生物化学：enzyme

1、第三章 酶(Enzyme),1,章节与内容,1.酶的分子结构与功能 2. 酶的工作原理 3. 酶促反应动力学 4. 酶的调节 5. 酶的分类与命名 6. 酶与医学的关系,2,3,多巴胺，催产素，去甲肾上腺素，睾丸素,人体内随时都发生的化学反应,Good Chemistry,Bad Chemistry,酶(Enzymes)是具有高效催化活性的,对底物有高度特异性的生物催化剂，是具有特定空间结构的蛋白质（本质） 。,核酶(Ribozymes)是具有催化活性的核酸 (RNA/DNA),4,第三章 酶(Enzyme),生物催化剂,功能,特点,磷酸酪氨酸水解,P-loop,WPD loop,Cys,Ar

2、g,Asp,Ser/Thr,5,酶的研究简史，酶的本质是蛋白质,1.我国已有2000年酿酒的历史 2.1850，Louis Pasteur 发现了酵母中的活性物质在发酵过程中的作用 “vital force”. 3. 1897, Eduard Buchner: 发酵是个化学过程，不是活力行为“vital process”. （1907 Nobel)（不含细胞的酵母提取液） 4. 1926, Sumner and 1930, Northrop将Urase和pepsin结晶出来，从而证明它们是蛋白质。(1946 Nobel) 5.较近的概念：1986：Boyer and Walker; Shult

3、z. Antibody can be an enzyme,6,Urase,Pepsin,第三章 酶(Enzyme),1.Sidney Altman and Thomas Cech, 1981, 1989 Nobel Prize2.Jack W. Szostak 1995, DNA片段具有DNA连接酶活性 2009 Nobel prize； 本章主要讲本质是蛋白质的酶，核酸的酶在核酸章节里将有具体的阐述。,7,不是所有的酶都是蛋白质， 一些 RNA 分子 (ribozymes) 同样具有催化活性,单体酶(Monomeric enzyme): 仅具有三级结构的酶。 寡聚酶(Oligomeric e

4、nzyme):由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。 多酶体系(Multienzyme system):由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。 多功能酶(Multifunctional enzyme):一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶。,第一节酶的分子结构与功能Structure and Function of Enzyme,8,一. 酶的分子组成,9,(酶蛋白决定反应的特异性),(辅助因子决定反应的种类与性质),结合酶 (conjugated enzyme) protein + non-protein componen

5、t,金属酶(metalloenzyme)：金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。 金属激活酶(metal-activated enzyme) ：金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。 金属离子的作用: (1)稳定酶的构象；(2)作为酶活性中心组成部分参与催化反应，传递电子；(3)在酶与底物间起桥梁作用；(4)中和阴离子，降低与底物结合时的静电斥力等。,辅助因子（Cofactors）,1. 金属离子是最常见的辅助因子 （2/3）,10,11,Mg/Mn dependent PP2C like phosphatase 镁/锰依赖型PP2C型磷酸酶,12,13,2013，Aug 1，3

6、： 2333,2. 小分子有机化合物 (辅酶，coenzymes) 辅基 (prosthetic groups): 与酶蛋白结合牢固的辅酶。 作用：参与酶的催化过程，在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或一些基团(COOH, -CH3, -NH2.)。 种类较少，分子结构中常含有维生素或其衍生物。,辅助因子（Cofactors）,14,Cofactors and vitamins (补充内容P433),维生素(Vitamins) 调节物质代谢和维持正常生理功能的小分子有机化合物 人体不能合成或合成不足，必须由食物供给 脂溶性维生素(lipid- soluble vitamins): A, D

