问答题 (郑州大学2007年考研试题)细胞代谢调节的本质是酶水平调节,请叙述酶水平调节的二种方式及其具体调节途径和特点。
【正确答案】正确答案:酶水平调节有两类: (1)酶活性调节:酶活性的调节是通过对现有酶分子结构的影响来改变酶的催化活性的调节方式。 (a)变构调节:某些代谢物能与变构酶分子上的变构部位特异性结合,使酶的分子构象发生改变,从而改变酶的催化活性以及代谢反应的速度,这种调节作用就称为变构调节。具有变构调节作用的酶就称为变构酶。变构酶一般是多亚基构成的聚合体,一些亚基为催化亚基,另一些亚基为调节亚基。当调节亚基或调节部位与变构剂结合后,就可导致酶的空间构象发生改变,从而导致酶的催化活性中心的构缘发生改变而致酶活性的改变。其特点为:酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实现;酶的变构仪涉及非共价键的变化;调节酶活性的因素为代谢物;为一非耗能过程;无放大效应。 (b)共价修饰调节: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,这一过程称为酶的共价修饰调节。酶的共价修饰包括磷酸化与脱磷酸化、乙酰化与脱乙酰化、甲基化与脱甲基化、腺苷化与脱腺苷化等等。其中以磷酸化修饰最为常见。共价修饰酶通常在两种不同的酶的催化下发生修饰或去修饰,从而引起酶分子在有活性形式与无活性形式之间进行相互转变。共价修饰调节一般与激素的调节相联系,其调节方式为级联反应。其特点为:酶以两种不同修饰和不同活性的形式存在;有共价键的变化;受其他调节因素(如激素)的影响;一般为耗能过程;存在放大效应。 (c)酶原的激活:有一些酶,如消化系统中的蛋白水解酶和血液凝固系统的许多酶,它们在细胞内合成及释放的初期,通常不具催化活性,必须经过蛋白酶酶解或其他因素的作用,然后才能转变成有活性的酶。从分子结构分析,酶原激活其实是蛋白质一级结构和空间构象改变的过程。在通常情况下,首先发生酶原肽链的部分降解,去掉部分肽段后的肽链再进行三维空间重排,形成酶的活性中心,或者是酶的活性中心暴露,于是由无活性的酶原转变成有活性的酶。 (2)酶含量的调节:酶含量的调节是指通过改变细胞中酶蛋白合成或降解的速度来调节酶分子的绝对含最,影响其催化活性,从而调节代谢反应的速度。 (a)酶蛋白合成的调节:酶蛋白的合成速度通常通过一些诱导剂或阻遏剂来进行调节。凡能促使基因转录增强,从而使酶蛋白合成增加的物质就称为诱导剂;反之,则称为阻遏剂。酶的底物对酶蛋白的合成具有诱导作用;代谢终产物对酶的合成有阻遏作用。激素可以诱导关键酶的合成,也可阻遏关键酶的合成。 (b)酶蛋白降解的调节:通过调节酶的降解速度以控制酶的活性。 (c)同工酶:同工酶是指催化相同的化学反应,而酶蛋白的分子结构、理化性质以及免疫学性质不同的一组酶。他们是由不同基因或等位基因编码的多肽链,或由同一基因转录生成的不同mRNA翻译的不同多肽链组成的蛋白质。同工酶存在与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,它在代谢调节上起着重要的作用。
【答案解析】