别构酶同工酶诱导酶食工91

1、关于别构蛋白、别构效应关于别构蛋白、别构效应 别构蛋白调节蛋白； 除活性部位还有其他结合部位（别构部位）； 具有别构效应； 一般都是寡聚蛋白； 亚基都有活性部位或别构部位（调节部位）。 别构蛋白+配基 生物活性改变。 别构酶别构酶前言前言回顾回顾别构酶：别构酶：一种其活性受一种其活性受到结合在活性部位以外部到结合在活性部位以外部位的其它分子调节的酶。位的其它分子调节的酶。定义及结构特点定义及结构特点结构特点：结构特点：寡聚蛋白，寡聚蛋白，两个或多个亚基两个或多个亚基活性部位：底物的结合与催化活性部位：底物的结合与催化调节部位：调节部位：控制别构酶的催化控制别构酶的催化 反应的速率反应的速率别构

2、酶（变构酶别构酶（变构酶） 别构酶别构酶别构酶的特点：别构酶的特点：别构酶分子上除了活性中心外，还有调节中别构酶分子上除了活性中心外，还有调节中心。这两个中心处在酶蛋白的不同部位，有心。这两个中心处在酶蛋白的不同部位，有的在不同的亚基上，有的在同一亚基上。的在不同的亚基上，有的在同一亚基上。别构酶的别构酶的 v-s v-s 的关系不符合米氏方程，所的关系不符合米氏方程，所以其曲线不是双曲线型。以其曲线不是双曲线型。已知的别构酶都是寡聚酶。已知的别构酶都是寡聚酶。 别构酶别构酶 别构酶别构酶别构效应（变构效应）别构效应（变构效应） 酶的别构效应：酶的别构效应：酶分子的非催化部位与某些化合酶分子的

3、非催化部位与某些化合物可逆地非共价结合后发生构象的改变，进而改变酶物可逆地非共价结合后发生构象的改变，进而改变酶活性状态。活性状态。 别构效应别构效应别别 构构 效效 应应 别构效应别构效应变构激活变构激活变构抑制变构抑制（正协同效应）（正协同效应）（负协同效应）（负协同效应）调节物（效应物、效应子）调节物（效应物、效应子）效应物：效应物：凡能使酶分子发生别构作用的物质。凡能使酶分子发生别构作用的物质。 通常为小分子代谢物或辅因子。通常为小分子代谢物或辅因子。负调节物（负效应物，负调节物（负效应物，别构抑制剂别构抑制剂） 降低或关闭酶的催化活性降低或关闭酶的催化活性 末端产物（末端产物（反馈抑

4、制反馈抑制）正调节物（正效应物，正调节物（正效应物，别构激活剂别构激活剂） 激活酶的活性激活酶的活性 底物分子底物分子（同位酶）（同位酶）同促效应：同促效应：底物分子本身对别构酶的调节作用底物分子本身对别构酶的调节作用（补充知识补充知识）异促效应：异促效应：非底物分子对别构酶的调节作用非底物分子对别构酶的调节作用(激活和抑制激活和抑制) 调节物调节物l-l-苏氨酸苏氨酸l-l-异亮氨酸异亮氨酸反馈抑制反馈抑制feedback inhibitionfeedback inhibition苏氨酸脱水酶苏氨酸脱水酶 调节物调节物变构调节图示变构调节图示（序变模型）（序变模型）（齐变模型）（齐变模型）无

5、活性无活性构象构象有活性有活性构象构象别构模型别构模型 别构模型别构模型 齐变模型：齐变模型：由于一个底物或别构调节剂的结合，由于一个底物或别构调节剂的结合，蛋白质的构象在蛋白质的构象在t t（对底物亲和性低的构象）和（对底物亲和性低的构象）和r r（对底物亲和性高的构象）之间变换。这一模式提（对底物亲和性高的构象）之间变换。这一模式提出所有蛋白质的亚基都具有同样的构象，或是出所有蛋白质的亚基都具有同样的构象，或是t t，或是或是r r构象。构象。 序变模型：序变模型：一个配体的结合会诱导它结合的亚一个配体的结合会诱导它结合的亚基的三级结构的变化，以及使相邻亚基的构象发生基的三级结构的变化，以

