的抑制或激活,这些抑制或激活作用大多是通过变构效应来实 现的。因而,这些酶的活力可以极灵敏地受到代谢产物浓度的调节,这对机体的自身代谢调控具有重要 的意义。 ! !(#变构调节过程不需要能量。 !!已知果糖 ),(二磷酸酶由四个相同的亚基所组成,每个亚基的相对分子质量约为 $)* ***,既含 催化部位又有调节部位。催化部位能结合一分子 +,-,调节部位处可结合一分子变构剂。结构分析表明, 此酶存在高活性的紧密型(.型)与低活性的松弛型(/型)两种构象。当酶处于 .型时,其调节部位在聚 合体内部而难以与其变构抑制剂 01-结合而表现出较高的活性。当第一个 01-分子与调节部位结合 后,构象发生变化,从 .型转变成 /型,引起其他亚基构象相继发生改变,调节部位依次暴露,与 01-的 亲和力逐步增加,酶的活性逐渐减弱,这就是果糖 ),(二磷酸酶由紧密型变成松弛型的变构过程。这 一变构过程是可逆的。抑制变构剂促进高活性型向低活性型的转变,而变构激活变构剂则促进低活性型 向高活性型的转变。即当酶处于低活性的 /型时,其结构相对松散,调节部位暴露在聚合体的表面,易与 其变构激活剂 $磷酸甘油醛结合而导致酶蛋白空间构象的改变转变成高活性的 .型(图 )) ")。

 

图 )) "!果糖 ),(二磷酸酶的变构效应 7:酶亚基上的催化部位 !2:酶亚基上的调节部位 ! +,-:果糖 ),(二磷酸 !!有些酶的变构作用还表现为酶分子的聚合或解聚,如脂肪酸合成过程中的关键酶 — ——乙酰 340羧化 酶。乙酰 340羧化酶有原聚体( 56474896)和多聚体之分。只有当原聚体聚合成多聚体时酶才有催化活 性。柠檬酸可促进原聚体的聚合。长链脂酰 340可拮抗柠檬酸的促聚合作用。因此,柠檬酸是该酶的变 构激活剂,而 0.-、1:" ;和长链脂酰 340都是该酶的变构抑制剂。 !!(二)化学修饰调节 !!第五章已经提到,有些酶分子肽链上的某些氨基酸残基可在其他酶的催化下发生可逆的共价修饰,或 通过可逆地氧化还原互变使酶分子的局部结构或构象产生改变,从而引起酶活性的改变。这个过程称为 酶的酶促化学修饰(<=98>B>4C)。如磷酸化和脱磷酸、乙酰化和去乙酰化、腺苷化和去腺苷化、 甲基化和去甲基化以及— %D基和— %—%—基互变等,其中磷酸化和脱磷酸作用在物质代谢调节中最为常 见(表 )) &)。 表 !! "#某些酶的酶促化学修饰调节 !"!第二篇 !物质代谢 酶! !类! ! ! ! !反应类型效! !应 磷酸果糖激酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 丙酮酸脱氢酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 丙酮酸脱羧酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 糖原磷酸化酶磷酸化 "脱磷酸激活 "抑制 磷酸化酶 #激酶磷酸化 "脱磷酸激活 "抑制 磷酸化酶磷酸酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 糖原合酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 三酰甘油脂肪酶(脂肪细胞)磷酸化 "脱磷酸激活 "抑制 $%& ’()还原酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 $%& ’()还原酶激酶磷酸化 "脱磷酸激活

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点击次数:  更新时间:2016-12-02 09:26:16  【打印此页】  【关闭