7、, E , K 水溶性维生素(water- soluble vitamins): Vit B1, Vit B2, Vit B6, Vit B12, Vit pp, pantothenic acid(泛酸), biotin(生物素), folic acid(叶酸), Vit C,15,1）Vit B2= riboflavin 核黄素 (缺乏导致舌炎，口角炎）,Vit B2,AMP,FAD,FAD: Flavin Adenine Dinucleotide (黄素腺嘌呤二核苷酸) FMN: Flavin MonoNucleotide (黄素单核苷酸),FMN,异咯嗪环,1,10,奶，蛋，肉类等 （体

8、内氧化还原酶的辅基，转移氢原子/质子）,16,2）Vitamin PP,尼克酰胺,Nicotinamide Adenine Dinucleotide,P,尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(磷酸) NAD(P)H， 缺乏导致癞皮病，抗癞皮维生素，可治疗高胆固醇血症,17,转移氢原子或电子As coenzyme of dehydrogenase,18,降低胆固醇，副作用， Flushing, 血管扩张，脸颊潮红,19,3）TPP: Thiamine pyrophosphate 焦磷酸硫胺素,Vit B1 = thiamine 硫胺素 （种子外皮，瘦肉等, 糖代谢中重要，脚气病） TPP: -酮酸氧化脱羧酶的

9、辅酶,噻唑环,主要作用：醛基转换,Eijkman,Pantothenatic acid 泛酸/遍多酸 Coenzyme A (HSCoA), Acyl carrier protein (ACP),泛酸和辅酶 A,Transfer acyl group (转移酰基),Acetyl CoA (乙酰CoA),Beta-巯基乙胺,磷酸腺苷,泛，广泛存在，缺乏比较少见,20,4）,Biotin (生物素),Prosthetic group of carboxylase: transfer carboxyl group,与酶蛋白赖氨酸残基-氨基结合成生物胞素,与羧基结合生 成羧基生物素,CO2 fixat

10、ion,羧化酶辅基，转移羧基，参与CO2的固定 （丙酮酸羧化酶等）,NH-LYS,缺乏导致疲乏，恶心，呕吐，食欲不振，皮炎及脱屑性红皮病,21,5）,Vitamin B6: 吡哆醛 吡哆胺 吡哆醇,Pyridoxal phosphate 磷酸吡哆醛coenzyme of aminotransferase转氨酶: Transfer amino group（脱氨和转氨）,缺乏导致神经系统亢进 可治疗小儿惊厥等，可终止类固醇药物作用，过量至200mg/ml导致周围感觉神经病。,22,6),Folic acid,THF Tetrahydrofolate,10,蝶呤 对氨基苯甲酸 谷氨酸,Folic a

11、cid (叶酸) Active form: FH4 (THF): Coenzyme of transferase: transfer one-carbon unit 转移一个碳,与DNA合成，神经发育等关系密切孕妇及哺乳期应补充叶酸,23,缺乏导致贫血， 可以抗癌,7),活性形式: 甲基钴胺素 5-脱氧腺苷钴胺素 甲钴胺素是转甲基酶的辅酶，参与体内甲基转移作用 5 -脱氧腺苷钴胺素是L-甲基丙二酰CoA变位酶的辅酶,参与催化琥珀酰CoA的生成.,Vitamin B12 (维生素B12) 又称钴胺素(Cobalamin),体内唯一含金属离子的维生素,24,营养神经，缺乏导致脱髓鞘，贫血，甚至高同

12、半胱氨酸血症,8),小分子有机化合物在催化中的作用,25,*,二. 酶的活性中心(Active center of enzyme) （名词解释）,或称活性部位 (active site)，指酶分子中与酶活性密切相关的基团(必需基团)在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将其转变为产物，该区域称酶的活性中心。辅酶参与酶活性中心的组成。,26,活性中心是酶分子执行其催化功能的部位， 必需基团要组成特定的空间结构,27,D,T,E,G,R,S,酶分子中氨基酸残基侧链的化学基团中，一些与酶活性密切相关的化学基团。 活性中心内的必需基团(Essential groups i

