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當某些化合物與酶分子中的別構部位可逆地結合后,酶分子的構象發生改變,使酶活性部位對底物的結合與催化作用受到影響,從而調節酶促反應速度及代謝過程,這種效應稱為別構效應。具有別構效應的酶稱為別構酶。別構酶常是代謝途徑中催化第一步反應或處於代謝途徑分支點上的一類調節酶,大多能被代謝最終產物所抑制,對代謝調控起重要作用。

1別構酶結構

別構酶多為寡聚酶,含有兩個或多個亞基。其分子中包括兩個中心:一個是與底物結合、催化底物反應的活性中心;另一個是與調節物結合、調節反應速度的別構中心。兩個中心可能位於同一亞基上,也可能位於不同亞基上。在後一種情況中,存在別構中心的亞基稱為調節亞基。別構酶是通過酶分子本身構象變化來改變酶的活性。

2化學反應

調節物也稱效應物或調節因子。一般是酶作用的底物、底物類似物或代謝的終產物。調節物與別構中心結合后,誘導或穩定住酶分子的某種構象,使酶的活性中心對底物的結合與催化作用受到影響,從而調節酶的反應速度和代謝過程,此效應稱為酶的別構效應(allosteric effect )。因別構導致酶活力升高的物質,稱為正效應物或別構激活劑,反之為負效應物或別構抑製劑。不同別構酶其調節物分子也不相同。有的別構酶其調節物分子就是底物分子,酶分子上有兩個以上與底物結合中心,其調節作用取決於分子中有多少個底物結合中心被佔據。別構酶的反應初速度與底物濃度(V對[S])的關係不服從米氏方程。而是呈現S形曲線。S形曲線表明,酶分子上一個功能位點的活性影響另一個功能位點的活性,顯示協同效應(cooperative effect ), 當底物或效應物一旦與酶結合后,導致酶分子構象的改變,這種改變了的構象大大提高了酶對後續的底物分子的親和力。結果底物濃度發生的微小變化,能導致酶促反應速度極大的改變。
天冬氨酸轉氨甲醯酶(Aspartate transcarbamoylase ATCase)是了解最清楚的一個別構酶。它催化嘧啶核苷酸合成途徑中的第一個中間物N – 氨甲醯天冬氨酸的合成,ATCase受其代謝途徑的終產物CTP 的別構抑制。ATCase 由兩個三聚體構成的催化亞基(C3)和三個二聚體構成的調節亞基(r2)組成。當催化亞基和調節亞基混合時能迅速結合。
CTP 的抑製劑的影響、ATP的激活、以及協同結合底物均受四級結構的巨大變化所調節,通過催化亞基和調節亞基之間的相互作用產生別構效應。

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