共价修饰和变构调节的关系是什么

体内各种代谢途径的调节主要是对代谢途径中关键酶的调节。生物在长期进化过程中发生基因分化，使不同的组织细胞具有其不同的代谢特征。酶活性的调节主要表现在三方面。

（一）酶的变构调节

生物体内许多酶具有变构现象。体内一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某一部位可逆地结合，使酶发生变构并改变其催化活性，此结合部位称为变构部位（allosteric site）或调节部位（regulatory site）。对酶催化活性的这种调节方式称为变构调节（allosteric regulation）。受变构调节的酶称作变构酶（allosteric enzyme）。导致变构效应的代谢物称作变构效应剂（allosteric effector），有时底物本身就是变构效应剂。变构调节是体内快速调节的一种重要方式。

变构酶分子中常含有多个亚基，酶分子的催化部位和调节部位有的可以在同一亚基内，也有的不在同一亚基内。含催化部位的亚基称为催化亚基；含调节部位的亚基称为调节亚基。如果某效应剂引起酶对底物的亲和力增加，从而加快反应速度，称为变构激活剂（allostelic activator），此效应称为变构激活效应；反之，降低反应速度者称为变构抑制剂（allosteric inhibitor）。具有多亚基的变构酶也与血红蛋白类似，存在着协同效应，包括正协同效应与负协同效应。如果效应剂是底物本身，则正协同效应的底物浓度曲线为S形曲线（图3－2）。

（二）酶的共价修饰调节

酶的共价修饰调节是体内调节酶活性的另一种重要方式。酶蛋白肽链上的一些基团在另一种酶的催化下可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，这一过程称为酶的共价修饰（covalent modification）或化学修饰（chemical modification）。在共价修饰过程中，酶发生无活性（或低活性）与有活性（或高活性）两种形式的互变。这种互变由不同的酶所催化，后者又受激素的调控。酶的共价修饰包括磷酸化与脱磷酸化、乙酰化与脱乙酰化、甲基化与脱甲基化、腺苷化与脱腺苷化，以及－SH与－S－S－的互变等，其中以磷酸化修饰最为常见。酶的共价修饰是体内快速调节的一种重要方式。

图3－2　变构酶的S形曲线

酶的共价修饰有如下特点：①酶活性存在高（有）或低（无）两种形式，共价修饰可使两种形式互变。②酶分子出现共价键的变化，从而使酶结构改变影响活性。③蛋白质磷酸化需ATP提供磷酸基团，即酶蛋白每个磷酸化位点磷酸化需要消耗一个ATP的高能磷酸键，是耗能反应。④共价修饰是酶促反应，一分子酶可催化许多其他酶蛋白发生磷酸化，因此有放大效应。⑤有些酶存在变构与化学修饰双重调节。

（三）酶含量的调节

酶合成与酶降解的相对速率控制着细胞内的酶含量。某些底物、产物、激素、药物等可以在转录水平上影响一些酶的生物合成。一般在转录水平上促进酶生物合成的化合物称为诱导剂，诱导剂诱发酶蛋白生物合成的作用称为诱导作用。在转录水平上减少酶生物合成的物质称为辅阻遏剂，辅阻遏剂与无活性的阻遏蛋白结合，抑制基因转录，此过程称为阻遏作用。酶的诱导与阻遏作用是对代谢的缓慢而长效的调节。

多种调节信号能影响有关酶蛋白的合成。底物浓度能有效地诱导其代谢通路中的限速酶，例如食物蛋白质增多，则尿素循环中有关酶含量普遍增加。相反，代谢通路的最终产物对限速酶的合成往往具有阻遏作用，如胆固醇阻抑HMG－CoA还原酶的合成。酶是机体的组成成分，也在不断的自我更新，因此通过改变酶分子的降解速度也能调节细胞内酶的含量。细胞内酶的降解速度与机体的营养和激素的调节有关。