13、n active sites) 1) 结合基团 (binding group) - 与底物及辅酶结合 2) 催化基团 (catalytic group) - 催化底物转变成产物 活性中心外的必需基团(Essential groups outside of the active sites)： 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象和作为调节剂的结合部位所必需的基团.,Essential groups （必需基团）,28,Phosphor-tyrosine hydrolysis,P-loop,WPD loop,Cys,Arg,Asp,Ser/Thr,29,底 物,活性中心以外的必需基团,

14、结合基团,催化基团,活性中心,30,溶菌酶的活性中心 P394,* 谷氨酸35和天冬氨酸52是催化基团；,* 色氨酸62和63、天冬氨酸101和色氨酸108是结合基团；,* AF为底物多糖链的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中。,31,三. 同工酶 (Isozymes (isoenzymes),催化相同化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质及免疫学性质不同的一组酶。 （名词解释，定义） 由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同mRNA所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。（来源） 存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞结构中，使不同组织、器官和亚细胞结构具有不同的代谢特征

15、。 （表现）,32,乳酸脱氢酶的同工酶（LDH1 LDH5）,* 举例：乳酸脱氢酶 (lactate dehydrogenase),L-lactate + NAD+ pyruvate + NADH + H+,四聚体(Tetramer) 含两种亚基: M 骨骼肌型 H 心肌型,33,(不同组织中同工酶的丰度不一样）,34,LDH5,LDH2,肌酸激酶同工酶,* 举例：肌酸激酶（creatine kinase, CK）,二聚体 (Dimer) 含两种亚基: M 肌型和B 脑型,35,心肌梗塞和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化,1,酶活性,心肌梗塞酶谱,正常酶谱,肝病酶谱,2,3,4,5,临床意义：

16、 同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断。 病变时组织细胞发生损伤，细胞内的某些酶释放到血液使血液中该酶的活性升高。例如，心肌梗塞时，心肌细胞损伤使血液中LDH1,2,CK2增加.,36,The Protein Tyrosine Phosphatase Superfamily,Classical pTyr specific PTPs,Dual specific phosphatases,Cdc25,LMW PTPs,Intracellular PTPs,VH1-like,RNA triphosphatases,Cdc14-like,Phosphoinositide phospatases,Hce1,

17、Active site motif C(X)5R,PTPN9,PTP1B TCPTP,PTPH1 MEG1 PTPD1 PTPD2 PTPBAS,LCPTP HePTP,Typ-PTP,HD-PTP,37,38,Protein tyrosine-phosphatase expression profiling in gastric cancer tissues Cancer Letters 2006; Chew-Wun Wua, Hwa-Li Kaoa, Anna F.-Y. Lib, Chin-Wen Chic, Wen-chang Lin,三. 同工酶 (Isozymes (isoenzy

18、mes),催化相同化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质及免疫学性质不同的一组酶。 （名词解释） 由不同基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同mRNA所翻译的不同多肽链组成的蛋白质。（来源） 存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞结构中，使不同组织、器官和亚细胞结构具有不同的代谢特征。 （表现） 可用来诊断疾病。（用途）。,39,酶的结构与功能,单体酶和寡聚酶 酶的分子组成 简单酶和结合酶 辅助 因子：金属离子和维生素(转移基团)，8类辅酶，需掌握催化类型 酶的活性中心 ：名词解释 必需基团, 结合基团, 催化基团, 催化中心之外- - - 结构作用 4. 同工酶: 名

19、词解释 疾病中的同工酶谱,40,第二节 酶的工作原理 The mechanism of enzyme action,酶与一般催化剂的共同点: 在反应前后没有质和量的变化; 只能催化热力学允许的化学反应 ； 只能加速（减慢）可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。,41,一、 酶促反应的特点,酶的催化效率可用转换数(turnover number)表示: 在酶被底物饱和的条件下,每个酶分子每秒钟将底物转化为产物的分子数.,（一）酶促反应具有极高的效率,42,饱和，每个酶都和底物在一起的情况,（二）酶促反应具有高度的特异性(specificity)根据酶对其底物结构选择的严格程度不同,酶的特异性可大

