!"!第二篇 !物質代謝 酶! !類! ! ! ! !水浴氮吹儀反應類型效! !應 磷酸果糖激酶磷酸化 "脫磷酸抑制 "激活 丙酮酸脫氫酶磷酸化 "脫磷酸抑制 "激活 丙酮酸脫羧酶磷酸化 "脫磷酸抑制 "激活 糖原磷酸化酶磷酸化 "脫磷酸激活 "抑制 磷酸化酶 #激酶磷酸化 "脫磷酸激活 "抑制 磷酸化酶磷酸酶磷酸化 "脫磷酸抑制 "激活 糖原合酶磷酸化 "脫磷酸抑制 "激活 三酰甘油脂肪酶(脂肪細胞)磷酸化 "脫磷酸激活 "抑制 $%& ’()還原酶磷酸化 "脫磷酸抑制 "激活 $%& ’()還原酶激酶磷酸化 "脫磷酸激活 "抑制 乙酰 ’()羧化酶磷酸化 "脫磷酸抑制 "激活 谷氨酰胺合成酶(大腸桿菌)腺苷化 "脫腺苷抑制 "激活 黃嘌呤氧化(脫氫)酶 —*$ " —*—*—脫氫 "氧化 !!細胞內存在著多種蛋白激酶,通過磷酸化和脫磷酸化反應修飾其底物蛋白,在調節物質代謝和信號轉 導中均起著十分重要的作用。如催化絲氨酸或蘇氨酸殘基磷酸化的酶(統稱為絲氨酸 "蘇氨酸蛋白激酶) 和催化酪氨酸殘基磷酸化的酶(統稱為酪氨酸蛋白激酶)可分別將 )+,分子中的 !磷酸基團轉移至特定 的蛋白分子底物絲氨酸 "蘇氨酸 "酪氨酸殘基的羥基上,使其磷酸化而改變該蛋白的活性。與此相對應的, 細胞內亦存在著多種絲氨酸 "蘇氨酸蛋白磷酸酶( -./01. " 23/.(101. 4/(2.01 43(-43525-.)和
蛋白酪氨酸磷酸 酶(26/(-01. 4/(2.01 43(-43(25-.),它們可將相應的磷酸基團移去(見第十九章細胞信號轉導)。酶的化學 修飾如變構調節一樣,也是機體物質代謝的快速調節的一種重要方式。 !!肌糖原磷酸化酶有兩種形式,即無活性的磷酸化酶 #和有活性的磷酸化酶 5。磷酸化酶 #是二聚體, 相對分子質量約為 78 999。它在磷酸化酶 #激酶的催化下,每個亞基從 )+,接受一個分子的 !磷酸基 團而轉變為磷酸化酶 5,后者具有高活性。兩分子磷酸化酶 5二聚體可再聚合成活性較低的(低于高活性 的二聚體)磷酸化酶 5四聚體(圖 :: ;)。 圖 :: ;!肌肉磷酸化酶的酶促化學修飾作用 ! !酶促化學修飾的特點: ! ! :<共價修飾 !絕大多數酶促化學修飾的酶都具有無活性(或低活性)與有活性(或高活性)兩種形 式。它們之間的正逆兩向互變反應由不同的酶催化,均發生共價變化,而催化這互變反應的酶又受機體其 他調節物質(包括激素等)的調控,酶促化學修飾往往是在激素的作用下進行的。 ! !=<級聯放大效應 !由于化學修飾是酶促反
應,故有瀑布式逐級放大效應。少量的調節因素就可使大 量的酶分子發生化學修飾。因此,這類反應的催化效率常較變構調節高。 第十一章 !物質代謝的調節"!! ! !"#耗能少 !磷酸化與脫磷酸是常見的酶促化學修飾反應。一分子亞基發生磷酸化常需消耗一分子 $%&,這與合成酶蛋白所消耗的 $%&相比,顯然少得多;同時酶促化學修飾又有放大效應,因此,這種調節 方式更為經濟有效。 ! !’#按需調節 !此種調節同變構調節一樣,均按生理需要來進行。如前述的肌糖原磷酸化酶的化學修 飾過程中,在餐后,因血糖濃度增高,肝細胞無需通過糖原的分解來調節血糖濃度,則磷酸化酶 (在磷酸化 酶 (磷酸酶的催化下即水解脫去磷酸基而轉變成無活性的磷酸化酶 ),從而減弱或停止糖原的分解。 !!綜上所述,酶促化學修飾與變構調節是體內調節代謝速率和方向的兩種方式。對某一種酶來說,它可 以同時接受這兩種方式的調節。如,二聚體糖原磷酸化酶存在磷酸化位點,且每個亞基都有催化部位和調 節部位,因此,在受化學修飾的同時也可由 $*&變構激活,并受 $%&變構抑制。細胞中同一種酶受化學 修飾和變構雙重調節的意義可能在于:變構調節是細胞的一種基本調節機制,它對于維持代謝物和能量平 衡具有重要作用,但當效應劑濃度過低,不足以與全部酶分子的調節