第11章 酶作用机制和酶活性调节
酶的作用机制和影响因素
酶的作用机制和影响因素酶是一类生物催化剂，能够加速生物体内的化学反应。
它们在许多关键生物过程中发挥着重要作用，包括新陈代谢、消化、细胞信号传导等。
本文将介绍酶的作用机制和影响因素。
一、酶的作用机制酶通过特定的亚基结构和空间构型，与底物发生相互作用，催化底物的转化为产物。
酶的作用机制主要包括底物结合、过渡态形成和产物释放。
1. 底物结合酶具有高度特异性，只与特定的底物结合。
这是由于酶的活性部位与底物的结构互补性，形成一种“锁和钥”的相互作用。
当底物结合到酶的活性部位上时，形成酶底物复合物。
2. 过渡态形成酶底物复合物可以发生构象变化，促使底物分子结构发生调整，接近活化能（反应所需的最低能量）所代表的过渡态。
通过这种调整，酶能够为底物提供合适的参考架构，从而降低化学反应的能垒。
3. 产物释放酶催化的反应经过过渡态后，产生反应产物。
酶能够通过变形或活性部位的构象改变，将产物从活性部位中释放出来。
随后，酶可以再次与新的底物结合，进行更多的反应循环。
二、酶的影响因素酶的活性可能会受到多种因素的影响，包括温度、pH值、底物浓度和酶浓度等。
1. 温度温度是影响酶催化速率的重要因素。
通常情况下，随着温度的升高，酶的活性也会增加。
这是因为随着温度的升高，酶活性部位的分子振动增强，酶底物复合物的形成速率增加。
然而，过高的温度可能会导致酶变性，使其失去催化活性。
因此，每种酶都有适宜的工作温度范围。
2. pH值pH值是指溶液的酸碱性质，也是影响酶活性的重要因素。
不同的酶对pH值有不同的适应范围。
当pH值偏离适宜范围时，酶的活性会受到影响。
这是因为pH值的变化会引起酶分子活性部位的带电性质变化，导致酶与底物的结合受阻或活性部位结构变化，从而降低催化效率。
3. 底物浓度底物浓度是酶催化速率的另一个关键影响因素。
通常情况下，随着底物浓度的增加，酶催化反应速率也会增加。
然而，当底物浓度超过酶的饱和浓度时，酶无法继续增加其催化速率。
生物化学第十二章 酶活性的调节
提纲
一、酶的“量变”
1. 酶的“量变”和“质变”的主要差别 2. 同工酶 3. 酶的合成和降解
二、酶的“质变”
1. 别构调节 2. 共价修饰调节 3. 水解激活 4. 调节蛋白的激活或抑制 5. 聚合与解离
精选2021版课件
2
酶需要在正确的时间 和正确的地点有活性
不合适的表达 或激活导致细 胞的癌变或死
12
酶活性的精选别202构1版调课件节
13
具有正协同效应的别构酶
精选2021版课件
14
具有正协同效应别构酶
精选2021版课件
15
无协同效应的别构酶
精选2021版课件
16
别构酶实例——氨甲酰转移酶
天冬氨酸转氨甲酰酶（ATC）是大肠杆菌嘧啶核 苷酸从头合成途径中的限速酶，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 性受到严格的调控。
精选2021版课件
7
别构调节
别构调节的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的配体分子（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的亲和力，并最终 导致酶活性发生变化。
能够进行别构调节的酶称为别构酶，与别构中心结合调节酶活性的配体 分子称为别构效应物。起抑制作用的别构效应物称为别构抑制剂，起激 活作用的别构效应物称为别构激活剂。由底物作为别构效应物产生的别 构效应称为同促效应，否则，就称为异促效应。许多别构酶具有多个别 构中心，能够与不同的别构效应物结合。
酶活性的反馈抑制
精选2021版课件
9
解释别构酶别构效应和与底物 结合的协同效应的两个模型
齐变模型（MWC模型） 序变模型（KNF模型）
酶的结构和功能
酶的结构和功能酶是一类生物催化剂，它们在细胞中起着至关重要的作用。