20、致分为以下3种类型：,绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定结构的产物 。 （脲酶，只水解尿素，但对甲基尿素无反应） 相对特异性(relative specificity)：作用于一类化合物或一种化学键。eg PTPase 立体结构特异性(stereo specificity)：作用于立体异构体中的一种。 （蛋白质合成，L/D型氨基酸）,43,（三）酶促反应的可调节性,酶含量的调节：酶生成与降解的调节 酶活性的调节：变构，后修饰等,酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。,44,197

21、0-Lefkowitz Nobel prize 2012,1986-Gilman,NB1994,1968-Sutherland,NB1974,1955-Fisher and Krebs,NB1992,1968 Krebs,45,What does the Covalent post-translational modification do?,Johnson FASEB Journal,46,二. 酶促反应的机理,(一) 酶通过促进底物形成过渡态而降低反应的活化能，从而提高反应速率。 活化能(Activation energy)：底物分子从初态转变到过渡态所需的能量。,47,酶-底物复合物,过

22、渡态,活泼分子高能态,反应总能量改变,非催化反应活化能,酶促反应 活化能,一般催化剂催 化反应的活化能,能 量,反 应 过 程,底物平均能量,产物平均能量,酶促反应活化能的改变,活化能：底物分子从初态转变到过渡态所需的能量。,过渡态,酶与底物结合 生成过渡态时 释放的结合能,48,（二）酶和底物结合有利于底物形成过渡态 （催化的关键）,1. 诱导契合作用使酶与底物密切结合(Induce-Fit),酶-底物复合物,酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合假说。,过渡态,49,目 录,50,羧肽酶的诱导契合模式,51,52,In su

23、bmission,2. 邻近效应(proximity effect) 与定向排列(orientation arrange ) （尤其是两个以上的底物）,2. 多元催化(multielement catalysis) 3. 表面效应(surface effect),53,54,55,3. 表面效应使底物分子去溶剂化 (surface effect makes the substrate desolvation) （疏水环境中避免水分子的干扰）,(三) 多元催化作用 酸碱催化作用 （必需质子供体或受体） 共价催化作用 （通过和底物形成瞬间共价键而将底物激活） 亲核催化作用 （带负电的基团，可提供电

24、子）,56,Phosphor-tyrosine hydrolysis,P-loop,WPD loop,Cys,Arg,Asp,Ser/Thr,57,（-）,第三节 酶促反应动力学 Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction,58,研究各种因素对酶促反应速率的影响 底物浓度【S】, 酶浓度【E】, pH, 温度, 抑制剂, 激活剂, 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定,生成产物的速率,一、底物浓度对反应速率的影响,单底物、单产物反应，其他因素不变 酶促反应速率一般在规定的反应条件下，用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示 酶促反应速率通常采用初速率，即反

25、应刚刚开始,没有任何影响因素存在时的酶反应速率,59,研究前提,在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速率的影响呈矩形双曲线关系。,从简单体系开始,当底物浓度较低时: 反应速率与底物浓度成正比；反应为一级反应。,60,随着底物浓度的增高: 反应速率不再成正比例加速；反应为混合级反应。,61,当底物浓度高达一定程度时: 反应速率不再增加，达最大速率；反应为零级反应.,62,1. 米-曼氏方程揭示单底物反应动力学特征,定量描述酶促反应速率和底物浓度的关系,Michaelis-Menten equation was proposed in 1913. 酶与底物结合形成中间产物：,63,V：酶促反应速

26、率 S: 底物浓度 Km : 米氏常数 Vmax : 最大反应速率,Steady State Assumption 稳态假设 （*2）,The M-M equation was derived in part by making several assumptions. An important one was: the concentration of substrate must be much greater than the enzyme concentration. In the situation （1）where S E and at initial velocity rates

