有些酶在細胞內合成時,或初分泌時,沒有催化活性,這種無活性狀態的酶的前身物稱為酶原(zymogen)。酶原向活性的酶轉化的過程稱為酶原的激活。酶原激活實際上是酶的活性中心形成或暴露的過程。
胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰糜蛋白酶、羧基肽酶、彈性蛋白酶在它們初分泌時都是以無活性的酶原形式存在,在一定條件下才轉化成相應的酶。?
例如,胰蛋白酶原進入小腸後,受腸激酶或胰蛋白酶本身的激活,第6位賴氨酸與第7位(wei)異(yi)亮(liang)氨(an)酸(suan)殘(can)基(ji)之(zhi)間(jian)的(de)肽(tai)鍵(jian)被(bei)切(qie)斷(duan),水(shui)解(jie)掉(diao)一(yi)個(ge)六(liu)肽(tai),酶(mei)分(fen)子(zi)空(kong)間(jian)構(gou)象(xiang)發(fa)生(sheng)改(gai)變(bian),產(chan)生(sheng)酶(mei)的(de)活(huo)性(xing)中(zhong)心(xin),於(yu)是(shi)胰(yi)蛋(dan)白(bai)酶(mei)原(yuan)變(bian)成(cheng)了(le)有(you)活(huo)性(xing)的(de)胰(yi)蛋(dan)白(bai)酶(mei)。
除消化道的蛋白酶外,血液中有關凝血和纖維蛋白溶解的酶類,也都以酶原的形式存在。
酶mei原yuan激ji活huo的de生sheng理li意yi義yi在zai於yu避bi免mian細xi胞bao內nei產chan生sheng的de蛋dan白bai酶mei對dui細xi胞bao進jin行xing自zi身shen消xiao化hua,並bing可ke使shi酶mei在zai特te定ding的de部bu位wei和he環huan境jing中zhong發fa揮hui作zuo用yong,保bao證zheng體ti內nei代dai謝xie的de正zheng常chang進jin行xing。
二、同工酶
同工酶(isoenzyme)是指催化的化學反應相同,酶蛋白的分子結構、理化性質乃至免疫學性質不同的一組酶。這類酶存在於生物的同一種屬或同一個體的不同組織、甚至同一組織或細胞中。
現已發現有數種同工酶。如6?磷酸葡萄糖脫氫酶、乳酸脫氫酶、酸性和堿性磷酸酶、穀丙轉氨酶和穀草轉氨酸、肌酸磷酸激酶、核糖核酸酶、過氧化酶和膽堿酯酶等。其中乳酸脫氫酶最為大家所熟悉,乳酸脫氫酶(LDH)有五種同工酶,它們的分子量在130,000~150,000範圍內,都由四個亞基組成。LDH的亞基可以分為兩型:骨骼肌型(M型)和心肌型(H型)。M、H亞基的氨基酸組成有差別,可用電泳分離。其免疫抗體無交叉反應。兩種亞基以不同比例組成五種四聚體即為一組LDH同工酶LDH1(H4)、LDH2(H3M)、LDH3(H2M2)、LDH4(HM3)和LDH5(M4)。電泳時都移向正極,其速度以LDH1為最快,依次遞減,以LDH5為最慢。若用12M尿素或5M鹽酸胍溶液處理,M亞基和H亞基可以分開,但此時LDH無酶的活性。
LDH同工酶的兩種不同肽鏈是受不同基因控製產生的。不同類型的LDH同工酶在不同組織中的比例不同,心肌中以LDH1及LDH2較為豐富,骨骼肌及肝中含LDH5及LDH4較多。這都與它們的生理功能關。LDH1和LDH2對乳酸親和力高,易使乳酸脫氫氧化生成丙酮酸,後者進一步氧化可釋放出能量供心肌活動的需要;LDH5與LDH4對丙酮酸的親和力高,而使它得氫還原成乳酸,這對保證肌肉在短暫缺氧時仍可獲得能量有關(見糖代謝章)。
在臨床檢驗方麵,通過觀測病人血清中LDH同工酶的電泳圖譜,輔助診斷哪些器官組織發生病變,這遠較單純測定血清LDH總活性的方法敏感。例如,心肌受損病人血清LDH1含量上升,肝細胞受損者血清LDH5含量增高。
三、變構酶
1.概念
有you些xie酶mei除chu了le活huo性xing中zhong心xin外wai,還hai有you一yi個ge或huo幾ji個ge部bu位wei,當dang特te異yi性xing分fen子zi非fei共gong價jia地di結jie合he到dao這zhe些xie部bu位wei時shi,可ke改gai變bian酶mei的de構gou象xiang,進jin而er改gai變bian酶mei的de活huo性xing,酶mei的de這zhe種zhong調tiao節jie作zuo用yong稱cheng為wei變bian構gou調tiao節jie(allosteric regulation),受變構調節的酶稱變構酶(allosteric enzyme),這些特異性分子稱為效應劑(effector)。變構酶分子組成,一般是多亞基的,分子中凡與底物分子相結合的部位稱為催化部位(catalytic site),凡與效應劑相結合的部位稱為調節部位(regulatory site),這二部位可以在不同的亞基上,或者位於同一亞基。
2.機理
