变构效应：调节物或效应物与酶分子的别构中 心结合后，诱导或稳定住该分子的某种构象， 因结合后的该亚基形状即改变――并可促使其 他亚基的结合部位发生变化，从而导致酶活性 中心与底物的结合受到影响，调节酶的反应速 度及代谢过程。
➢变构效应有2种情况：
（1） 同促效应，调节物即底物，一般有2个以 上底物结合中心，其调节作用取决于被占据 的底物结合中心数。
▪ 由两种酶控制的逆单向反应：即在一个“可逆”反应中，其中 一种酶催化正反应，而另一种酶则催化逆反应。
葡萄糖+ATP 己糖激酶 6-磷酸葡萄糖
6-磷酸葡萄糖+H2O 6-磷酸葡萄糖酯酶 葡萄糖+Pi
4、代谢速度的调控
▪ 在不可逆反应中，微生物通过调节酶的活性 和酶量来控制代谢物的流量。
▪ 细胞代谢的调节主要是通过控制酶的作用而 实现的，也就是说，细胞内各种酶类的活性 都处在受控制的状态下，必须根据细胞对能 量以及对合成某些组分的要求而进行各种酶 促反应，并可随时减慢或加速某一物质（氨 基酸等）的合成。
➢也有负协同效应的别构酶， 底物与酶分子结合后，构象 的变化使后续分子与酶的亲 和性降低――负协调性。
可以用Rs来判断三类酶：
典型的米氏类型酶 Rs＝81 正协同别构酶 Rs<81 负协同别构酶 Rs>81
3.变构作用机制的分子模型
①协调模型（齐变、对称模型）
➢ 变构酶存在两种构象状态，，即R状态（催化状态或松弛态） 和T状态（抑制状态或紧张态），在两种状态间有一个平衡， 添加底物、激活剂或抑制剂可以使R状态和T状态两种构象状态 的平衡发生移动，底物和激活剂对R状态亲和性大，当激活剂 与酶的一个亚基结合后，所有亚基都变成易于与底物结合的活 化型，结果提高了酶的活性，反之，抑制剂与酶结合后变成抑 制型，使酶活性降低或消失。
▪ 单向途径的反馈调节( 2种)
✓ 单价终产物的反馈抑制 ✓ 前馈作用
▪ 分支途径的反馈抑制(5种)
✓ 协同反馈抑制 ✓ 累积反馈抑制 ✓ 增效反馈抑制 ✓ 顺序反馈抑制 ✓ 同功酶调节
1．单价终产物的反馈抑制（负反馈,negative feedback）终产物X抑制限速酶
2．前馈作用 ▪ 前体代谢物的激活（前馈激活）----指前体代
➢天冬氨酸酶在反馈控制方面存在较大的差异， 实际上存在多价抑制、协同抑制2种情况，甚 至也有同功酶的调节作用（催化同一组反应 的酶，酶蛋白分子不同）。
4．累积反馈抑制
分支代谢途径中的几个终产物，任何一个过 量时都能对共同途径中的某个酶产生部分抑 制作用，总的效果是累加的，并且各个末端 产物所引起的抑制作用互不影响，只是影响 这个酶促反应的效率。
（三）变构酶（变位酶、别构酶）与代谢调节
1．变构酶的结构、变构效应及其调节物 结构：是调节酶中较重要的一种酶，同时兼有酶活性
中心和别构中心，它们处于酶分子的不同部位。其中 活性中心负责酶与底物的结合，别构中心负责调节酶 的活性。 ➢ 调节酶活性的调节分子，一般是底物，也可以是底物 以外的代谢物。
5．变构酶对代谢调节举例
➢ 变构酶分子上的催化中心和调节中心处于不同的空间部位，因此它使催化 活性和调节活性成为两个独立的系统。催化过程不限制调节过程，但调节 系统却可以影响催化系统。变构酶学说得到不少实验的支持，最有利的证 明是脱敏感作用。
➢ 脱敏感作用：采用温和的变性条件处理变构酶，使变构酶失去对调节剂的 敏感性，但不改变其催化活性。 例如大肠杆菌的天冬氨酸转氨甲酰酶（ATCase） CTP为负效应物，ATP 为正效应物。
有2种情况
①在分支代谢途径中有2个或2个以上终产物同时过量 时(E，G)，可抑制共同途径的起始步骤，单独过量时 不表现抑制作用（协同反馈抑制或多价反馈抑制）。
②当终产物单独过量时，抑制各终产物前的酶 活性，不抑制共同途径酶活性，只有同时过 量时，才协同抑制。
➢天冬氨酸族的氨基酸，包括赖氨酸、甲硫氨 酸、苏氨酸和异亮氨酸，这些氨基酸合成的 第一步都是在天冬氨酸激酶的作用下完成的， 该酶活性也受这些氨基酸的反馈抑制。
• 例如与呼吸产能有关的酶系集中于线粒体内膜上，与DNA合成 的酶位于细胞核内。
原核微生物的细胞结构虽然简单，但也划分出 不同的区域，对于某一代谢途径有关的酶系集 中在某一区域，保证该代谢途径的酶促反应正 常进行。
• 例如呼吸的酶系集中在细胞质膜上，分解大分子的水解酶，阴 性细菌位于壁膜间隙中，阳性细菌则分泌至胞外。
第二节 酶活性的调节
酶活性的调节是通过改变代谢途径中一个或 几个关键酶的活性来调节代谢速度的调节方 式。包括酶活性的激活和抑制。
一、酶活性的激活和抑制
（一）酶活性的激活
▪ 指在某个酶促反应系统中，加入某种低分子量的物质 后，导致原来无活性或活性很低的酶转变为有活性或 活性提高，从而使酶促反应速度提高的过程。