27、, it is assumed that（2） the changes in the concentration of the intermediate ES complex are very small over time (vo). This condition is termed a steady-state rate, and is referred to as steady-state kinetics. Therefore, it follows that the rate of ES formation will be equal to the rate ES breakdown

28、.,64,If you assume that the formation of ES equals its breakdown, making ES constant（steady state), then :,V：酶促反应速率 S: 底物浓度 Km : 米氏常数 Vmax : 最大反应速率,Et=E +ES k1(Et-ES)S=(k2+k3) ES,66,66,Michaelis-Menten kinetic curve,67,V：酶促反应速率 S: 底物浓度 Km : 米氏常数 Vmax : 最大反应速率,1,研究速率对底物浓度变化的公式,* 当反应速率为最大反应速率一半时,2. Km

29、与Vmax的意义,KmS, Km值等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度，单位是mol/L。,Km值,68,Km值的意义： Km等于酶促反应速率为最大反应速率一半时的底物浓度，单位是mol/L 。 Km是酶的特征性常数之一，只与酶的结构、底物和反应环境有关，与酶浓度无关； Km可近似表示酶对底物的亲和力， Km值越小，酶对底物的亲和力越大（K3K2)； 同一酶对于不同底物有不同的Km值；对同一底物，不同酶有不同Km值。,69,Vm是酶完全被底物饱和时的反应速率，与酶浓度成正比。意义：Vmax=K3 E，如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算 酶的转换数(turnover number)，

30、即动力学常数K3。,70,酶的转换数定义 当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。 意义 K3/Kcat可用来比较每单位酶的催化能力。 Kcat/Km; (酶反应的相对底物特异性）,Vmax,71,72,Kcat/Km 标志底物特异性,73,突变必需基团影响酶学常数,3. m值与max值的测定,双倒数作图法（又称为林-贝氏作图法） (Michealis-Menton 方程的转换） Hanes作图法,74,1,1,y=ax+b 的一次方程,Lineweaver-Burk plot (双倒数作图),75,斜率,Intercept (截距),1/V,1/S,Hanes作

31、图法,在林贝氏方程基础上，两边同乘S,S/V=Km/Vmax + S/Vmax,斜率:1/Vmax,76,SE，酶可被底物饱和时，反应速率与酶浓度成正比。 关系式为：V = K3 E,77,0,V,E,酶浓度对反应速率的影响,二. 酶浓度对反应速率的影响,底物足够时：,三. 温度对反应速率的影响,78,双重影响：温度升高，酶促反应速率升高；由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速率降低。 最适温度 (optimum temperature)：酶促反应速率最大时的环境温度。 低温的应用,四. pH对反应速率的影响,最适pH： 酶催化活性最大时的 环境pH。,79,80,五. 抑

32、制剂对反应速率的影响,酶的抑制剂(inhibitor) 凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质称为酶的抑制剂。,81,区别于酶的变性,抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的因素对酶没有选择性,抑制作用的类型,不可逆性抑制 (irreversible inhibition),可逆性抑制 (reversible inhibition)：,竞争性抑制 (competitive inhibition) 非竞争性抑制 (non-competitive inhibition) 反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition),82,结合紧密,(一) 不可逆性抑制作用,抑制剂通常以共价

33、键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活，不能用透析或超滤等方法去除。 举例,83,胆碱酯酶抑制剂：有机磷化合物 羟基酶(E-OH) 解毒 - - - 解磷定(PAM),巯基酶抑制剂：重金属离子及砷化合物巯基酶(E-SH) 解毒 - - - 二巯基丙醇(BAL) 超氧阴离子,有机磷化合物,路易士气,失活的酶,羟基酶,失活的酶,酸,巯基酶,失活的酶,酸,BAL,巯基酶,BAL与砷剂结合物,84,（二） 可逆性抑制作用,85,竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制,类型,抑制剂通常以非共价键与酶或酶-底物复合物 可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂 可用透析、超滤等方法除去。,1. 竞争性抑制

