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1、生物体通过调节酶的功能来控制代谢速度。酶的调节机制有两类，一是对酶 数量的调节，另一类是对酶活性的调节。前者通过控制酶的合成与降解速度来控 制酶量，作用缓慢而持久，称粗调；后者改变酶的活性，效果快速而短暂，称细 调。一、酶活性的调节（一）变构调节1. 定义有些酶在专一性的变构效应物的诱导下，结构发生变化，使催化活性改变， 称为变构酶或别构酶（allosteric enzyme）。使酶活增加的效应物称为正调节物， 反之称为负调节物。变构酶是寡聚酶，分子中除活性中心外还有别构中心（调节 中心）。两个中心可在同一亚基，也可在不同亚基。有活性中心的亚基称为催化 亚基，有别构中心的亚基称为调节亚基。别构
2、效应也可扩展到非酶蛋白，如血红 蛋白与氧结合的过程中也有别构效应。2. 分类大部分别构酶的v-S曲线呈S形，与米氏酶不同。这种曲线表明酶与一分子 底物（或效应物）分子结合后，其构象发生改变，有利于后续分子的结合，称为 正协同效应。这种现象有利于对反应速度的调节，在未达到最大反应速度时，底 物浓度的略微增加，将使反应速度有极大提高。所以正协同效应使酶对底物浓度 的变化极为敏感。另一类别构酶具有负协同效应，其动力学曲线类似双曲线，在底物浓度较低 时反应速度变化很快，但继续下去则速度变化缓慢。所以负协同效应使酶对底物 浓度变化不敏感。3. 判断有一些没有别构效应的酶也可产生类似的曲线，所以作图法不能
3、完全作为判 断别构酶的依据。可用Rs值（saturation ratio，饱和比值）（S90%V/S10%V）来 定量地区分三种酶：Rs等于81为米氏酶，大于81则有正协同效应，反之为负 协同。更常用的是Hill系数法，以log（v/（Vm-v）对logS作图，曲线的最大斜率h 称为Hill系数，米氏酶等于1，正协同酶大于1，负协同小于1。4. 机齐变模型（M. W. C.）:认为酶分子中所有原子的构象相同，无杂合状态。在低活性的紧张态（tight，T）和高活性的松弛态（relaxed form, R）之间存在平衡， 效应物使平衡移动，从而改变酶的活性。此模型不适于负协同的酶。序变模型（K.N
4、.F.）：认为各个亚基可以杂合存在，变构是由于配体的诱导， 而不是因为平衡的移动。协同性取决于与配体结合的亚基对空位亚基的影响。此 模型对两种酶都适用。5. 举例（1）天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase）：这是嘧啶合成途径的第一个酶，受到CTP的反馈抑制，可被ATP激活。Asp、 氨甲酰磷酸均有正同促效应，CTP有异促效应，可使酶的S形程度增大，即Rs值 减小，CTP之间具有正协同作用，n=3。ATP使Rs增大，当达到饱和时即成为双 曲线。ATP和CTP都只改变酶的亲和力，而不影响Vm。琥珀酸是天冬氨酸的类 似物，在天冬氨酸浓度高时是竞争性抑制剂，而当天冬氨酸不足时则可模拟天冬 氨酸的正调控变构
5、作用而成为激活剂。此酶共12个亚基，其中催化和调节亚基各6个。分子结构为2个C3中间夹 着3个R2,活性中心位于两个催化亚基中间。别构中心位于调节亚基的远端， 通过变构影响催化亚基的活性。（2）磷酸甘油醛脱氢酶GDP共四个亚基，Km1和Km2都较小，易与NAD +结合，即在低底物浓度时反 应较快；而Km3则增大了 100倍，很难与NAD +反应。这是由构象变化引起的。 在生物体内，当NAD +不足时可以保证酵解的进行，而当过NAD +多时则供给 其它反应，避免造成酸中毒。（二）共价调节这种调节是通过酶促共价修饰使其在活性形式与非活性形式之间转变。最典 型的例子是动物组织的糖原磷酸化酶，它催化糖
6、原分解产生葡萄糖-1-磷酸。这个 酶有两种形式：高活性的磷酸化酶a和低活性的磷酸化酶b。前者是四个亚基的 寡聚酶，每个亚基含有一个磷酸化的丝氨酸残基。这些磷酸基是活性必需的，在 磷酸化酶磷酸酶的作用下可水解除去，变成两个低活性的半分子：磷酸化酶b。 磷酸化酶b在磷酸化酶激酶的催化下又可以接受ATP的磷酸基变成磷酸化酶a。共价调节酶可以将化学信号放大。一分子磷酸化酶激酶可以在短时间内催化 数千个磷酸化酶b,每个产生的磷酸化酶a又可催化产生数千个葡萄糖-1-磷酸， 这样就构成了两步的级联放大。实际上这是肾上腺素使糖原急剧分解的更长的级 联放大的一部分。另一类共价调节酶是大肠杆菌谷氨酰胺合成酶等，它
7、们接受ATP转来的腺苷 酰基的共价修饰，或酶促脱去腺苷酰基而调节活性。此外，酶原的激活也是一种 共价调节。（三）酶原（proenzyme; zymogen ）激活消化道分泌的蛋白酶往往以无活性的酶原形式分泌，到达目的地时才被激活。 这样可以避免对消化腺的水解。胰凝乳蛋白酶原先被胰蛋白酶切割，产生n-胰凝乳蛋白酶，n-胰凝乳蛋白 酶活性高，但不稳定，自相切割产生活性较低但稳定的a-胰凝乳蛋白酶。酶原激 活后构象发生变化，形成疏水口袋，即有活性的酶。胃蛋白酶原中已形成完整的活性中心，但酶原中有一段碱性序列与活性中心 形成盐桥，将活性中心堵塞。在pH5以下时，酶原可自动激活，失去44个残基 的前体片
8、段。激活的酶还可再激活其它酶原。胰蛋白酶原可被肠激酶激活，然后激活胰凝乳蛋白酶原、胰蛋白酶原、弹性 蛋白酶原及羧肽酶原。所以胰蛋白酶是胰脏蛋白酶原的共同激活剂。酶原激活有时会切掉很多残基，如牛羧肽酶B激活时要从505个残基中切 掉约200个残基。（四）激促蛋白和抑制蛋白钙调蛋白（C AM）与钙离子结合后可以结合到许多酶上，将其激活。视觉激动 过程中的一个酶含有抑制亚基，当这个亚基可逆释放时，酶的活性增加。二、酶含量的调节（一）合成速度的调节有一类酶称为诱导酶，是在细胞经特定诱导物诱导产生的。它的含量在诱导 物存在下显著增高。诱导物一般是其底物或类似物。其他含量基本不变的酶称为 结构酶。诱导酶在微生物中较多见，如大肠杆菌的半乳糖苷酶，在培养基中加入 乳糖，则诱导产生，使细菌能利用乳糖。结构酶和诱导酶的区分是相对的，只是数量的区别，不是本质的区别。酶的 合成受基因和代谢物的双重控制。基因是形成酶的内因，但酶的形成还受代谢物 的调控，诱导物可增加酶量，酶的产物也能产生阻遏作用，使酶的生成量大大减 少。也就是说，代谢物可以控制酶的生成速度和数量。（二）降解的控制酶量还可通过加快或减慢酶分子的降解来调节，如在饥饿时，肝脏中的精氨 酸酶降解速度减慢，酶量增多；乙酰辅酶A羧化酶降解加快，酶量减少。