本文将探讨酶的结构和功能，并通过对酶的研究来揭示其在生物体内的重要性。
一、酶的结构酶的结构通常包括蛋白质和非蛋白质组分。
蛋白质是酶的主要构成部分，它由一条或多条多肽链组成。
酶的多肽链可以分为一个或多个结构域，每个结构域都有特定的功能。
非蛋白质组分可以是辅酶、金属离子等，它们与蛋白质组成酶的辅助部分，对酶的催化活性起到重要的调节作用。
二、酶的功能酶具有高度的专一性和高效的催化活性。
它们可以促使生化反应的进行，降低能量的需求，并加速化学反应的速率。
酶可以作用于底物的特定化学键，通过改变反应的活化能，促使反应在细胞内的适宜条件下快速进行。
酶在生物体内起着非常重要的作用。
首先，酶催化合成反应，参与生物体内大量复杂分子的合成过程。
例如，DNA复制过程中的DNA聚合酶能够使得DNA链合成迅速进行，保证基因信息的传递准确性。
其次，酶能够催化降解反应，参与有机物的代谢和能量转化。
例如，消化系统中的消化酶能够将食物中的大分子物质降解为小分子物质，使其能够被身体吸收利用。
此外，酶还能调节细胞内代谢过程的平衡，维持生物体内稳定的内环境。
酶通过调控代谢途径中的关键酶活性，使细胞内各种代谢过程协调、平衡进行。
三、酶的调节酶的活性受到多种因素的影响，包括温度、pH值、金属离子和调节分子等。
其中，温度是一种重要的影响因素。
适宜的温度能够促进酶的活性，提高反应速率。
然而，过高的温度会使酶的构象发生变化，导致其失去催化活性。
此外，pH值也是调节酶活性的重要因素。
不同的酶对于pH值有不同的适应性范围，超出该范围会影响酶的催化性能。
金属离子和调节分子可以作为辅助因子结合到酶的活性部位，调节酶的催化活性。
四、酶的应用酶在工业生产和日常生活中有许多应用。
例如，制药工业中使用酶来合成药物或提取药物成分，从而提高合成效率和纯度。
酶还可以用于食品工业中，例如制作面包和酒精发酵过程中，酶可以帮助分解葡萄糖、淀粉和蛋白质等成分，促进发酵反应。
调节酶的概念和作用
调节酶的概念和作用 调节酶是一种可以调控生化反应速率的蛋白质分子，它们在细胞内发挥重要的调节作用。调节酶通过与底物和其他调控因子之间的相互作用来改变其拟合程度，从而调控产生产物的速率。调节酶可以在调节过程中增强或抑制酶活性，以适应细胞内外环境的变化，从而维持生物体的正常功能。
调节酶的作用可以分为两个方面：调控酶活性和协调代谢途径。 首先，调节酶对酶活性的调控是细胞内代谢平衡的关键环节。一些代谢反应需要在特定的时间和条件下进行，以产生所需产物。调节酶可以通过改变底物与酶之间的结合情况，从而调控酶活性。当细胞中某个物质的浓度过高或过低时，调节酶会调节酶活性，使其加快或减慢底物的转化速率，以达到细胞代谢平衡。
其次，调节酶还可以协调不同代谢途径之间的平衡。细胞内的代谢途径相互关联，调节酶可以在这些途径之间传递信号，使得代谢途径能够良好地协调工作。例如，当细胞内某种物质的浓度过高时，调节酶可以通过抑制相关途径中其他酶的活性来减少该物质的合成速率，从而减少其浓度。另外，调节酶还可以通过促进一些关键酶的活性来增加某种物质的合成速率，以满足细胞对该物质的需求。
调节酶的调控机制主要包括：竞争性抑制、非竞争性抑制、可逆共价调控和非可逆共价调控。 竞争性抑制是指一种物质结构与底物相似，能够与底物绑定到同一位点上，从而降低底物与酶的结合。这种调控机制常见于细胞内一些重要物质的代谢过程中，比如抑制剂与底物之间的竞争。
非竞争性抑制是指抑制剂与酶结合的位点不同于底物结合位点。抑制剂与酶结合后，可能改变酶的构象，进而影响酶底物复合物的形成，从而影响酶的活性。这种调控方式常见于调节酶对底物的结合情况。
可逆共价调控是指调节酶与某些分子之间发生可逆共价结合，从而影响酶的活性。这种情况下，酶的活性与共价修饰的程度有关。一些重要的调节酶，如蛋白激酶和蛋白磷酸酶，就是通过这种方式调控的。