6、及使相邻亚基的构象发生很大的变化。该模式还假定，只有一个亚基对配体很大的变化。该模式还假定，只有一个亚基对配体具有高的亲和性。具有高的亲和性。 别构模型别构模型 别构模型别构模型别构酶的动力学特征别构酶的动力学特征由同位酶给出的由同位酶给出的s s型曲线型曲线动力学特征动力学特征正调节物、负调节物和无调节物对别构酶的影响正调节物、负调节物和无调节物对别构酶的影响动力学特征动力学特征a-非调节酶非调节酶 b-正协同别构酶正协同别构酶 的的s形曲线形曲线 别构酶与米氏酶的动力学曲线比较别构酶与米氏酶的动力学曲线比较动力学特征动力学特征动力学特征动力学特征别构酶具有重要的别构酶具有重要的生理意义生理

7、意义： 生理意义生理意义底物浓度稍有降低，酶的活性明显下降，多酶体系催化底物浓度稍有降低，酶的活性明显下降，多酶体系催化的代谢通路可因此而被关闭；的代谢通路可因此而被关闭；反之，底物浓度稍有升高，则酶活性迅速上升，代谢通反之，底物浓度稍有升高，则酶活性迅速上升，代谢通路又被打开，因此可以快速调节细胞内底物浓度和代谢路又被打开，因此可以快速调节细胞内底物浓度和代谢速度。速度。一种配体与酶结合后，引起另一种配体对酶一种配体与酶结合后，引起另一种配体对酶的亲和力发生改变的亲和力发生改变 。酶分子含有活性部位酶分子含有活性部位和调节部位。和调节部位。 补充知识补充知识异促别构酶异促别构酶同促别构酶同促

8、别构酶一种配体与酶结合后，引起后续相同配体对一种配体与酶结合后，引起后续相同配体对酶的亲和力发生改变酶的亲和力发生改变 。酶分子的活性部位酶分子的活性部位即是调节部位。即是调节部位。返回返回同工酶同工酶 概念概念：同工酶是一类来自同一生物不同组：同工酶是一类来自同一生物不同组织或同一细胞的不同亚细胞结构，能催化相同织或同一细胞的不同亚细胞结构，能催化相同反应，其分子结构有所不同的一组酶。反应，其分子结构有所不同的一组酶。 同工酶催化相同的化学反应，但其蛋白质同工酶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。明显

9、差异的一组酶。 差异差异：同工酶的一级结构（指多肽中从：同工酶的一级结构（指多肽中从n-端端到到c-端的氨基酸序列端的氨基酸序列,包括二硫键的位置包括二硫键的位置）上上的差异由遗传特性所所决定，由于酶蛋白的编的差异由遗传特性所所决定，由于酶蛋白的编码基因不同，或是因为基因相同，但基因转录码基因不同，或是因为基因相同，但基因转录产产mrna或翻译产物加工过程不同。或翻译产物加工过程不同。本质本质：同工酶的活性部位结构相同或类似。：同工酶的活性部位结构相同或类似。特点特点：一般是两种或两种以上的亚基寡聚酶：一般是两种或两种以上的亚基寡聚酶。是多亚基蛋白，通常由四个以上的亚基构。是多亚基蛋白，通常由

