Question

酶为什么可以起到催化剂作用?酶活性调节的方式有哪些?

Answer 1

(二)酶活性调节的方式 细胞内有五种控制酶催化活性的机制： 1.根据外界环境的变化，细胞可以增强或减弱酶的生产（即酶相关基因的转录和翻译）。这属于一种基因调控，被称为酶的诱导和抑制。例如，当环境中出现如青霉素这样的抗生素时，部分细菌可以对抗生素产生抗性，其原因就在于细菌体内的β-半乳糖苷酶被诱导而大量生产，这种酶可以水解青霉素分子上关键的β-乳胺环。另一个例子是在人体肝脏中存在一类酶对于药物代谢非常重要的酶，细胞色素P450氧化酶；对这一类酶的诱导或抑制，会导致药物相互作用。 2.通过在不同的细胞组分中进行不同的代谢途径，酶可以被分隔。例如，脂肪酸的合成是由细胞溶质、内质网和高尔基体中的一系列酶所完成，而脂肪酸的降解（以提供能量）是在线粒体中由另一系列酶通过β-氧化来完成。 3.酶可以被抑制剂与激活剂所调控。例如，一个代谢途径中的终产物常常是这一途径中第一个酶的抑制剂，从而调控这一代谢途径的产物量。这种调控机制被称为负反馈机制，因为终产物的合成量是受其自身浓度调控。负反馈机制可以根据细胞的需要，有效地调节中间代谢物的合成速率，从而使细胞的能量和物质的分配更为高效，并防止多余产物的合成。控制酶的作用，可以在生物体内维持一个稳定的内部环境（即体内平衡）。 4.翻译后修饰也可以调控酶的活性。这些修饰包括磷酸化、肉豆蔻酸化和糖基化。例如，细胞接受胰岛素信号后，对包括糖原合成酶在内的多个酶进行磷酸化，帮助控制糖原的合成或降解，使得细胞可以对血糖的变化产生反应。另一个翻译后修饰的例子是多肽链的剪切。胰凝乳蛋白酶，一种消化性蛋白酶，是产生于胰脏中的无活性的胰凝乳蛋白酶原，这一蛋白通过运输到达胃后才被激活。这种方式有效地防止了胰凝乳蛋白酶在进入肠之前消化胰脏或其他组织。这种无活性的酶的前体被命名为酶原。 5.还有一些酶可以通过定位到不同环境后而被激活，比如从还原态的环境（细胞质）到氧化态环境（细胞周质空间），从高pH环境到低pH环境等。流感病毒的红血球凝集素蛋白就是一个例子：当它接触到宿主细胞囊泡的酸性环境时，它的构象立刻发生变化，导致其获得激活。