非可逆共价调控是指调节酶与某些分子之间发生不可逆共价结合，从而持久地改变酶的活性。一个著名的例子是酶的磷酸酸化和去磷酸酸化。这种调控方式常见于细胞循环过程中的一些关键酶，可以使其活性持久改变。
酶-生物化学
维生素D
维生素D具有抗佝偻病作用，又称抗佝偻病维生 素。已确知有4种，即维生素D2、D3、D4、D5， 均为类固醇衍生物，其中D2和D3较为重要。 功能：调节钙、磷代谢，维持血液正常的钙、磷 浓度，从而促进钙化，使牙齿、骨骼发育正常。 缺乏症：维生素D摄食不足，不能维持钙的平 衡，儿童骨骼发育不良，产生佝偻病。孕妇 和授乳妇人的脱钙作用严重时导致骨质疏松 症，患者骨骼易折，牙齿易脱落。
化学本质
不饱和一元醇 类固醇衍生物 生育酚 奈醌衍生物
功能
缺乏得干眼病、夜盲症 与Ca、P代谢有关，佝偻病 与生育有关，抗氧化 促进血液凝固
水溶性维生素
维生素B1 —硫胺（素）（抗神经炎V、抗脚气病V） 缺乏症：1. 脚气病 2. 中枢神经和肠胃患糖代谢失常 Cl NH
2
N—C—CH3 CH2 HC H3C S 焦磷酸硫胺素（ 硫胺素（B1 （ 焦磷酸硫胺素） TTP） 硫胺素（ ） 功能： 以辅酶方式参加糖的分解代谢。TPP是脱羧酶、脱 氢酶的辅酶。 分布：在米糠、麦麸、黄豆、酵母、瘦肉等食物中含量最 丰富。 C—CH2CH2OH P P
脱辅酶决定反应的特异性， 脱辅酶决定反应的特异性，辅因子决定反应的种类与性质
自学) 维生素 (提一下,自学 自学
参见P184 参见
维生素是维持机体生命活动不可缺少的一类小 分子化合物，它既不是生物体构成成分，也不是能 量物质，之所以对生命活动如此重要，是因为维生 素是辅酶或辅基的组成成分，参与体内代谢过程。 维生素的特点: 1、种类多 2、需要量少 3、常常需要从食物中获得 4、大部分充当辅酶
维生素K
维生素K是一类能促进血液凝固的萘醌衍 生物。1929年发现。有K1、K2、K3三种，K1、 K2为天然产物，K3为人工合成品。 功能：是促进血液凝固，因维生素K是促进 肝脏合成凝血酶原的重要因素。 缺乏症：动物缺乏维生素K，血凝时间延长。 成人一般不易缺乏维生素K。
生物化学酶促反应动力学酶的作用机制和酶的调节讲课文档
初速度
产 酶促反应速度逐渐降低
物
0
时间
酶促反应的时间进展曲线
第十二页，共165页。
v 在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的 影响呈矩形双曲线关系。
V
反 应 初 速 度
0
底 物 浓 度 [S]
反应初速度随底物浓度变化曲线
第十三页，共165页。
V Vmax
[S] 当底物浓度较低时
反应速度与底物浓度成正比；反 应为一级反应。
活性部位基团）
第五十六页，共165页。
（1） 非专一性不可逆抑制剂
①重金属离子 Ag+ 、 Cu2+ 、 Hg2+ 、 Pb2+ 、 Fe3+
高浓度时可使酶蛋白变性失活； 低浓度时对酶活性产生抑制。
——通过加入EDTA解除
第五十七页，共165页。
②烷化剂（多为卤素化合物）
H2N-CH-COOH CH2 SH
单分子反应：A P
双分子反应：A+B P+Q
第四页，共165页。
• 单分子反应
v = kc
• 双分子反应
v = kc1c2 c 、c1、c2 ：反应物浓度（mol/l） k：比例常数/反应速率常数
第五页，共165页。
2.反应级数
能以v = kc表示，为一级反应； 能以v = kc1c2表示，则为二级反应； v 与反应物浓度无关，则为零级反应。
数。
[S]很大时， Vmax＝ k3[E] 。
k3表示当酶被底物饱和时，每秒钟每个酶分子转 换底物的分子数，
——又称为转换数、催化常数kcat kcat越大，酶的催化效率越高
第三十一页，共165页。
生物化学(第三版)第十章 酶的作用机制和酶的调节课后习题详细解答_ 复习重点