10、四个以上的亚基构成。成。 同工酶存在于机体的不同组织器官或个同工酶存在于机体的不同组织器官或个体发育的不同阶段。体发育的不同阶段。乳酸脱氢酶乳酸脱氢酶(lactate dehydrogenase，ldh)乳酸乳酸丙酮酸丙酮酸还原型还原型辅酶辅酶 氧化型氧化型辅酶辅酶 ldhldh是是1959年发现的第一个同工酶。年发现的第一个同工酶。 由两种不同的结构基团编码成由两种不同的结构基团编码成2种蛋白亚基，即骨种蛋白亚基，即骨骼肌型骼肌型 m（a） 和心肌型和心肌型h（b）亚基）亚基h型富含酸性型富含酸性氨基酸，而氨基酸，而m型富含碱基氨基酸。型富含碱基氨基酸。由由4个亚基聚合的四聚体，每个亚基的相

11、对分子量个亚基聚合的四聚体，每个亚基的相对分子量约约3.5104，可以装配成可以装配成五种五种四聚体，有五种同工四聚体，有五种同工酶酶： h4(ldh1)、h3m(ldh2)、h2m2(ldh3)、hm3(ldh4)、m4(ldh5)a4 (ldh1）a3b （ldh2）a2b2（ldh3）ab3 （ldh4）b4 （ldh5） 不同的不同的ldh分布在不同组织中。脊椎动物心分布在不同组织中。脊椎动物心脏中主要是脏中主要是ldh1，骨骼肌的则是，骨骼肌的则是ldh5。 心肌型的心肌型的ldh5（h4）对丙酮酸的）对丙酮酸的km高高（即亲和力低），并且少量的丙酮酸即可对它造（即亲和力低），并且少

12、量的丙酮酸即可对它造成抑制。骨骼肌型的成抑制。骨骼肌型的lhd1（m4）对丙酮酸的）对丙酮酸的km低（即亲和力高），并且不受丙酮酸抑制。低（即亲和力高），并且不受丙酮酸抑制。这种特性与心肌、骨骼肌所起的作用和所处的生这种特性与心肌、骨骼肌所起的作用和所处的生理环境是一致的。理环境是一致的。在临床医学上，常利用这些同工酶在血清中的相对在临床医学上，常利用这些同工酶在血清中的相对含量变化来鉴别和诊断某些器官的病变。含量变化来鉴别和诊断某些器官的病变。正常和病人血清正常和病人血清ldhldh光密度曲线光密度曲线急性心肌炎急性心肌炎急性肝炎急性肝炎同工酶的作用同工酶的作用同工酶物理性质差异：同工酶物理

13、性质差异：对于适应不同的组织、器官的不同生理需要非常对于适应不同的组织、器官的不同生理需要非常重要；是代谢调节的一种重要方式。重要；是代谢调节的一种重要方式。aa组成和顺序不同组成和顺序不同催化特性不同催化特性不同电泳行为不同电泳行为不同组织、器官中分布不同组织、器官中分布不同生理功能不同生理功能不同原点心肌 肾 肝 骨骼肌 血清ldh1(h4)ldh2(h3m)ldh3(h2m2)ldh4(hm3)ldh5(m4)不同组织中的ldh同工酶的电泳图谱 是研究代谢调节、个体发育、细胞分是研究代谢调节、个体发育、细胞分化、分子遗传等方面的有力工具。化、分子遗传等方面的有力工具。 研究蛋白质结构和功

14、能的好材料。研究蛋白质结构和功能的好材料。 在临床医学、农业遗传育种、病理分在临床医学、农业遗传育种、病理分析上都有应用价值析上都有应用价值 。 概念：概念：细胞内正常状态下不存在或含量很少细胞内正常状态下不存在或含量很少的一类酶的一类酶, ,当细胞中出现诱导物后酶被诱导产生当细胞中出现诱导物后酶被诱导产生或酶含量显著增高。或酶含量显著增高。这种诱导物往往是该酶的底这种诱导物往往是该酶的底物或其类似物。物或其类似物。 补充知识：补充知识：结构酶结构酶-细胞内结构酶是指细胞细胞内结构酶是指细胞中天然存在的酶，它的含量较为稳定，受外界的中天然存在的酶，它的含量较为稳定，受外界的影响很小。如糖代谢酶系