!"!第二篇 !物质代谢 酶! !类! ! ! ! !水浴氮吹仪反应类型效! !应 磷酸果糖激酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 丙酮酸脱氢酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 丙酮酸脱羧酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 糖原磷酸化酶磷酸化 "脱磷酸激活 "抑制 磷酸化酶 #激酶磷酸化 "脱磷酸激活 "抑制 磷酸化酶磷酸酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 糖原合酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 三酰甘油脂肪酶（脂肪细胞）磷酸化 "脱磷酸激活 "抑制 $%& ’()还原酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 $%& ’()还原酶激酶磷酸化 "脱磷酸激活 "抑制 乙酰 ’()羧化酶磷酸化 "脱磷酸抑制 "激活 谷氨酰胺合成酶（大肠杆菌）腺苷化 "脱腺苷抑制 "激活 黄嘌呤氧化（脱氢）酶 —*$ " —*—*—脱氢 "氧化 !!细胞内存在着多种蛋白激酶，通过磷酸化和脱磷酸化反应修饰其底物蛋白，在调节物质代谢和信号转 导中均起着十分重要的作用。如催化丝氨酸或苏氨酸残基磷酸化的酶（统称为丝氨酸 "苏氨酸蛋白激酶） 和催化酪氨酸残基磷酸化的酶（统称为酪氨酸蛋白激酶）可分别将 )+,分子中的 !磷酸基团转移至特定 的蛋白分子底物丝氨酸 "苏氨酸 "酪氨酸残基的羟基上，使其磷酸化而改变该蛋白的活性。与此相对应的， 细胞内亦存在着多种丝氨酸 "苏氨酸蛋白磷酸酶（ -./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-.），它们可将相应的磷酸基团移去（见第十九章细胞信号转导）。酶的化学 修饰如变构调节一样，也是机体物质代谢的快速调节的一种重要方式。 !!肌糖原磷酸化酶有两种形式，即无活性的磷酸化酶 #和有活性的磷酸化酶 5。磷酸化酶 #是二聚体， 相对分子质量约为 78 999。它在磷酸化酶 #激酶的催化下，每个亚基从 )+,接受一个分子的 !磷酸基 团而转变为磷酸化酶 5，后者具有高活性。两分子磷酸化酶 5二聚体可再聚合成活性较低的（低于高活性 的二聚体）磷酸化酶 5四聚体（图 :: ;）。 图 :: ;!肌肉磷酸化酶的酶促化学修饰作用 ! !酶促化学修饰的特点： ! ! :<共价修饰 !绝大多数酶促化学修饰的酶都具有无活性（或低活性）与有活性（或高活性）两种形 式。它们之间的正逆两向互变反应由不同的酶催化，均发生共价变化，而催化这互变反应的酶又受机体其 他调节物质（包括激素等）的调控，酶促化学修饰往往是在激素的作用下进行的。 ! !=<级联放大效应 !由于化学修饰是酶促反

应，故有瀑布式逐级放大效应。少量的调节因素就可使大 量的酶分子发生化学修饰。因此，这类反应的催化效率常较变构调节高。  第十一章 !物质代谢的调节"!! ! !"#耗能少 !磷酸化与脱磷酸是常见的酶促化学修饰反应。一分子亚基发生磷酸化常需消耗一分子 $%&，这与合成酶蛋白所消耗的 $%&相比，显然少得多；同时酶促化学修饰又有放大效应，因此，这种调节 方式更为经济有效。 ! !’#按需调节 !此种调节同变构调节一样，均按生理需要来进行。如前述的肌糖原磷酸化酶的化学修 饰过程中，在餐后，因血糖浓度增高，肝细胞无需通过糖原的分解来调节血糖浓度，则磷酸化酶 (在磷酸化 酶 (磷酸酶的催化下即水解脱去磷酸基而转变成无活性的磷酸化酶 )，从而减弱或停止糖原的分解。 !!综上所述，酶促化学修饰与变构调节是体内调节代谢速率和方向的两种方式。对某一种酶来说，它可 以同时接受这两种方式的调节。如，二聚体糖原磷酸化酶存在磷酸化位点，且每个亚基都有催化部位和调 节部位，因此，在受化学修饰的同时也可由 $*&变构激活，并受 $%&变构抑制。细胞中同一种酶受化学 修饰和变构双重调节的意义可能在于：变构调节是细胞的一种基本调节机制，它对于维持代谢物和能量平 衡具有重要作用，但当效应剂浓度过低，不足以与全部酶分子的调节