第十章酶的作用机制和酶的调节提要酶的活性部位对于不需要辅酶的酶来说，就是指酶分子中在三维结构上比较靠近的几个氨基酸残基负责与底物的结合与催化作用的部位，对于需要辅酶的酶来说，辅酶分子或辅酶分子上的某一部分结构，往往也是酶活性部位的组成部分。
酶活性部位有6个共同特点。
研究酶活性部位的方法有：酶分子侧链基团的化学修饰法，动力学参数测定法，X射线晶体结构分析法和定点诱变法，这些方法可互相配合以判断某个酶的活性部位。
酶是催化效率很高的生物催化剂，这是由酶分子的特殊结构所决定的。
经研究与酶催化效率的有关因素有7个，即底物和酶的邻近效应与定向效应，底物的形变与诱导契合，酸碱催化，共价催化，金属离子催化，多元催化和协同效应，活性部位微环境的影响。
但这些因素不是同时在一个酶中其作用，也不是一种因素在所有的酶中起作用，对于某一种酶来说，可能分别主要受一种或几种因素的影响。
研究酶催化的反应机制，始终是酶学研究的一个重点，通过大量的研究工作，已经对一些酶的作用机制有深入了解，该章对溶解酶、胰核糖核酸酶A、羧肽酶A、丝氨酸蛋白酶、天冬氨酸蛋白酶等的催化作用机制进行了详尽的讨论。
酶活性是受各种因素调节控制的，除了在第8章中已介绍的几种因素外，主要还有①别构调节，例如ATCase。
②酶原的激活，如消化系统蛋白酶原的激活及凝血系统酶原的激活。
③可逆共价修饰调控，如蛋白质的磷酸化，一系列蛋白激酶的作用。
通过以上作用，使酶能在准确的时间和正确的地点表现出它们的活性。
别构酶一般都是寡聚酶，有催化部位和调节部位，别构酶往往催化多酶体系的第一步反应，受反应序列的终产物抑制，终产物与别构酶的调节部位相结合，由此调节多酶体系的反应速率。
别构酶有协同效应，[S]对υ的动力学曲线呈S形曲线（正协同）或表现双曲线（负协同），两者均不符合米氏方程。
ATCase作为别构酶的典型代表，已经测定了其三维结构，详细研究了别构机制和催化作用机制。
为了解释别构酶协同效应的机制，有两种分子模型受到人们重视，即协同模型和序变模型。
酶作用机制
酶活性中心示意图
S- S
活性中心外 必需基团 活 性 中 心 必 需 基 团
底物
结合基团
催化基团 肽链
活性中心
多肽链 底物分子 活性 中心 以外 必需 基团 酶活性中心 活性 催化基团 中心 必需 结合基团 基团
有的酶的必需基团 兼有两者的功能
胰凝乳蛋白酶活性部位示意图
一些酶活性中心的氨基酸残基
酶
糖原磷酸化酶 磷酸化酶b激酶 糖原合成酶 丙酮酸脱羧酶 磷酸果糖激酶 丙酮酸脱氢酶 HMG-CoA还原酶 HMG-CoA还原酶激酶 乙酰CoA羧化酶 脂肪细胞甘油三脂脂肪酶 黄嘌呤氧化酶
化学修饰类型
磷酸化/脱磷酸化 磷酸化/脱磷酸化 磷酸化/脱磷酸化 磷酸化/脱磷酸化 磷酸化/脱磷酸化 磷酸化/脱磷酸化 磷酸化/脱磷酸化 磷酸化/脱磷酸化 磷酸化/脱磷酸化 磷酸化/脱磷酸化 -SH/-S-S-
1
（接近过渡 CH 2 CH 2 态） 108
O
三）酸碱催化
酸碱催化是通过瞬间的向反应物提供质子或 从反应物接受质子以稳定过渡态，加速反应 的一类催化机制。
狭义的酸碱催化 H+、OH-
酸碱催化
广义的酸碱催化，质子受体和供体
酶蛋白中具有广义的酸碱催化的功能基：氨 基、羧基、巯基、酚羟基、咪唑基等。
His存在于许多酶的活性中心；咪唑基是催化中很活泼的一个催化 功能基，它既能供出质子又能接受质子，且速度十分迅速，所 以，His在Pr的含量虽小，往往位于活性中心。
研究酶活性部位的方法
1．分子侧链基团的化学修饰法 2、动力学参数测定法 3、射线晶体结构分析法 4、定点诱变法
二、酶反应的独特性质
• 酶反应；一类反应仅涉及电子转移，另一类 反应涉及电子和质子两者或其他基团的转移 • 酶催化作用以残基上的功能基团和辅酶为媒 介，如His, Ser, Cys, Lys, Glu, Asp • 酶催化反应的最适pH范围狭小 • 酶活性部位比底物稍大 • 酶除进行催化反应所必需的活性基团外，还 有其他因素，如使底物产生张力等作用因素
酶类协同作用与调控机制的研究
