问答题 (哈尔滨工业大学2007年、山东大学2005考研试题)酶活性调节有哪些方式?
【正确答案】正确答案:酶活性调节方式主要有酶原的激活、变构调节和共价修饰调节。 (1)酶原的激活。如同其他某些活性蛋白质一样,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。不具有催化活性的酶的前体称为酶原(zymogen),由酶原转变成酶的过程称为酶原激活(zymogen activation)。 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。如:胰蛋白酶原的酶解,发生在多肽链N-端Lys与Ile之间,结果形成以IIe为N-端的胰蛋白酶分子,由His 40、Asp 84、Set 177和Tro 193组成活性中心。 (2)变构调节(别构调节)。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(allosteric regulation)。具有变构调节作用的酶就称为变构酶。凡能使酶分子变构并使酶的催化活性发生改变的代谢物就称为变构剂。 变构调节的机制: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象发生改变而致酶活性的改变。 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。 变构调节方式:变构酶通常为代谢途径的起始关键酶,而变构剂则为代谢途径的终产物。因此,变构剂一般以反馈方式对代谢途径的起始关键酶进行调节,最常见的为负反馈调节。 变构调节的特点:①酶活性的改变通过酶分子构象的改变而实现;②酶的变构仅涉及非共价键的变化;③调节酶活性的因素为代谢物;④为一非耗能过程;⑤无放大效应。 (3)酶的共价修饰调节。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(covalent modification)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。 共价修饰的机制: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。 共价修饰调节方式: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。 共价修饰调节的特点:①酶以两种不同修饰和不同活性的形式存在;②有共价键的变化;③受其他调节因素(如激素)的影响;④一般为耗能过程;⑤存在放大效应。 (4)此外,还有反馈与前馈作用、能荷的调节等方式。
【答案解析】