2 酶(Enzymes)-4.ppt

1、1,2 酶（Enzymes）,2,2 酶（Enzymes）,2.1 酶的基本性質(zhì) 2.2 酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué) 2.3 酶的抑制作用 2.4 酶的作用機(jī)制 2.5 酶活性的調(diào)節(jié),3,2.5 酶活性的調(diào)節(jié)Regulatory Enzymes,4,我們將要學(xué)到的,酶原的激活 同工酶（調(diào)節(jié)） 別構(gòu)酶（別構(gòu)調(diào)節(jié)） 共價(jià)修飾,5,一、酶原的激活,1、概念,酶原激活 指酶原在一定條件下被打斷一個(gè)或幾個(gè)特殊的肽鍵，從而使酶構(gòu)象發(fā)生一定的變化，形成具有活性的三維結(jié)構(gòu)的過(guò)程。,酶原（zymogen or proenzyme） 酶的無(wú)活性前體，通常在有限度的蛋白質(zhì)水解作用后，構(gòu)象發(fā)生變化，轉(zhuǎn)變成為具有活性的酶。,（由無(wú)活

2、性狀態(tài)轉(zhuǎn)變成活性狀態(tài)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,胰島素原,7,胰凝乳蛋白酶原的激活,一條肽鏈組成，含245個(gè)氨基酸殘基，具有5對(duì)二硫鍵。,胰蛋白酶,-胰凝乳蛋白酶,8,9,胰蛋白酶原的激活,由胰腺細(xì)胞分泌，進(jìn)入小腸后，在有Ca2+的環(huán)境中受到腸激酶的激活，Lys6-Ile7之間的肽鍵被打斷，從氨基酸水解下一個(gè)酸性6肽，使構(gòu)象發(fā)生變化，形成胰蛋白酶的活性部位（His57，Asp102，Ser195），由酶原轉(zhuǎn)變成有活性的胰蛋白酶。,胰蛋白酶原,腸激酶,胰蛋白酶,胰蛋白酶不僅可以激活胰蛋白酶原，還可以激活胰凝乳蛋白原、彈性蛋白酶原及羧肽酶原。因此胰蛋白酶是所

3、有胰臟蛋白酶的共同激活劑。,10,胃蛋白酶原的激活,在胃酸H+作用下，低于pH 5時(shí)，酶原自動(dòng)激活，從氨基端失去12個(gè)多肽碎片，共44個(gè)氨基酸殘基（堿性的前體片段）后，轉(zhuǎn)變?yōu)楦叨人嵝缘摹⒂谢钚缘奈傅鞍酌浮?由392個(gè)氨基酸殘基組成,X-射線晶體研究表明，在胃蛋白酶原中已形成活性部位，但在中性pH下活性部位被遮蓋（鹽橋、靜電屏蔽）。在pH低時(shí)，由于幾個(gè)羧基質(zhì)子化，破壞了前體碎片和鹽橋，引起分子重排，暴露出催化部位，使酶可被激活。,11,胰島素,胰島素原,胰島素原的激活,12,3、本質(zhì),酶原激活實(shí)際上是酶活性部位形成和暴露的過(guò)程。,4、生物學(xué)意義,可保護(hù)分泌酶原的組織不被水解破壞 酶原激活是有機(jī)體

4、調(diào)控酶活的一種形式,13,二、同工酶（調(diào)節(jié)）,1、同工酶（isoenzyme或isozyme）,同工酶：指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但其蛋白質(zhì)分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和免疫性能等方面都存在明顯差異的一組酶。,差異：,本質(zhì)：活性部位在結(jié)構(gòu)上相同或者非常相似。,特點(diǎn)：多亞基蛋白，通常由四個(gè)以上的亞基構(gòu)成,14,2、乳酸脫氫酶(LDH),15,由4個(gè)亞基聚合的四聚體，每個(gè)亞基的相對(duì)分子量約3.5104，有五種同工酶。 由兩種不同的結(jié)構(gòu)基團(tuán)編碼成2種蛋白亞基，即骨骼肌型 M（A） 和心肌型H（B）亞基。 H型富含酸性氨基酸，而M型富含堿基氨基酸。,16,A4 (LDH1） A3B （LDH2） A2B2（LDH3

