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)一(yi)般(ban)變(bian)構(gou)酶(mei)分(fen)子(zi)上(shang)有(you)二(er)個(ge)以(yi)上(shang)的(de)底(di)物(wu)結(jie)合(he)位(wei)點(dian)。當(dang)底(di)物(wu)與(yu)一(yi)個(ge)亞(ya)基(ji)上(shang)的(de)活(huo)性(xing)中(zhong)心(xin)結(jie)合(he)後(hou),通(tong)過(guo)構(gou)象(xiang)的(de)改(gai)變(bian),可(ke)增(zeng)強(qiang)其(qi)他(ta)亞(ya)基(ji)的(de)活(huo)性(xing)中(zhong)心(xin)與(yu)底(di)物(wu)的(de)結(jie)合(he),出(chu)現(xian)正(zheng)協(xie)同(tong)效(xiao)應(ying)(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)。
多(duo)數(shu)情(qing)況(kuang)下(xia),底(di)物(wu)對(dui)其(qi)變(bian)構(gou)酶(mei)的(de)作(zuo)用(yong)都(dou)表(biao)現(xian)正(zheng)協(xie)同(tong)效(xiao)應(ying),但(dan)有(you)時(shi),一(yi)個(ge)底(di)物(wu)與(yu)一(yi)個(ge)亞(ya)基(ji)的(de)活(huo)性(xing)中(zhong)心(xin)結(jie)合(he)後(hou),可(ke)降(jiang)低(di)其(qi)他(ta)亞(ya)基(ji)的(de)活(huo)性(xing)中(zhong)心(xin)與(yu)底(di)物(wu)的(de)結(jie)合(he),表(biao)現(xian)負(fu)協(xie)同(tong)效(xiao)應(ying)(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),效xiao應ying劑ji與yu調tiao節jie亞ya基ji以yi非fei共gong價jia鍵jian特te異yi結jie合he,可ke以yi改gai變bian調tiao節jie亞ya基ji的de構gou象xiang,進jin而er改gai變bian催cui化hua亞ya基ji的de構gou象xiang,從cong而er改gai變bian酶mei活huo性xing。凡fan使shi酶mei活huo性xing增zeng強qiang的de效xiao應ying劑ji稱cheng變bian構gou激ji活huo劑ji(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)changbaokuosangehuosangeyishangdemei,zuchengyigeyouyidinggouxingdefuheti。fuhetizhongdiyigemeicuihuadechanwu,zhijieyoulinjinxiayigemeicuihua,diergemeicuihuadechanwuyouweifuhetidisanmeidediwu,rucixingchengyitiaojiegoujinmide“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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