（2）异促效应：调节物不是底物分子，是底物 以外的代谢物。更多的别构酶兼有同促-异促 效应。
2．变构酶对酶反应速度的调节
➢变构酶反应初速度不符合典 型的米氏方程，而是S形曲线， 这是一种“正同促反应”或 “正协调性”、“协同结 合”，酶与底物分子（或调 节物）结合后，构象发生变 化，新构象有利于后续分子 与酶分子的结合，指亲和性。
3、代谢流向的调控
▪ 微生物在不同的条件下可以通过控制各代谢途径中某 个酶促反应的速率来控制代谢的流向。这种控制可按 以下方式进行：
▪ 由一个关键酶控制的可逆反应：同一个酶可以通过不同的辅基 或辅酶控制代谢物的流向。
• 例如：3-磷酸甘油醛脱氢酶，在EMP途径中催化3-磷酸甘油醛氧化成3-磷酸 甘油酸；但在卡尔文循环中则催化3-磷酸甘油酸还原成3-磷酸甘油醛，前者 是NAD+为辅酶，后者则以NADP+为辅酶。
（一）同功酶与代谢调节
是指催化同一反应，酶分子结构组成有异的一 组酶，由两个或两个以上的肽链聚合而成。
每一种代谢终产物只对一种同功酶具有反馈抑 制作用，只有当几种终产物同时过量时才分别 作用于几种同功酶而使反应不能进行。
如：天冬氨酸激酶有3种同功酶，高丝氨酸脱氢酶有2种，如抑 制其中的一种同功酶，反应继续进行。同功酶还存在于枯草 杆菌和鼠伤寒沙门氏菌的调节和 对代谢途径方向的控制两个方面，但后者必 须在前者的基础上进行。
二、细胞调节的类型：
▪ 1、酶活性调节——属代谢调节，对已有酶分子的活 性调节（酶化学水平）；
✓ 酶活性的调节主要通过终产物或中间产物对已有的 酶分子活性的激活或抑制来控制代谢速率（也称反 馈抑制），包括正反馈、负反馈(分解代谢中较多见 如EMP），在代谢途径中的第一个酶一般称为限速 酶，反馈抑制中，终产物总是往往抑制限速酶，有 分支代谢途径的情况相对较复杂，因在分支途径中 也有“第一个酶”（限速酶）。
三、酶活性调节的分子基础
前述“酶活性调节的类型”中虽有多种模式， 但也有共同特性，尤其是在分支代谢过程中， 每一条分支途径的终产物控制该分支后的第 一个酶，而有时各分支途径的终产物对整个 途径的第一个酶有部分控制作用，从而控制 整个代谢的进行。
可以这样说，除了限速反应本身在体内起着 流量控制作用以外，更重要的是处在该限速 反应的酶的参与，而其中大多数是调节酶， 包括别构酶、同功酶、共价调节酶等。
前面的酶起激活作用。
A B CD E
（二）酶活性的抑制
▪ 指在某个酶促反应系 统中，加入某种低分 子量的物质后，导致 酶活力降低的过程。
▪ 抑制剂可以是外源物 质（竞争性抑制）和 机体自身代谢过程中 产生与累积的代谢产 物（反馈抑制）
二、酶活性调节的类型
（一）反馈调节的模式
▪ 反馈指的是代谢反应某些中间代谢物或末端产物对前面反应 的影响。包括正反馈和负反馈，其中以负反馈为主。
代谢的平衡是动态的、相对的，生物界存在 三种不同水平上的调节：
▪ 细胞内调节----微生物属此类，最原始的也是 基本的调节
▪ 激素调节----是高一级的调节方式
▪ 神经调节----最高级的调节方式
▪ 后两种在高等生物中进行，同时也进行细胞 内调节。
一、微生物代谢调节的方式
▪ 1、细胞透性的调节 ▪ 2、代谢途径区域化 ▪ 3、代谢流向的调控 ▪ 4、代谢速度的调控
▪ 激活剂可以是外源物质、金属离子或机体代谢过程中 产生与累积的代谢产物（主要）。
▪ 代谢调节的激活作用主要是指代谢物对酶的激活，主 要有两种情况：前体激活和代谢中间产物的反馈激活 (较少见)。
前体激活：代谢途径中后面的酶促反应可被
该途径中较前面的一个中间物所促进。
A B CD E
反馈激活：代谢途径中间产物对该途径中
谢物对催化后阶段 反应中某酶的激活 作用。
▪ 前馈抑制：指前体代谢物对催化后阶段反应 中某酶的抑制作用。
乙酰CoA +CO2 +H2O +ATP 乙酰CoA羧化酶 丙二酸单酰CoA+ ADP+ Pi
▪ 中间代谢物的激活（反馈激活）----指中间代 谢物对途径中的前阶段或第一个酶活性的激 活。
3．协同反馈抑制(concerted feedback inhibition)
➢在分支途径中的第一个酶有几种结构不同的 酶――a1、a2……,每一种代谢终产物只对一 种同功酶有反馈抑制作用，只有所有终产物 同时过量才分别作用于几种同功酶而使反应 不能进行（但也可通过各自的反馈调节，使 代谢过程能达到平衡）。
➢当其中的一种同功酶受到抑制时，其余的仍 在起作用，这是生物体对环境变化或代谢变 化的另一种调节方式。
②顺序模型（序变模型）
➢ 该模型认为，酶的活化型和抑制型之间有一个连续 的中间状态，当激活剂与酶的一个亚基结合后，其 余的亚基的构象逐个依次变化，最后形成活化型的 酶分子。反之，抑制剂与酶分子结合后，各个亚基 经顺序变构后，形成抑制型的酶分子。
4.效应物对变构酶的影响