第二节 酶活性的调节
酶的变构调节
酶原激活
酶的共价修饰和级联系统
反馈与前馈作用
能荷的调节底物水平的调节酶水平的调节辅助因子的调节酶活性的调节酶含量的调节酶的定位调节产物调节A B
E
X
一、酶原激活
1.酶原,酶的无活性前体。
2.酶原激活（不可逆的共价修饰）,某些酶先以无活性的酶原形式合成或分泌，然后在到达作用部位时由其它酶作用，使其 失去部分肽段 从而形成或暴露活性中心、形成有活性酶分子的过程 。
3.酶原激活的实例
4.酶原激活的生理意义胰凝乳蛋白酶原的激活胰凝乳蛋白酶原胰蛋白酶
（ 245AA残基）
A 链 + B 链
（ 1-15） （ 16-245）
C 链 + D 链 + E 链
（ 1-13） （ 16-146 ） （ 149-245）
胰凝乳蛋白酶
-胰凝乳蛋白酶Ser14-Arg15
Thr147-Asn148
水解芳香族 AA
羧基形成的肽键
Chymotrypsinogen
5对二硫键
Chymotrypsin
5对二硫键胰蛋白酶原的激活及其功能胰蛋白酶原六肽肠激酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧肽酶原 羧肽酶水解 Arg Lys
羧基形成的肽键
trypsinogen trypsin
一、酶原激活
1.酶原
2.酶原激活（不可逆的共价修饰）
3.酶原激活的实例
4.酶原激活的生理意义二,酶的共价修饰和级联系统
1,共价修饰（ covalent modification）,指在专一性酶的催化下，某些小分子基团共价地结合到被修饰的酶分子上，使被修饰酶的活性发生改变，从而调节酶活性。
（ 1）共价修饰调节酶,即通过共价修饰调节活性的酶叫共价修饰调节酶。
（ 2）共价修饰的类型：
磷酸化 /去磷酸化 （主要存在于高等动、植物细胞中）
腺苷酰化 /去腺苷酰化； （主要存在细菌中）
乙酰化 /去乙酰化；尿苷酰化 /去尿苷酰化；
甲基化 /去甲基化； S-S/SH
蛋白质的化学修饰,是指在较温和的条件下，以可控制的方式使蛋白质与某种试剂（称化学修饰剂）起特异反应，以引起蛋白质中个别氨基酸侧链或功能团发生共价化学改变。
糖原磷酸化酶和糖原合成酶活性的调节糖原的合成糖原合成酶 a
(脱磷酸化，有活性 )
糖原磷酸化酶 b
(脱磷酸化，无活性 )
ATP ADP
Pi H2O
糖原合成酶 b
（磷酸化，无活性 )
糖原磷酸化酶 a
（磷酸化，有活性）
ATP ADP
Pi H2O
糖原的分解
2.级联系统（ cascade system）,连锁代谢反应中一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，
导致原始信号的放大。这样的连锁代谢反应系统叫级联系统。
实例,肾上腺素 作用于膜受体，引起效应器活化，进而引发一系列的胞内连锁反应。 P430
依赖于 cAMP的蛋白激酶叫蛋白激酶 A— protein kinase A（ PKA）
蛋白质的合成是一个高耗能过程
AA活化 2个高能磷酸键（ ATP）
肽链起始 1个（ 70S复合物形成,GTP）
进位 1个（ GTP）
移位 1个（ GTP）
第一个氨基酸掺入需消耗 3个 高能磷酸键 （活化 2+
起始 1 ），以后每掺入一个 AA需要消耗 4个（活化 2
+进位 1个 +移位 1个） 高能磷酸键 。
肽链合成的方向从 N?C。 第一个肽键的形成需要消耗 5个
ATP（ GTP）,或 7个高能磷酸键，而其它肽键的形成需要消耗 3个 ATP或 4个高能磷酸键。
肾上腺素的级联放大作用 （介绍级联反应的意义）
（ 1） 使信号 （激素信号） 放大,（肾上腺素浓度
10-8-10-10 mol/L,可引起强烈的胞内效应 —— 产生葡萄糖 5mmol/L）
（ 2） 提供了更多的调控位点，使代谢过程能对细胞内外多种因素的变动作出调整
（ 3）使关键的调节酶能够更灵敏和更灵活地控制代谢反应，在不同情况下对各种代谢物和终产物有不同的应答反应。
肾上腺素 -cAMP的信号转导途径受体 G蛋白（一类 GTP结合蛋白）
肾上腺素主要是调节糖代谢,它能够促进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。 （和胰岛素的作用不同）
