酶活性的調節方式（一）

酶的活性調節主要包括四種方式：變構調節、共價修飾調節、酶原激活以及調節蛋白的調控。

有些酶屬於別構蛋白，即在專一性效應物的誘導下，結構發生變化，使催化活性改變，稱為變構酶或別構酶（allosteric enzyme）。使酶活增加的效應物稱為正調節物，反之稱為負調節物。變構酶都是寡聚酶，分子中除活性中心外還有別構中心（調節中心）。兩個中心可在同一亞基，也可在不同亞基。有活性中心的亞基稱為催化亞基，有別構中心的亞基稱為調節亞基。

別構酶還有同促效應和異促效應，前者是指酶的底物同時可以作為別構調節物，後者就是指底物和調節物是不同的分子。

大部分別構酶的v-[S]曲線呈S形，與米氏酶不同。這種曲線表明酶與一分子底物（或效應物）分子結合後，其構象發生改變，有利於後續分子的結合，稱為正協同效應。這種現象有利於對反應速度的調節，在未達到最大反應速度時，底物濃度的略微增加，將使反應速度有極大提高。所以正協同效應使酶對底物濃度的變化極為敏感。

另一類別構酶具有負協同效應，其動力學曲線類似雙曲線，在底物濃度極低時反應速度變化很快，但繼續下去則速度變化緩慢。所以負協同效應使酶對底物濃度變化不敏感。

因為一些沒有別構效應的酶也可產生類似的v-[S]曲線，所以作圖法不能完全作為判斷別構酶的依據。可用Rs值（saturation ratio，飽和比值）([S]90%V / [S]10%V)來定量地區分三種酶：Rs=81為米氏酶，大於81為正協同效應，反之為負協同。還可採用Hill係數法，以lg(v/(Vm-v))對lg[S]作圖，曲線的最大斜率h稱為Hill係數，米氏酶等於1，正協同酶大於1，負協同小於1。

關於別構酶的變構機制，有兩種模型。齊變模型（M. W. C.）認為酶分子中所有亞基的構象相同，無雜合狀態。在低活性的緊張態（tight，T）和高活性的鬆弛態（relaxed form，R）之間存在平衡，效應物使平衡移動，從而改變酶的活性。此模型不適於負協同的酶。

序變模型（K.N.F.）則認為各個亞基可以雜合存在，變構是由於配體的誘導，而不是因為平衡的移動。協同性取決於與配體結合的亞基對空位亞基的影響。此模型對兩種酶都適用。

天冬氨酸轉氨甲醯酶（ATCase）是嘧啶合成途徑的第一個酶，共12個亞基，其中催化和調節亞基各6個。分子結構為2個C3中間夾著3個R2，活性中心位於兩個催化亞基中間。別構中心位於調節亞基的遠端，通過變構影響催化亞基的活性。

此酶受到CTP的反饋抑制，可被ATP激活。Asp、氨甲醯磷酸均有正同促效應，CTP有異促效應，可使酶的S形程度增大，即Rs值減小，CTP之間具有正協同作用，n=3。ATP使Rs增大，當達到飽和時即成為雙曲線。ATP和CTP都只改變酶的親和力，而不影響Vm。琥珀酸是天冬氨酸的類似物，在天冬氨酸濃度高時是競爭性抑製劑，而當天冬氨酸不足時則可模擬天冬氨酸的正調控變構作用而成為激活劑。

磷酸甘油醛脫氫酶(GAPDH)是負協同酶的典型代表。共四個亞基，Km1和Km2都較小，易與NAD＋結合，即在低底物濃度時反應較快；而Km3則增大了100倍，很難與NAD＋反應。這是由構象變化引起的。在生物體內，當NAD＋不足時可以保證酵解的進行，而當過NAD＋多時則供給其它反應，避免造成酸中毒。

留個思考題：別構抑制與非競爭抑制是否相同？更進一步，別構抑製劑算不算抑製劑？

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