3 酶（enzyme）

3.6 酶活性的调节 酶原激活 同工酶 多酶复合物和多功能酶 别构酶 共价修饰 酶工程（介绍）

一、酶原激活

原

二、同工酶

乳酸脱氢酶同工酶形成示意图 – + 乳酸脱氢酶同工酶电泳图谱 a b 结构基因 mRNA 多肽 M4 亚基 M3H M2H2 MH3 H4 点样线 mRNA 多肽 亚基 四聚体

- 不同组织中LDH同工酶的电泳图谱 + LDH1(H4) LDH2(H3M) LDH3(H2M2) LDH4(HM3) LDH5(M4) 心肌 肾 肝 骨骼肌 血清 - + 原点

三、多酶复合物和多功能酶 多酶体系：在完整细胞内的某一代谢途径中，由几个酶形成的反应链体系。

三、多酶复合物和多功能酶 （一）多酶复合物，如乙酰CoA羧化酶； （二）多功能酶

★ 多酶体系具有自我调节能力 （1）第一步反应往往是限速步骤，控制着全部反应序列的总速度。 （2）反馈抑制 催化第一步反应的酶，能被全部反应序列的最终产物所抑制，有的则是反应序列分叉处的酶受到最终产物的抑制，称为反馈抑制；这种调节方式往往是一种别构调节。

四、别构酶

（3）别构酶的结构特性： （1）已发现的都是寡聚酶，具有多个亚基； （2）酶分子中除了活性中心外，还有别构中心。它们可能位于不同的亚基或相同的亚基的不同部位。 (3)根据别构效应对反应速度的调节可分为正协同效应和负协同效应。

正协同效应(positive cooperative effect) ：可增加反应速度的作用。具有这种效应的物质为正调节物（变构激活剂）。多为别构酶的底物。 负协同效应(negative cooperative effect) ：降低反应速度。具有这种效应的物质为负调节物（变构抑制剂）。常为代谢反应序列的终产物。

（4）别构酶作用的动力学 正调节物与酶结合后，酶构象的变化有利于底物分子与酶结合，使酶促反应速度依赖于底物浓度的变化更为敏感。正调节物使S型曲线左移，饱和量的正调节物可将S形曲线转变为双曲线。 负调节物与变构酶结合后，不利于随后的酶与底物的结合，使酶促反应速度依赖于底物浓度不敏感，而且很难达到最大反应速度。负调节物使S形曲线右移。

 （5）别构酶作用的生理意义 在变构酶的S形曲线中,底物浓度稍有升高，则酶活性迅速上升，使得酶对底物浓度变化非常敏感，因此可以快速调节细胞内底物浓度和代谢速度。 负调节物常是代谢途径的终产物，变构酶常处于代谢通路的开端，通过反馈抑制，可以及早地调节整个代谢通路，减少不必要的底物消耗。

实例：天冬氨酸转氨甲酰酶 （anspartate transcarbamoylase，ATCase） 大肠杆菌从天冬氨酸和氨甲酰磷酸经过序列反应，最终生成CTP。 ATCase是此序列反应的第一个酶

ATCase的结构及其催化链的别构过渡作用 有催化活性构象(R-型) C C C 无催化活性构象(T-型) ATP（正效应剂） R R R R R R R R R R R R CTP（负效应剂） C C C C C C

R型：有利结合底物或调节物，属于松弛型。 T型：不利结合底物或调节物，属于紧张型。 齐变：各亚基在同一时间内均处于相同的构象状态。 亚基之间的联系 别构酶的齐变模型 T状态（对称亚基） R型：有利结合底物或调节物，属于松弛型。 T型：不利结合底物或调节物，属于紧张型。 齐变：各亚基在同一时间内均处于相同的构象状态。 S S S S S S S S R状态（对称亚基） 对称亚基 齐步变化

当配体不存在时，别构酶只有一种构象状态存在T，只有配体与之 别构酶的序变模型 序变： 当配体不存在时，别构酶只有一种构象状态存在T，只有配体与之 结合才诱导T态向R态转变。当配体与一个亚基结合后，可引起该 亚基构象发生变化，并使领近亚基易于发生同样构象变化，即影 响对下一个配体的亲和力。当第二个配体结合后，又导致第三个 亚基类似变化，直到所有亚基都处于同样的构象。 S S S S S S S S 亚基全部处于R型 亚基全部处于T型 依次序变化TR型

五、共价修饰

六 酶工程简介（了解） 一、化学酶工程： 亦称初级酶工程  固定化酶 化学修饰酶 化学人工酶 六 酶工程简介（了解） 将酶学和工程学相结合，产生了酶工程(enzyme engineering)这样一个新的领域。酶工程主要研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶分子结构的修饰和改造以及在工农业、医药卫生和理论研究等方面的应用。 一、化学酶工程： 亦称初级酶工程 天然酶  固定化酶 化学修饰酶 化学人工酶 二、生物酶工程：从基因水平改造或设计新酶。

固定化酶 将水溶性酶用物理或化学方法处理，固定于高分子支持物(或载体)上而成为不溶于水，但仍有酶活性的一种酶制剂形式，称固定化酶(immobilized enzyme)。 包埋法 吸附法 共价偶联法 交联法

溴化氰亚氨碳酸基偶联法 OH O—C —N BrCN OH OH （多羟基载体） H2O O-CONH2 O （惰性） （活泼） C=NH H2N-E OH O O-CO-NH-E C=N-E O-C-NH-E NH O OH

戊二醛交联法 OHC(CH2)3CHO 戊二醛 H2N-E N -HC=N-E-N=CH（CH2）3-CH=N- E- CH

酶的改造和模拟 酶的改造：功能基团的化学修饰酶 酶蛋白侧链的化学修饰 酶分子内或间的交联反应 酶的模拟：根据酶作用的原理摸拟酶的活性中心和催化机理，用化学方法制备结构较简单,高效、高选择性、稳定性能好的新型催化剂,可以是无机化合物、有机化合物或小肽。

催化侧链连接到环糊精上，可模拟胰凝乳蛋白酶 人工模拟酶-benzyme 环糊精分子结构 环糊精结构模型 催化侧链 环糊精 催化侧链连接到环糊精上，可模拟胰凝乳蛋白酶

生物酶工程示意图 产品 遗传设计 酶的蛋白质结构功能 新酶分子蓝图 选择性修饰方案 DNA重组技术 新酶 遗传修饰 克隆酶 突变酶 效用 发展 DNA重组技术 酶基因 产品

Summary 酶的基本性质和特点 酶的组成 酶的分类和命名