依赖于 cAMP的蛋白激酶称为 蛋白激酶 A
（ protein kinase A,PKA）
三,反馈与前馈作用
S0 S1 Sn
E0 E1 En-1
前馈
+或 -
反馈
+或 -
正作用：凡反应物能使代谢过程速度加快者称为正作用。
负作用：凡反应物能使代谢过程速度变慢者称为负作用。
1.前馈作用 (feedforward),在代谢途径中前面的底物对其后某一催化反应的调节酶有作用。
(1)前馈激活（ feedforward activation）
G 6- - G 6- -F 1.6-二 -F PEP 丙酮酸
(2)前馈抑制 (feedforward inhibition)
乙酰 CoA + CO2 +H2O + ATP 丙二酸单酰 CoA + ADP+Pi
P P
丙酮酸激酶
P
前馈激活乙酰 CoA羧化酶前馈抑制
2.反馈作用 （ feedback） 代谢产物对前面的某一酶有作用
(1）反馈激活 （ feedback activation）
(2) 反馈抑制 （ feedback inhibition）
A 一价或单价反馈抑制 （ monovalent feedback inhibition ）
A B C D P
E1 E2 E3 E4
反馈抑制
B 二价或多价反馈抑制 （ divalent or multivalent feedback
inhibition）
B1 同工酶调节
A B C DE1
E1’
E2
E3
X
Y
在 Lys Met Ile合成时的反馈抑制
B2 顺序反馈抑制
A B C D
E1 E4
E5
X
Y
存在芳香族氨基酸合成的过程中
B3 协同反馈抑制
A B C D
E4
E5
E1
X
Y
存在于 Lys Thr的合成中
B4 累积反馈抑制
A BE
D
E
F
谷氨酰胺合成酶受到各种终产物的累积反馈抑制四、能荷的调节能荷 =
ATP + 0.5ADP
ATP+ADP+AMP
高能荷时，抑制分解代谢过程，降低 ATP的合成速度；
低能荷时，促进分解代谢过程，提高 ATP的合成速度。
例子
EMP,磷酸果糖激酶丙酮酸激酶
TCA,柠檬酸合成酶异柠檬酸脱氢酶
- 酮戊二酸脱氢酶氧化磷酸化过程：
酶的变构调节
酶原激活
酶的共价修饰和级联系统
反馈与前馈作用
能荷的调节底物水平的调节酶水平的调节辅助因子的调节酶活性的调节酶含量的调节酶的定位调节产物调节A B
E
X
一、酶原激活
1.酶原,酶的无活性前体。
2.酶原激活（不可逆的共价修饰）,某些酶先以无活性的酶原形式合成或分泌，然后在到达作用部位时由其它酶作用，使其 失去部分肽段 从而形成或暴露活性中心、形成有活性酶分子的过程 。
3.酶原激活的实例
4.酶原激活的生理意义胰凝乳蛋白酶原的激活胰凝乳蛋白酶原胰蛋白酶
（ 245AA残基）
A 链 + B 链
（ 1-15） （ 16-245）
C 链 + D 链 + E 链
（ 1-13） （ 16-146 ） （ 149-245）
胰凝乳蛋白酶
-胰凝乳蛋白酶Ser14-Arg15
Thr147-Asn148
水解芳香族 AA
羧基形成的肽键
Chymotrypsinogen
5对二硫键
Chymotrypsin
5对二硫键胰蛋白酶原的激活及其功能胰蛋白酶原六肽肠激酶胰蛋白酶胰凝乳蛋白酶原胰凝乳蛋白酶弹性蛋白酶原弹性蛋白酶羧肽酶原 羧肽酶水解 Arg Lys
羧基形成的肽键
trypsinogen trypsin
一、酶原激活
1.酶原
2.酶原激活（不可逆的共价修饰）
3.酶原激活的实例
4.酶原激活的生理意义二,酶的共价修饰和级联系统
1,共价修饰（ covalent modification）,指在专一性酶的催化下，某些小分子基团共价地结合到被修饰的酶分子上，使被修饰酶的活性发生改变，从而调节酶活性。
（ 1）共价修饰调节酶,即通过共价修饰调节活性的酶叫共价修饰调节酶。
（ 2）共价修饰的类型：
磷酸化 /去磷酸化 （主要存在于高等动、植物细胞中）
腺苷酰化 /去腺苷酰化； （主要存在细菌中）
乙酰化 /去乙酰化；尿苷酰化 /去尿苷酰化；
甲基化 /去甲基化； S-S/SH
蛋白质的化学修饰,是指在较温和的条件下，以可控制的方式使蛋白质与某种试剂（称化学修饰剂）起特异反应，以引起蛋白质中个别氨基酸侧链或功能团发生共价化学改变。