34、作用 (Competitive inhibition),抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争结合酶 的活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，使 酶的活性降低。这种抑制作用称为竞争性抑制作 用。,86,抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力和 与底物浓度的相对比例,87,Linweaver-Burk function,* 特点,I与S结构类似，竞争结合酶的活性中心； 抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度； 动力学特点： Vmax不变; 表观Km (Apparent Km) 增大, 酶对底物亲和力降 低。,1/Vmax,88,* 举例,丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶,89,磺胺类药物的抑菌

35、机制 与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶,二氢蝶呤啶 对氨基苯甲酸 谷氨酸,二氢叶酸 合成酶,二氢叶酸,四氢叶酸THF,竞争性抑制在临床上的应用,DNA合成,细菌,人: 可直接从食物中得到叶酸,90,抗肿瘤药物 甲氨喋呤（MIX) - 叶酸 - 竞争性抑制二氢叶酸还原酶 5-氟尿嘧啶（5-FU) - 胸嘧啶(T) 6-巯基嘌呤（6-MP) - 鸟嘌呤(A) - 竞争性抑制相应核苷酸代谢酶 抑制DNA和RNA的生物合成抑制肿瘤细胞生长,91,竞争性抑制在临床的应用,2. Noncompetitive inhibition 非竞争性抑制作用,抑制剂与酶活性中心外的必需基团可逆结合，不影响酶与底物的结

36、合，但不能生成产物。,92,93,Linweaver-Burk function,* 特点,抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系； 抑制程度取决于抑制剂的浓度； 动力学特点： Vmax降低; 表观Km不变,酶对底物亲和力不变,94,95,SHP2 的非竞争性抑制剂,96,3) Uncompetitive inhibition 反竞争性抑制,抑制剂仅与ES结合, IES不能生成产物 游离E减少,97,Linweaver-Burk function,* 特点：,抑制剂只与酶底物复合物结合； 抑制程度取决于抑制剂的浓度及底物的浓度； 动力学特点：Vmax降低; 表观Km降低

37、,98,99,各种可逆性抑制作用的比较,100,六. 激活剂对反应速率的影响,激活剂(activator) 使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加 的物质。 必需激活剂 (essential activator) 非必需激活剂 (non-essential activator，从低活性转换为高活性),101,酶含量的调节, 缓慢调节: 酶活性的调节, 快速调节: 变构调节 (Allosteric regulation) 化学修饰 (Chemical or Covalent modification) 酶原激活 (Zymogen activation),第四节 酶的调节Regulation of

38、Enzyme Activity,102,（一）变构酶和变构调节 (名词解释）,103,一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的催化活性(激活或抑制)，此种调节方式称变构调节(allosteric regulation)。受变构调节的酶称为变构酶或别构酶 (allosteric enzyme). 导致变构效应的代谢物称为变构效应剂(allosteric effector).,一. 酶活性的快速调节,变构激活剂 变构抑制剂,变构酶： 寡聚体，含多个亚基； 含有催化部位（活性中心）和调节部位（变构部位），可位于同一亚基内，或在不同亚基上； 动力学曲线呈S形；

39、变构激活剂使酶活性升高；变构抑制剂使酶活性下降。 亚基之间存在协同效应（正协同效应和负协同效应）；,变构酶的形曲线 左移（矩形双曲线）,104,eg: AMP kinase,2协同效应：,当变构酶的一个亚基与其配体（底物或变构剂）结合后，能够通过改变相邻亚基的构象而使其对配体的亲和力发生改变，这种效应就称为变构酶的协同效应。 如果对相邻亚基的影响是导致其对配体的亲和力增加，则称为正协同效应；反之，则称为负协同效应。 如果是同种配体所产生的影响，则称为同促协同效应。如果是不同配体之间产生的影响则称为异促协同效应。,105,（二） 酶的化学修饰(共价修饰)调节 （名词解释） (Chemical o