(1)yibanbiangoumeifenzishangyouergeyishangdediwujieheweidian。dangdiwuyuyigeyajishangdehuoxingzhongxinjiehehou,tongguogouxiangdegaibian,kezengqiangqitayajidehuoxingzhongxinyudiwudejiehe,chuxianzhengxietongxiaoying(positivecooperative effect)。使其底物濃度曲線呈S形。即底物濃度低時,酶活性的增加較慢,底物濃度高到一定程度後,酶活性顯著加強,最終達到最大值Vmax(圖2-20)。
duoshuqingkuangxia,diwuduiqibiangoumeidezuoyongdoubiaoxianzhengxietongxiaoying,danyoushi,yigediwuyuyigeyajidehuoxingzhongxinjiehehou,kejiangdiqitayajidehuoxingzhongxinyudiwudejiehe,biaoxianfuxietongxiaoying(negative cooperative effect)。如3-磷酸甘油醛脫氫酶對NAD+的結合為負協同效應。
(2)變構酶除活性中心外,存在著能與效應劑作用的亞基或部位,稱調節亞基(或部位),xiaoyingjiyutiaojieyajiyifeigongjiajianteyijiehe,keyigaibiantiaojieyajidegouxiang,jinergaibiancuihuayajidegouxiang,congergaibianmeihuoxing。fanshimeihuoxingzengqiangdexiaoyingjichengbiangoujihuoji(allosteric activitor),它能使上述S型曲線左移,飽和量的變構激活劑可將S形曲線轉變為矩形雙曲線(圖2?0)。凡使酶活性減弱的效應劑稱變構抑製劑(allosteric inhibitor),能使S形曲線右移。例如,ATP是磷酸果糖激酶的變構抑製劑,而ADP、AMP為其變構激活劑。
(3)由於變構酶動力學不符合米-曼氏酶的動力學,所以當反應速度達到最大速度一半時的底物的濃度,不能用Km表示,而代之以K0.55表示(圖2-20)。為了解釋變構酶協同效應的機製並推導出動力學曲線方程式,不少人曾提出各種模型,各有優缺點,現將有關變構作用的Hill模式內容附本章節後,供學習參考。?
3.生理意義
(1)在變構酶的S形曲線中段,底物濃度稍有降低,酶的活性明顯下降,多酶體係催化的代謝通路可因此而被關閉;反之,底物濃度稍有升高,則酶活性迅速上升,代謝通路又被打開,因此可以快速調節細胞內底物濃度和代謝速度。
(2)變(bian)構(gou)抑(yi)製(zhi)劑(ji)常(chang)是(shi)代(dai)謝(xie)通(tong)路(lu)的(de)終(zhong)產(chan)物(wu),變(bian)構(gou)酶(mei)常(chang)處(chu)於(yu)代(dai)謝(xie)通(tong)路(lu)的(de)開(kai)端(duan),通(tong)過(guo)反(fan)饋(kui)抑(yi)製(zhi),可(ke)以(yi)及(ji)早(zao)地(di)調(tiao)節(jie)整(zheng)個(ge)代(dai)謝(xie)通(tong)路(lu),減(jian)少(shao)不(bu)必(bi)要(yao)的(de)底(di)物(wu)消(xiao)耗(hao)。
例如葡萄糖的氧化分解可提供能量使AMP、ADP轉變成ATP,當ATP過多時,通過變構調節酶的活性,可限製葡萄糖的分解,而ADP、AMP增多時,則可促進糖的分解。隨時調節ATP/ADP的水平,可以維持細胞內能量的正常供應。
四、修飾酶
體內有些酶可在其他酶的作用下,將酶的結構進行共價修飾,使該酶活性發生改變,這種調節稱為共價修飾調節(covalent modification regulation),這類酶稱為修飾酶(prosessing enzyme)。
例如某些酶的巰基發生可逆的氧化還原,一些酶以共價鍵與磷酸、腺苷等基團的可逆結合,都會引起酶結構的變化而呈現不同的活性。酶的共價修飾是體內代謝調節的另一重要的方式。
五、多酶複合體
多酶複合體(multienzyme complex)常chang包bao括kuo三san個ge或huo三san個ge以yi上shang的de酶mei,組zu成cheng一yi個ge有you一yi定ding構gou型xing的de複fu合he體ti。複fu合he體ti中zhong第di一yi個ge酶mei催cui化hua的de產chan物wu,直zhi接jie由you鄰lin近jin下xia一yi個ge酶mei催cui化hua,第di二er個ge酶mei催cui化hua的de產chan物wu又you為wei複fu合he體ti第di三san酶mei的de底di物wu,如ru此ci形xing成cheng一yi條tiao結jie構gou緊jin密mi的de“流水生產線”,使催化效率顯著提高。葡萄糖氧化分解過程的丙酮酸脫氫酶複合體,屬於多酶複合體。
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