5、） AB3 （LDH4） B4 （LDH5）,17,18,心肌型的LDH5（H4）對(duì)丙酮酸的Km高（即親和力低），并且少量的丙酮酸即可對(duì)它造成抑制。骨骼肌型的LHD1（M4）對(duì)丙酮酸的Km低（即親和力高），并且不受丙酮酸抑制。這種特性與心肌、骨骼肌所起的作用和所處的生理環(huán)境是一致的。,19,20,21,別構(gòu)酶：一種其活性受到結(jié)合在活性部位以外部位的其它分子調(diào)節(jié)的酶。,1、別構(gòu)酶的定義及結(jié)構(gòu)特點(diǎn),結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：寡聚蛋白，兩個(gè)或多個(gè)亞基,活性部位：底物的結(jié)合與催化 調(diào)節(jié)部位：控制別構(gòu)酶的催化 反應(yīng)的速率,三、別構(gòu)酶（變構(gòu)酶，allosteric enzyme）,22,2、別構(gòu)效應(yīng)（變構(gòu)效應(yīng)，allos

6、teric effect）p151,酶的別構(gòu)效應(yīng)：酶分子的非催化部位與某些化合物可逆地非共價(jià)結(jié)合后發(fā)生構(gòu)象的改變，進(jìn)而改變酶活性狀態(tài)。,23,3、調(diào)節(jié)物,效應(yīng)物：凡能使酶分子發(fā)生別構(gòu)作用的物質(zhì)。通常為小分子代謝物或輔因子。 負(fù)調(diào)節(jié)物（負(fù)效應(yīng)物，別構(gòu)抑制劑） 降低或關(guān)閉酶的催化活性 末端產(chǎn)物（反饋抑制） 正調(diào)節(jié)物（正效應(yīng)物，別構(gòu)激活劑） 激活酶的活性 底物分子（同位酶）,同促效應(yīng)：底物分子本身對(duì)別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)作用 異促效應(yīng)：非底物分子對(duì)別構(gòu)酶的調(diào)節(jié)作用(激活和抑制),24,L-蘇氨酸,L-異亮氨酸,反饋抑制 Feedback inhibition,蘇氨酸脫水酶,25,4、別構(gòu)酶的動(dòng)力學(xué)特征,由同位

7、酶給出的S型曲線,26,正調(diào)節(jié)物、負(fù)調(diào)節(jié)物和無(wú)調(diào)節(jié)物對(duì)別構(gòu)酶的影響,27,一種不常見(jiàn)的調(diào)節(jié)類型，Vmax可被調(diào)節(jié)，但Km幾乎不變,28,天冬氨酸轉(zhuǎn)氨甲酰酶（ATCase）,ATP和CTP通過(guò)對(duì)ATCase的 別構(gòu)作用對(duì)嘧啶合成的調(diào)控,29,Two views of the regulatory enzyme aspartate transcarbamoylase,30,ATCase,具有催化活性，不與ATP和CTP結(jié)合，每個(gè)催化亞基有三個(gè)天冬氨酸底物結(jié)合部位（每條多肽鏈上有一個(gè)）,無(wú)催化活性，能與ATP和CTP結(jié)合，每個(gè)調(diào)節(jié)亞基上有兩個(gè)別構(gòu)劑（CTP，ATP）的結(jié)合部位（每條多肽鏈上一個(gè)）,3

8、1,ATCase的亞基結(jié)構(gòu),調(diào)節(jié)亞基 （3個(gè)）,催化亞基（2個(gè)）,調(diào)節(jié)亞基兩個(gè)別構(gòu)劑(CTP，ATP)的結(jié)合部位,催化亞基天冬氨酸底物結(jié)合部位,32,33,34,CTP和ATP對(duì)ATCase調(diào)節(jié)的生物學(xué)意義,35,變構(gòu)調(diào)節(jié)圖示,（序變模型）,（齊變模型）,無(wú)活性構(gòu)象,有活性構(gòu)象,5、別構(gòu)模型,36,齊變模型：由于一個(gè)底物或別構(gòu)調(diào)節(jié)劑的結(jié)合，蛋白質(zhì)的構(gòu)象在T（對(duì)底物親和性低的構(gòu)象）和R（對(duì)底物親和性高的構(gòu)象）之間變換。這一模式提出所有蛋白質(zhì)的亞基都具有同樣的構(gòu)象，或是T，或是R構(gòu)象。 序變模型：一個(gè)配體的結(jié)合會(huì)誘導(dǎo)它結(jié)合的亞基的三級(jí)結(jié)構(gòu)的變化，以及使相鄰亞基的構(gòu)象發(fā)生很大的變化。該模式還假定，只有一個(gè)亞基對(duì)配體具有高的親和性。,37,四、共價(jià)修飾,通過(guò)以共價(jià)鍵形成連接一個(gè)