變構(gòu)酶及其動(dòng)力學(xué)

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1、第十一章別構(gòu)酶及其動(dòng)力學(xué)別構(gòu)效應(yīng)（allostericeffect）：寡聚酶（蛋白）上一個(gè)活性部位的改變通過構(gòu)象變化影響到其它活性部位的效應(yīng)別構(gòu)酶（allostericenzyme)：能產(chǎn)生別構(gòu)效應(yīng)的酶。除了有一個(gè)活性中心外，還有別構(gòu)效應(yīng)劑結(jié)合位別構(gòu)效應(yīng)劑（allostericeffector)：作用于酶活性中心外的某處，通過促使酶分子空間構(gòu)象的改變而影響酶的催化。酶的別構(gòu)效應(yīng)可由底物結(jié)合引起，也可由別構(gòu)效應(yīng)劑結(jié)合引起的。一別構(gòu)酶及其作用特性(一)概述：別構(gòu)效應(yīng)是機(jī)體代謝的重要方式代謝調(diào)節(jié)的方式：遲緩調(diào)節(jié):需時(shí)間長，幾個(gè)小時(shí)。通過改變酶分子的合成、降解、酶原轉(zhuǎn)化來控制細(xì)胞內(nèi)酶分子濃度?？?/p>

2、速調(diào)節(jié):時(shí)間短幾秒或幾分鐘。對(duì)體內(nèi)現(xiàn)有的酶進(jìn)行激活或抑制。調(diào)節(jié)酶:在體內(nèi)代謝過程中起快速調(diào)節(jié)作用的酶包括共價(jià)調(diào)節(jié)酶和別構(gòu)酶(二)別構(gòu)酶作用特性----協(xié)同效應(yīng)(cooperativeeffect)協(xié)同效應(yīng)：一個(gè)配體與蛋白或酶結(jié)合后對(duì)另一配體結(jié)合的影響1.分類：同種效應(yīng)：一個(gè)分子的配體與蛋白或酶結(jié)合對(duì)后續(xù)同種或同類配體結(jié)合的影響。異種效應(yīng)：一個(gè)分子的配體與蛋白或酶結(jié)合對(duì)不同種或不同類配體結(jié)合的影響。正協(xié)同效應(yīng)：一分子的配體與蛋白或酶結(jié)合可促進(jìn)下一分子配體與蛋白和酶結(jié)合的效應(yīng)。負(fù)協(xié)同效應(yīng)：一分子的配體與蛋白或酶結(jié)合使其它配體的結(jié)合力降低的效應(yīng)。例如:四亞基蛋白（酶）P+LK1PL1K2PL2

3、K3PL3K4PL4內(nèi)在解離常數(shù):K1=K2=K3=K4無協(xié)同K1>K2>K3>K4正協(xié)同K1

4、亞基底物結(jié)合位調(diào)節(jié)亞基ATP、CTP結(jié)合位①酶有兩個(gè)結(jié)合位點(diǎn)②ATP和CTP兩種效應(yīng)劑可能是結(jié)合在同一部位。③ATC酶效應(yīng)劑結(jié)合位的存在對(duì)S型動(dòng)力學(xué)是必要的ATCase的別構(gòu)效應(yīng)表現(xiàn)為四級(jí)結(jié)構(gòu)的大幅度變動(dòng)：利用ATCase的二底物過渡態(tài)類似物：PALA（N-膦乙酰-L-Asp)的研究表明：ATCase的6個(gè)亞基的底物結(jié)合位都位于催化鏈之間的界面上，活性中心相距2.2nm結(jié)合PALA后的酶，催化三聚體彼此拉開1.2nm，同時(shí)旋轉(zhuǎn)10o；并使分別位于催化鏈N-端與C-端的氨甲酰磷酸結(jié)合位和Asp結(jié)合位彼此靠近，成為高親和狀態(tài)一個(gè)催化亞基的構(gòu)象變化通過亞基界面之間的相互作用，傳遞給另一個(gè)催化

5、三聚體，并引起后者構(gòu)象的轉(zhuǎn)變(2)負(fù)協(xié)同效應(yīng)：3-P-甘油醛脫氫酶：3-P-甘油醛+NAD++Pi?NADH+1,3-2P-甘油酸+H+半位反應(yīng)性：該酶為四聚體，但4個(gè)活性部位中只有2個(gè)起作用兔肌3–P-甘油醛脫氫酶與NAD+結(jié)合的解離常數(shù)解離常數(shù)透析平衡法熒光測定法K1<10-10M1×10-8MK2<10-9M9×10-8MK33×10-7M4×10-6MK42.6×10-5M3.6×10-5M(3)協(xié)同作用的生理意義：①異種協(xié)同效應(yīng):代謝調(diào)節(jié),可被代謝末端產(chǎn)物反饋抑制和中間產(chǎn)物的別構(gòu)激活。例如：EMP的己糖激酶，受G-6-P的別構(gòu)抑制；丙酮酸激酶受ATP、乙酰CoA的別構(gòu)抑制，受F

6、-1,6-2P的激活。②同種協(xié)同效應(yīng):正協(xié)同：提供一個(gè)反應(yīng)速度對(duì)底物濃度變化的敏感區(qū)，且敏感區(qū)可通過別構(gòu)激活或別構(gòu)抑制劑加以調(diào)整負(fù)協(xié)同：提供反應(yīng)速度對(duì)底物濃度變化的不敏感區(qū)，保證在低底物濃度時(shí)保證反應(yīng)正常進(jìn)行，而高濃度時(shí)反應(yīng)平穩(wěn)二別構(gòu)酶的幾個(gè)動(dòng)力學(xué)概念：(一)S0.5：表觀Km值，在別構(gòu)酶反應(yīng)中速度達(dá)到最大反應(yīng)速度一半時(shí)的底物濃度(二)K系統(tǒng)與V系統(tǒng)：別構(gòu)效應(yīng)劑類型：①K型效應(yīng)劑：只改變S0.5，但Vm不變②V型效應(yīng)劑：不改變S0.5，只改變Vm③K-V型效應(yīng)劑：S0.5和Vm都改變VmS0.5Vm/2S0.5VmVmVmK系統(tǒng)V系統(tǒng)三別構(gòu)動(dòng)力學(xué)(一)Hill模式:把研究血紅蛋白動(dòng)力學(xué)應(yīng)

7、用到別構(gòu)動(dòng)力學(xué)。E+nSk1ESnk2E+Pk-1總的解離常數(shù)Ks’=[E][S]n[E0]=[E]+[ESn][ESn]飽和分?jǐn)?shù)：Ys=酶所結(jié)合的底物分子數(shù)酶上底物結(jié)合位點(diǎn)數(shù)Ys=n[ESn]=[S]nn[E0]Ks′+[S]nHill方程:Log(Ys)=nLog[S]-LogKs′①1-YsLog(Ys)~Log[S]作圖1-YsV=k2[ESn]Vm=k2[E0]V/Vm=[ESn]/[E0]=Ys帶入①中得:Log(V)=