酶类协同作用与调控机制的研究酶是生命体内极为重要的催化剂，它们促进了反应的进行，降低了反应的能量垒。
然而，生物体内的许多反应并不仅由单一的酶催化，而是由多个酶协同作用完成的。
这种协同作用的机制及其调控机制成为了生物化学中很重要的研究领域，也极大地推动了生物科学和医学领域的进步。
酶类协同作用的机制酶类协同作用是指多个酶协同完成一个化学反应。
此时，相对于单个酶催化的反应，酶类协同作用完成的反应更加高效、快速、精确。
协同作用具有非常多样的形式，主要分为四种类型：正交协同作用、协同抑制作用、永久性聚合和可逆性聚合。
正交协同作用是指两个酶同时增加反应的速度，但它们的作用是相互独立的。
这种协同作用是最为简单的一种形式，也是目前最为广泛研究的一种模式。
协同抑制作用是指一种酶能够抑制另一种酶的活性，但同时受到竞争反式拮抗其他酶的抑制，因此需要其他酶的协同作用来完成反应。
永久性聚合和可逆性聚合是两种常见的酶类协同作用机制。
永久性聚合是指两个或多个酶共同结合形成一种新的酶，这种协同作用是不可逆的。
而可逆性聚合则是指两个或多个酶共同结合，但是它们在合成反应之前，可以单独活跃，协同反应完成后再分离。
酶类协同作用的调控机制酶类协同作用的调控机制是指，生物体内通过一系列的机制，调整不同酶之间的协同作用，从而实现对生物代谢的精确调控和适应环境的适应性变化。
酶类协同作用的调控机制主要分为两种类型：物理调控和化学调控。
物理调控是指通过物理方式调节酶之间的空间排布或靶向配对，从而调节酶类协同作用的效率。
这种调控机制的代表性例子是互补配对调控模式，其中不同的酶通过靶向配对，促进酶之间的相互作用和协同反应。
化学调控则是指通过生物体内一系列机制，调节酶的催化活性、荟萃以及结构构象，以便实现酶类协同作用的调控。
这种调控机制具有非常复杂的过程，涉及到许多不同的化学因素，如离子浓度、pH 值、配体浓度和信号转导等。
其中，配体浓度调控机制是最常见的一种化学调控，它通过调节酶与其配体的亲和性，从而实现对酶类协同反应的精细调节。
生物化学酶的调节
生物体通过调节酶的功能来控制代谢速度。
酶的调节机制有两类，一是对酶数量的调节，另一类是对酶活性的调节。
前者通过控制酶的合成与降解速度来控制酶量，作用缓慢而持久，称粗调；后者改变酶的活性，效果快速而短暂，称细调。
一、酶活性的调节（一）变构调节1.定义有些酶在专一性的变构效应物的诱导下，结构发生变化，使催化活性改变，称为变构酶或别构酶（allosteric enzyme）。
使酶活增加的效应物称为正调节物，反之称为负调节物。
变构酶是寡聚酶，分子中除活性中心外还有别构中心（调节中心）。
两个中心可在同一亚基，也可在不同亚基。
有活性中心的亚基称为催化亚基，有别构中心的亚基称为调节亚基。
别构效应也可扩展到非酶蛋白，如血红蛋白与氧结合的过程中也有别构效应。
2.分类大部分别构酶的v-[S]曲线呈S形，与米氏酶不同。
这种曲线表明酶与一分子底物（或效应物）分子结合后，其构象发生改变，有利于后续分子的结合，称为正协同效应。
这种现象有利于对反应速度的调节，在未达到最大反应速度时，底物浓度的略微增加，将使反应速度有极大提高。
所以正协同效应使酶对底物浓度的变化极为敏感。
另一类别构酶具有负协同效应，其动力学曲线类似双曲线，在底物浓度较低时反应速度变化很快，但继续下去则速度变化缓慢。
所以负协同效应使酶对底物浓度变化不敏感。
3.判断有一些没有别构效应的酶也可产生类似的曲线，所以作图法不能完全作为判断别构酶的依据。
可用Rs值（saturation ratio，饱和比值）([S]90%V/[S]10%V)来定量地区分三种酶：Rs等于81为米氏酶，大于81则有正协同效应，反之为负协同。
更常用的是Hill系数法，以log(v/(Vm-v))对log[S]作图，曲线的最大斜率h 称为Hill系数，米氏酶等于1，正协同酶大于1，负协同小于1。
