杨荣武生物化学酶活性的调节省公共课一等奖全国赛课获奖课件.pptx

第十二章第十二章 酶活性调整机制酶活性调整机制第1页提要提要一、酶“量变”1.酶“量变”和“质变”主要差异2.同工酶3.酶合成和降解二、酶“质变”1.别构调整2.共价修饰调整3.水解激活4.调整蛋白激活或抑制5.聚合与解离第2页不适当表示或不适当表示或激活造成细胞激活造成细胞癌变或死亡！癌变或死亡！酶需要在正确时间和正确地点有活性第3页酶酶“量变量变”和和“质变质变”比较比较第4页改变酶量方式有两种，一个是经过同工酶，另外一个是经过控制酶基因表示和酶分子降解。酶酶“量变量变”第5页定义：是指催化相同反应但性质不一样（Vmax和/或Km不一样）酶。它们可能以不一样量出现在一个动物不一样组织或器官，也可能出现在任何真核生物细胞不一样细胞器。实例：高等动物乳酸脱氢酶（LDH）有五种形式M4、M3H、M2H2、MH3和M4。M4由四个M亚基组成，主要存在于骨骼肌，H4由四个H亚基组成，主要存在于心脏。同工酶同工酶第6页在不改变酶浓度前提下，对已经有酶活性进行调控酶酶“质变质变”酶活性别构调整、共价修饰和水解激活调整异同酶活性别构调整、共价修饰和水解激活调整异同第7页别构调整原理在于一些酶除了活性中心以外，还含有别构中心，该中心能够结合一些特殊配体分子（有时为底物）。当别构中心结合配体以后，酶构象发生改变，从而影响到活性中心与底物亲和力，并最终造成酶活性发生改变。能够进行别构调整酶称为别构酶，与别构中心结合调整酶活性配体分子称为别构效应物。起抑制作用别构效应物称为别构抑制剂，起激活作用别构效应物称为别构激活剂。由底物作为别构效应物产生别构效应称为同促效应，不然，就称为异促效应。许多别构酶含有多个别构中心，能够与不一样别构效应物结合。含有协同效应酶和无协同效应酶都能够受到别构调整别构调整最多出现在代谢路径中反馈抑制（feedback inhibition），有时候还有前馈激活（feed-forward activation）和底物激活（substrate activation）。别构调整别构调整第8页别构调整最多出现在代谢路径中反馈抑制，它是指一条代谢路径（通常是合成代谢路径）终产物作为别构抑制剂抑制代谢路径前面限速酶活性，所以也被称为终产物抑制。酶活性反馈抑制酶活性反馈抑制第9页齐变模型（MWC模型）序变模型（KNF模型）解释别构酶别构效应和与底物结合协同效应两个模型第10页该模型认为组成别构酶亚基能够以两种不一样构象形式存在，一个构象为R态，另外一个构象为T态。在一个特定酶分子内部，组成亚基之间相互作用致使每一个酶分子每一个亚基在某一个时候采取同一个构象，即要么都是R态，要么都是T态。在溶液中，两种构象能够相互转变，并处于动态平衡中，但转变方式为齐变，即组成它们亚基要么一齐从R态变成T态，要么一齐从T态变成R态。齐变模型齐变模型第11页该模型认为同一个酶分子现有R亚基，又有T亚基，也就是溶液中R态酶（R4）和T态酶（T4）之间存在各种混合体（R3T1、R2T2、R1T3），各种状态酶处于动态平衡之中。另外，该模型还必定了底物对酶构象有更直接影响。在没有底物时，酶差不多都以T态存在，这时活性中心构象不适合与酶结合。一旦底物进入活性中心，因为“诱导契合”造成与底物结合亚基从T态转变成R态。序变模型还认为相邻亚基之间存在相互作用，而且这种相互作用能够影响到其它亚基构象状态。序变模型序变模型第12页酶活性别构调整酶活性别构调整第13页含有正协同效应别构酶含有正协同效应别构酶第14页含有正协同效应别构酶含有正协同效应别构酶第15页无协同效应别构酶无协同效应别构酶第16页天冬氨酸转氨甲酰酶（ATC）是大肠杆菌嘧啶核苷酸从头合成路径中限速酶，它催化氨甲酰磷酸和Asp形成N-氨甲酰天冬氨酸和无机磷酸，其活性受到严格调控。对大肠杆菌ATC动力学研究表明，其动力学曲线为S型，活性受到嘧啶合成终产物CTP反馈抑制，但受到嘌呤核苷酸ATP激活。S型曲线表明该酶与底物结合含有正协同性。ATP和CTP作为别构效应物对ATC活性调整生理意义在于有利于平衡胞内嘌呤核苷酸库和嘧啶核苷酸库。别构酶实例别构酶实例氨甲酰转移酶氨甲酰转移酶第17页氨甲酰转移酶结构及其催化反应氨甲酰转移酶结构及其催化反应 第18页ATP和和CTP对对ATC活性调整活性调整 第19页大肠杆菌大肠杆菌ATCT态和态和R态互变态互变 第20页是指酶活性因其分子内一些氨基酸残基发生共价修饰而发生改变过程。这种调整方式比别构调整要慢。共价修饰方式有：磷酸化、腺苷酸化、尿苷酸化、ADP-核糖基化和甲基化，其中磷酸化是最为常见形式。酶共价修饰调整酶共价修饰调整第21页酶共价修饰几个形式酶共价修饰几个形式第22页蛋白质蛋白质“可逆磷酸化可逆磷酸化”第23页大多数蛋白酶以无活性酶原形式被合成，需要经过水解（由其它蛋白酶催化或自我催化）去除一些氨基酸序列以后才会有活性，这种调整酶活性方式被称为水解激活。与共价修饰一样，水解激活是也一个全或无调整方式，酶原状态没有活性，但与共价修饰不一样是，它是不可逆，即一旦被激活就不可能回到原来非活性酶原状态。水解激活水解激活第24页胰蛋白酶和其它蛋白酶水解激活胰蛋白酶和其它蛋白酶水解激活第25页糜蛋白酶水解激活糜蛋白酶水解激活第26页一些凝血因子水解激活一些凝血因子水解激活第27页一些蛋白质能够作为配体与特定酶结合而调整被结合酶活性，这些调整酶活性蛋白质称为调整蛋白，其中，激活酶活性调整蛋白称为激活蛋白，抑制酶活性蛋白称为抑制蛋白。抑制蛋白通常结合在酶活性中心阻止底物与活性中心结合而到达抑制效果。调整蛋白激活或抑制调整蛋白激活或抑制第28页蛋白酶与蛋白酶抑制剂蛋白酶与蛋白酶抑制剂第29页各种各种CDK与其周期蛋白搭档与其周期蛋白搭档第30页抑制蛋白对酶活性抑制抑制蛋白对酶活性抑制第31页吸烟对吸烟对1-1-抗胰蛋白酶损伤抗胰蛋白酶损伤第32页乙酰乙酰CoA羧化酶聚合和解离羧化酶聚合和解离第33页