糖原磷酸化酶和糖原合成酶活性的调节糖原的合成糖原合成酶 a
(脱磷酸化，有活性 )
糖原磷酸化酶 b
(脱磷酸化，无活性 )
ATP ADP
Pi H2O
糖原合成酶 b
（磷酸化，无活性 )
糖原磷酸化酶 a
（磷酸化，有活性）
ATP ADP
Pi H2O
糖原的分解
2.级联系统（ cascade system）,连锁代谢反应中一个酶被激活后，连续地发生其它酶被激活，
导致原始信号的放大。这样的连锁代谢反应系统叫级联系统。
实例,肾上腺素 作用于膜受体，引起效应器活化，进而引发一系列的胞内连锁反应。 P430
依赖于 cAMP的蛋白激酶叫蛋白激酶 A— protein kinase A（ PKA）
蛋白质的合成是一个高耗能过程
AA活化 2个高能磷酸键（ ATP）
肽链起始 1个（ 70S复合物形成,GTP）
进位 1个（ GTP）
移位 1个（ GTP）
第一个氨基酸掺入需消耗 3个 高能磷酸键 （活化 2+
起始 1 ），以后每掺入一个 AA需要消耗 4个（活化 2
+进位 1个 +移位 1个） 高能磷酸键 。
肽链合成的方向从 N?C。 第一个肽键的形成需要消耗 5个
ATP（ GTP）,或 7个高能磷酸键，而其它肽键的形成需要消耗 3个 ATP或 4个高能磷酸键。
肾上腺素的级联放大作用 （介绍级联反应的意义）
（ 1） 使信号 （激素信号） 放大,（肾上腺素浓度
10-8-10-10 mol/L,可引起强烈的胞内效应 —— 产生葡萄糖 5mmol/L）
（ 2） 提供了更多的调控位点，使代谢过程能对细胞内外多种因素的变动作出调整
（ 3）使关键的调节酶能够更灵敏和更灵活地控制代谢反应，在不同情况下对各种代谢物和终产物有不同的应答反应。
肾上腺素 -cAMP的信号转导途径受体 G蛋白（一类 GTP结合蛋白）
肾上腺素主要是调节糖代谢,它能够促进肝糖原和肌糖原的分解，增加血糖和血中的乳酸含量。 （和胰岛素的作用不同）
依赖于 cAMP的蛋白激酶称为 蛋白激酶 A
（ protein kinase A,PKA）
三,反馈与前馈作用
S0 S1 Sn
E0 E1 En-1
前馈
+或 -
反馈
+或 -
正作用：凡反应物能使代谢过程速度加快者称为正作用。
负作用：凡反应物能使代谢过程速度变慢者称为负作用。
1.前馈作用 (feedforward),在代谢途径中前面的底物对其后某一催化反应的调节酶有作用。
(1)前馈激活（ feedforward activation）
G 6- - G 6- -F 1.6-二 -F PEP 丙酮酸
(2)前馈抑制 (feedforward inhibition)
乙酰 CoA + CO2 +H2O + ATP 丙二酸单酰 CoA + ADP+Pi
P P
丙酮酸激酶
P
前馈激活乙酰 CoA羧化酶前馈抑制
2.反馈作用 （ feedback） 代谢产物对前面的某一酶有作用
(1）反馈激活 （ feedback activation）
(2) 反馈抑制 （ feedback inhibition）
A 一价或单价反馈抑制 （ monovalent feedback inhibition ）
A B C D P
E1 E2 E3 E4
反馈抑制
B 二价或多价反馈抑制 （ divalent or multivalent feedback
inhibition）
B1 同工酶调节
A B C DE1
E1’
E2
E3
X
Y
在 Lys Met Ile合成时的反馈抑制
B2 顺序反馈抑制
A B C D
E1 E4
E5
X
Y
存在芳香族氨基酸合成的过程中
B3 协同反馈抑制
A B C D
E4
E5
E1
X
Y
存在于 Lys Thr的合成中
B4 累积反馈抑制
A BE
D
E
F
谷氨酰胺合成酶受到各种终产物的累积反馈抑制四、能荷的调节能荷 =
ATP + 0.5ADP
ATP+ADP+AMP
高能荷时，抑制分解代谢过程，降低 ATP的合成速度；
低能荷时，促进分解代谢过程，提高 ATP的合成速度。
例子
EMP,磷酸果糖激酶丙酮酸激酶
TCA,柠檬酸合成酶异柠檬酸脱氢酶
- 酮戊二酸脱氢酶氧化磷酸化过程：