40、r Covalent modification),106,常见类型 磷酸化与脱磷酸化（最常见） 乙酰化和脱乙酰化 甲基化和脱甲基化 腺苷化和脱腺苷化等 SH与S-S互变。,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可逆的共价结合，从而改变酶的活性，此过程称为酶的共价修饰或化学修饰。,酶的磷酸化与脱磷酸化,-OH,Thr Ser Tyr,酶蛋白,H2O,Pi,蛋白磷酸酶protein phosphatases,ATP,ADP,蛋白激酶 protein kinases,Thr Ser Tyr,-O-PO32-,酶蛋白,Phosphorylation,Dephosphory

41、lation,107,Disturbance of Phosphorylation networks leads to Cancer,Mechanisms of Activation of Normal TKs.,survival,Differentiation,Motility,Proliferation,May oligomerise,ligand,109,1970-Lefkowitz Nobel prize 2012,1986-Gilman,NB1994,1968-Sutherland,NB1974,1955-Fisher and Krebs,NB1992,1968 Krebs,110,

42、磷酸化调控磷酸转移酶的活性。,Phosphorylase a,Phosphorylase b,111,The Nobel Prize in Physiology and Medicine 1992,Eldwin G. Krebs,Edmond H. Fischer,USA,USA,1920- (born in Shanghai, China),1918-,for their discovery of concerning reversible protein phosphorylation as a biological regulatory mechanism,112,（三）酶原与酶原的激活

43、 （名词解释）,酶原 (zymogen) 有些酶在细胞内合成或初分泌, 或在发挥其催化功能前只是酶的无活性前体，此无活性的酶的前体称为酶原.,酶原的激活 (zymogen activation) 在一定条件下，酶原水解开一个或几个特定的肽键,构象发生改变,形成或暴露出活性中心, 表现出酶的活性. 这种由酶原向有活性酶转化的过程称为酶原激活.,113,Mechanism of zymogen activation 酶原激活的机理,酶 原 inactive,分子构象发生改变,形成或暴露出酶的活性中心,一个或几个特定的肽键断裂， 水解掉一个或几个短肽,在特定条件下,酶 active,消化酶类 参与凝

44、血与纤溶系统的酶,114,胰蛋白酶原的激活过程,115,消化道中酶原的激活作用 trypsinogen trypsin (胰蛋白酶原) (胰蛋白酶) chymotrypsinogen chymotrypsin (胰凝乳蛋白酶原) (胰凝乳蛋白酶) proelastase elastase (弹性蛋白酶),116,酶原激活的生理意义,避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行 （如急性胰腺炎）。 有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。,117,DNA of E gene mRNA E protein

45、AAs,二. 酶含量的调节 （对酶合成与降解的调控）,transcription (转录）,translation（翻译）,protease,酶蛋白合成的诱导和阻遏 诱导作用(induction) 阻遏作用(repression) 酶蛋白降解的调控 溶酶体途径 (lysozyme) 泛素-蛋白酶体途径 (proteasome require ATP and ubiquitination),118,Section Classification and Naming of Enzyme 酶的分类与命名 (自学),119,Section The Relationship between Enzyme

46、 and Medicine 酶与医学的关系 (自学),120,Key terms,121,Active center of enzyme (酶的活性中心) Allosteric regulation of enzyme and allosteric enzyme (酶的变构调节和变构酶) Covalent modification of enzyme (酶的共价修饰调节) Zymogen and activation of zymogen (酶原和酶原激活) Isozyme (同工酶),1) active site of enzyme; 2) isoenzyme; 3) zymogen and activation of zymogen 4）Allosteric enzymes and allosteric regulation of enzymes 5) Covalent modification of enzymes,Active site of enzyme is a three-dimensional, local region of the enzyme, the region is composed of several essential groups of AAs, that has special spatial structure which spe