酶的调节

生物化学与分子生物学酶的学习笔记，包含酶活性的调节是对酶促反应速率的决速调节、酶含量的调节是对酶促反应速率的缓慢调节等。

酶的调节

• 酶活性的调节是对酶促反应速率的决速调节
  • 包括酶的别构调节和化学修饰调节，它们属于快速调节
  • 别构效应剂通过改变酶的构象而调节酶活性
    • 酶的别(变)构调节
      • 与酶的活性中心外的某个部位非共价可逆结合，改变酶构象，改变酶活性
    • 别构酶
      • 受别构调节的酶
      • 常含有多个(偶数)亚基
        • 存在协同效应
    • 别构效应剂
      • 引起别构效应的物质
      • 可以是代谢途径的终产物、中间产物、酶的底物或其他物质
    • 别构/调节部位
      • 酶与别构效应剂结合的部位
      • 分布
        • 与催化部位在同一亚基
        • 分别在不同亚基
          • 催化亚基和调节亚基之分
  • 化学修饰调节通过某些化学基团与酶的共价可逆结合实现
    • 酶的共价(化学)修饰
      • 酶的一些基团在其他酶的催化下，共价可逆结合某些化学基团或去掉已结合的基团，影响酶活性
      • 互变形式
        • 无活性与有活性
        • 低活性与高活性
      • 形式多样
        • 常见的是磷酸化和去磷酸化
          • 磷酸化
            • PK催化，ATP的γ-磷酸基共价结合在酶Ser、Thr或Tyr侧链羟基上
          • 去磷酸化
            • 蛋白磷酸酶，水解磷酸酯键，脱磷酸
  • 酶原需要通过激活过程才能转变为有活性的酶
    • 酶原
      • 在细胞内合成或初分泌、或在其发挥催化功能前处于无活性状态的酶前体
    • 酶原的激活
      • 一定条件下，酶原向有催化活性的酶的转变过程
      • 大多蛋白酶的水解，去除一个或几个肤段后，改变分子构象，有催化活性
      • 实质
        • 酶的活性中心形成或暴露的过程
      • 例如
        • 胰蛋白酶原入小肠，在Ca2+，肠激酶，第6位Tyr与第7位Ile间的肽键断裂，水解掉一个六肽，分子构象发生改变，形成酶的活性中心，成为胰蛋白酶
        • 胃蛋白酶原、胰凝乳蛋白酶原、弹性蛋白酶原及羧基肽酶原等均需水解掉一个或几个肤段后，才具有消化蛋白质的活性
    • 意义
      • 消化道蛋白酶以酶原形式分泌可避免胰腺的自身消化和细胞外基质蛋白遭受蛋白酶破坏，保证酶在特定环境和部位发挥其催化作用
      • 血管内的凝血因子以酶原形式存在，不发生血液凝固，可保证血流畅通
• 酶含量的调节是对酶促反应速率的缓慢调节
  • 改变酶蛋白合成与降解的速率来调节酶的含量，影响速率
  • 酶蛋白合成可被诱导或阻遏
    • 诱导物
      • 在转录水平上促进酶合成的物质
      • 诱导作用
        • 诱导物诱发酶蛋白合成的作用
    • 辅阻遏物
      • 在转录水平上减少酶合成的物质
      • 阻遏作用
        • 辅阻遏物与无活性的阻遏蛋白结合而影响基因的转录
    • 缓慢而长效的调节
    • 例如
      • 胰岛素可诱导合成HMG-CoA还原酶，促进胆固醇合成
      • 胆固醇可阻遏HMG-CoA还原酶的合成，抑制胆固醇的合成
      • 镇静催眠药苯巴比妥可诱导肝微粒体单加氧酶合成
  • 酶的降解与一般蛋白质降解途径相同
    • 各种酶的半寿期相差很大
    • 降解途径
      • 组织蛋白降解的溶酶体途径（非ATP依赖性蛋白质降解途径）
        • 溶酶体内的组织蛋白酶非选择性催化分解一些膜结合蛋白、长半寿期蛋白和胞外蛋白
      • 组织蛋白降解的胞质途径(ATP依赖性泛素介导的蛋白降解途径）
        • 降解异常或损伤的蛋白，以及几乎所有短半寿期(10分钟至2小时)的蛋白