第11章酶的催化作用和酶的调节 酶的活性部位 酶催化反应的独特性质 影响酶催化的有关因素 酶催化反应机制的实例 酶活性的调节机制 同工酶一、酶的活性部位及测定方法（一）酶活性部位概念及特点 1、酶的活性中心概念：指酶分子中的表面有一个必需基 团比较集中、并构成一定空间结构的微小区域。酶活性中 心的基团,按其功能可分为结合基团和催化基团。必需基团必需基团活性部位以外的必需基团：维持酶的空间结构活性部位必需基团活性部位必需基团结合基团催化基团专一性催化性质2、酶活性部位的共同点：（1）酶活性部位仅占酶体积的很小一部分，通常只占整 个酶分子体积的12%。（2）酶的活性部位具有三维结构。（3）活性中心的结合基团与底物专一性结合，酶与底物 结合具有两种情况：直接嵌合和诱导嵌合。 （4）酶活性部位位于酶分子表面的一个裂缝内，底物分子或底物分子的一部分结合到裂缝中，裂缝内的非极性 基团较多，形成一个疏水环境，提高与底物的结合能力 ，也有极性的氨基酸残基，以便与底物结合并催化底物 发生反应。 （5）底物通过较弱的次级键与酶结合。2、酶活性部位的测定方法 （1）共价修饰 （2）亲和标记法 （3）切除法 （4）X 晶体结构分析法二、酶促反应机制（一）基元催化的分子机制：酶的催化作用包括若 干基元催化。基元催化是由某些基团或小分子 催化的反应，这些小分子催化剂或催化基团不 是亲电催化剂，就是亲核催化剂，包括酸碱催 化、共价催化、金属离子催化等。（二）酶具有高催化能力的原因 酶与底物结合成ES复合物后，能降低反应的活 化能，实现高效率催化机制与下列因素有关： 1、底物与酶的邻近效应与定向效应 2、底物分子的敏感键发生形变和诱导契合 3、电荷极化和多元催化 4、疏水的微环境的影响别构调节酶（配体调节酶或变构酶）活性部位调节部位别构物（或叫效应物）正效应物或别构激活剂负效应物或别构抑制剂同促别构效应正协同同促效应（或正同促作用）负协同同促效应（负同促作用）三 、酶活性的别构调节 （一）酶的别构效应(二) 别构酶的动力学特点 1、已知的别构酶都是寡聚酶，别构酶具有活性中心和别 构中心。 2、别构酶的动力学曲线： 对于正协同同促酶，v对S作图，是“S”形曲线。 对于负协同同促酶，v对S作图，类似于米氏双曲线，但 又不完全相同，我们叫“表观双曲线”。 3、对于异促别构酶，将异促别构酶和异促效应物可分为 K系统和V系统寻找共性 4、别构酶是寡聚酶，如果通过加热或用化学试剂等处理 ，引起别构解离，叫脱敏作用。 目前常用齐变模型和序变模型解释别构酶的调节机制。Sv非别构酶正协同负协同加激活 剂加抑制 剂不加K系统别构酶加抑制剂加激活剂不加V系统别构酶（三）协同性配体结合的模型 1、齐变模型（协同模型、对称模型或WMC模型）要点 别构酶分子中的亚基以旋转对称方式排列；每个亚基 对每种配体（底物或调节物）只有一个结合位点。整 个酶分子以两种构象存在，分别是松弛型（R型）和 紧密型(T型)，R 型有利于与底物或调节物结合，T型 不利于与底物或调节物结合 同一酶分子中，不存在构象杂合体（RT型），它的亚 基要么都以R型存在，要么都以T型存在。 两种构象状态间的转变，对每个亚基来说，都是同时 、齐步发生的。 当底物不存在时，绝大多数酶分子均为T型，加入底 物后，T型各亚基齐步向R型转变，且对称性保持不变 。转变为R型后加大了对底物的亲和性（2）序变模型（或渐变模型或KNF模型） 别构酶的亚基只有两种构象状态，R型和T型，其中R型 为“开”的构象，有利于与底物或调节物结合，T型为“关 ”的构象，不利于与底物或调节物结合。 当底物或调节物不存在时，别构酶只以一种构象存在， 即T构象 当底物与一个亚基结合时，此亚基构象发生变化，并使 邻近的亚基易于发生同样的构象变化，当第二个底物与 第二个亚基结合后，又导致第三个亚基易于发生同样的 变化，如此顺序传递下去，直到最后一个亚基发生类似 的够象变化。即同一酶分子中，各亚基从T向R转变是 逐个依次进行的。 一个亚基与底物结合引起的构象变化，会增强或减弱同 一酶分子中其余亚基对底物的亲和力，即可为正协同效 应也可为负协同效应。（1）天冬氨酸转氨甲酰酶是一个别构酶.催化如下反应：（2）ATCase结构：由12个亚基组成，其中6亚基个形成2 个三聚体叫催化亚基（用C3表示），分上、下两层排列； 6个形成3个二聚体叫调节亚基（用R2表示），位于中间， 并把两个催化亚基连接起来。 （3）CTP是该酶的别构抑制剂;抑制机制是在不影响酶促 反应的Vmax的情况下，通过降低酶与底物的亲和力来抑 制酶的活性； ATP是该酶的别构激活剂.ATP可增强酶与 底物的亲和力，也不影响酶促反应的Vmax。 ATP与CTP 相互竞争与酶调节部位结合，高浓度的ATP会阻止CTP对 酶的抑制作用.UMPUTPCTP,天冬氨酸 氨甲酰磷酸氨甲酰天冬氨酸ATCase（）Zn2+三、别构酶举例天冬氨酸转氨甲酰酶(ATCase)酶共价修饰的类型：最普遍的共价修饰是磷酸化修饰，真核细胞中1/3到1/2的 蛋白质被磷酸化修饰。被磷酸化修饰的氨基酸残基以Ser 和Thr残基最常见。酶的共价修饰可逆共价修饰不可逆共价修饰酶原激活磷酸化与脱磷酸化甲基化与脱甲基化腺苷酰化与脱腺苷酰化ADP-核糖基化乙酰化与脱乙酰化尿苷酰化脱尿苷酰化S-S/SH相互转变四、酶的共价（化学）修饰调节