4.机齐变模型（M. W. C.）：认为酶分子中所有原子的构象相同，无杂合状态。
在低活性的紧张态（tight，T）和高活性的松弛态（relaxed form，R）之间存在平衡，效应物使平衡移动，从而改变酶的活性。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
胰蛋白酶激活系统
2）凝血系统蛋白酶原的激活
四、同工酶
同工酶：能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。
乳酸脱氢酶（LDH）催化的反应
CH3 C O + NADH + H COOH +
LDH
CH3 CHOH + NAD COOH +
不同组织中LDH同工酶的电泳图谱
逆的非共价结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性的现 象。 正别构效应：因别构导致酶活性增加 别构效应 负别构效应：因别构导致酶活性降低
具有别构效应的酶，也称变构酶（allosteric enzyme）。
变构抑制效应
2、变构调节的机制
变构效应剂 + 酶的调节亚基 疏松或紧密 亚基聚合或亚基解聚 形成酶分子多聚体
（2）一般由相距较远的2-3个氨基酸残基组成
（3）通过诱导契合和底物形变实现酶和底物的结合
诱导契合：酶与底物相互接近时，酶在底物的诱导下发生构象变 化的过程。这一学说称为诱导契合假说(induced-fit hypothesis)。 底物形变：当酶与一旦底物结合，酶就能使底物发生形变。其本 质是酶中某些基团使底物分子中某些基团的电子云密度重新分配而 产生电子张力，造成底物发生形变，使底物更加接近它的过渡态， 促使旧键弱化新键形成，使反应易于发生。
（4）底物通过次级键结合到酶上
（5）底物通过次级键结合到酶上
二）酶活性中心的鉴定方法
1、切除法 对小分子且结构已知的酶多用此法。用专一性的
酶切除一段肽链后剩余的肽链仍有活性，说明切除的
肽链与活性无关，反之，切除的肽链与活性有关。
2、化学修饰法 选用适当的化学试剂与酶蛋白中的氨基酸残 基的侧链基团发生反应引起共价结合、氧化或还原
酶的构象改变
酶的活性改变 （激活或抑制）
3、同促别构酶的动力学特点
正协同效应 同促效应 （调节分子就是底物） 别构效应 协同效应
负协同效应
异促效应：调节分子不是底物
同促别构酶的动力学特点
1）别构酶的动力学特性不遵守米-曼 氏动力学，不呈直角双曲线，而为S形 曲线（正协同）或表现类似直角双曲 线（负协同） ； 2）正协同效应的酶，[S] 到到某一范围 内时若果有较小的增加，酶活力就有较 大的增加，即酶反应速度对底物浓度的 变化比较敏感； 3）负协同效应的酶，底物浓度在较低的范围内酶反应速度对底 物浓度的变化敏感；在稍高浓度范围内酶反应速度对底物浓度的 变化不敏感。
酶上被磷酸化的氨基 酸残基：Thr, Ser, Tyr, Glu-----通过“P-O”连接； Lys, Arg, His------通过 “P-N”连接
2、酶原的激活——不可逆共价修饰
酶原 (zymogen)：酶的无活性的前体
酶原的激活：由无活性的酶原转变为有活性的酶的过程。
这个过程实质上是酶活性部位形成和暴露的过程。酶原的
激活不可逆反应。
酶原激活的意义：在特定的环境和条件下发挥作用；避免
细胞自身消化；快速反应等。
酶原激活的机理:
酶原 在特定条件下
一个或几个特定的肽键断裂，水解 掉一个或几个短肽
分子构象发生改变 形成或暴露出酶的活性中心
消化系统蛋白消化酶的初级形式及其激活因子
无消化活性
有消化活性
胰蛋白酶原的激活
2、酶活性中心常见的基团
3、酶活性部位的特点
（1）位于酶表面的一个疏水的裂隙内，该裂隙具有三维 实体性。
酶的活性中心内部是一个疏水环境，环境中的介电常数低， 使底物和酶分子脱溶剂化，排除水分子的干扰，防止酶和底物分 子之间形成水化膜。因此参与反应的两个基团的电荷作用会比在 水溶液环境中更强，提高了反应基团之间反应的敏感性，故而有 利于反应的进行。
二）酶的共价修饰
共价修饰：在其他酶的催化作用下，某些酶蛋白肽链上的一些 基团可与某种化学基团发生共价结合，从而使酶活性发生改变的 一种酶活性调节方式。
1、可逆共价修饰
酶的活性在两种状态（有活性或无活性）之间变化，这个化学 修饰过程也是由酶催化的。其类型有①磷酸化/脱磷酸化；②乙酰 化/脱乙酰化；③腺苷酸化/脱腺苷酸化；④尿苷酸化/脱尿苷酸化；
本章重点知识
何谓酶的活性部位？有何特点？活性中心主要基团的作用是 什么？ 什么是酸碱催化反应？蛋白质中起酸碱催化功能的基团有哪 些？ 什么是共价催化？蛋白质中主要的亲电和亲核基团有哪些？ 影响酶催化效率的因素有哪些？ 酶活性调节的方式有哪些？ （正、负）别构效应、变构酶、脱敏作用、同（异）促效应、 （正、负）协同效应、共价修饰、酶原、同工酶。 可逆共价修饰的类型。酶原激活的意义。
蛋白质
基因定点突变改变蛋白质结构
二、酶活性的结构调节
酶 活 性 的 调 节 方 式
酶量的调节-----通过调节基因的表达来完成
别构调节 酶活性结构
可逆共价修饰
调节
共价修饰调节 转录因子调节
不可逆共价调节（酶 原激活调节）
一）酶活性的别构调节作用
1、酶的别构效应和别构酶
别构效应：一些代谢物（可与某些酶分子活性中心外某部分可
LDH1(H4) LDH2(H3M) LDH3(H2M2) LDH4(HM3) LDH5(M4) 心肌 肾 肝 骨骼肌 血清
+
-
原点
同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断；
酶 活 性
心肌梗死酶谱
正常酶谱
肝病酶谱
1
2
3
4
5
心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化
同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。
等修饰，称之为化学修饰。
酶分子中可以修饰的基团有：-SH、-OH、咪唑 基、氨基、羧基、胍基等。 活力中心判断方法：某一基团被修饰后，酶的 活性显著下降或无活性，可初步判断该基团与酶的 活性有关；反之，与酶的活性无关。
1）非特异性共价修饰
R R
A.非差 示标记
(底物)
R
R
B. 差示 标记
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
R
R*
R
R*
⑤ADP-核糖基化；⑥甲基化/脱甲基化；⑦S-S/SH相互转变。
反应类型 磷酸化
共价修饰
被修饰的氨基酸残基 Tyr，Ser，Thr，His
共 价 修 饰 反 应 的 例 子
腺苷酰化
Tyr
尿苷酰化
Tyr
S-腺苷-Met
S-腺苷
甲基化
Glu
可逆共价修饰的主要方式——蛋白质的磷酸化
很多蛋白激酶都以ATP为磷酸基的供体发生磷酸化，之后才具有 活性或者丧失活性，这种酶活性的修饰方式称为蛋白质的磷酸化。 例：糖原磷酸化酶的共价修饰
生 物 化 学 Biochemistry
第11章 酶作用机制和酶活性调节
生命科学与技术学院
陈吉宝
一、酶活性部位(active site)
一）活性中心
1、概念：是酶与底物结合并表现催化作用的空间区域。
结合残基：结合底物 活性中心 结构残基 结合残基 催化残基 催化残基:致使敏感 键进一步极化断裂。 结构残基：维持酶分 子三维构象;
2）亲和标记法
根据酶与底物特异结合的性质，设计或合成一种含有反 应基团的底物类似物作为活性部位基团的标记试剂。这种试 剂象底物一样进入活性部位，接近结合位点，并以其活泼的 化学基团与活性部位的某一基团共价结合，而指示出酶活性
部位的特征。
+
X-Y
3、X—射线衍射法 把一纯酶的X—射线晶体衍射图谱和酶与底物反 应后的X-射线图谱相比较，即可确定酶的活性中心。 4、蛋白质工程（基因工程）法 基因