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　　在真核生物中，与呼吸有关的酶系集中在线粒体上，与蛋白质合成有关的酶集中在核糖体上，与DNA合成有关的酶系集中在细胞核中。

　　a).由同一个酶催化的可逆反应在这种情况下可以通过不同的辅基（或辅酶）控制代谢物的流向。

　　谷氨酸脱氢酶以NADP+为辅酶时，主要催化谷氨酸的合成，当以NAD+为辅酶时，则催化谷氨酸的分解。

　　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Calvin循环中则催化3-磷酸甘油酸还原成3-磷酸甘油醛，前者是以NAD+为辅酶，后者以NADP+为辅酶。

　　细胞代谢的调节主要是通过控制酶的作用而实现的。因为，任何代谢途径都是一系列酶促反应构成的，其调节的对象是酶。

　　酶活性调节是指通过改变酶分子的构象或结构来调节其催化活性从而改变反应速率的方式。

　　凡能提高酶活性的物质称为激活剂。激活剂大多是金属离子，如Na+、K+、Zn2+、Ca2+、Fe2+、Co2+、Ni2+等，阴离子激活剂则少见。

　　例如，粪链球菌的乳酸脱氢酶的活性，可以被前体物质1，6-二磷酸果糖所激活；粗糙脉孢霉的异柠檬酸脱氢酶的活性，可以被柠檬酸激活.

　　分支代谢途径中的两个末端产物，不能直接抑制整个途径中的第一个酶，而是末端产物P1、P2分别抑制分支点后的第一步反应，造成C的累积，由C再反馈抑制整个途径中的第一个酶。

　　同功酶是指结构不同而功能相同即催化同一生化反应的酶，可分别被相应的末端产物所抑制。途径中的第一步反应分别由二个不同的酶所催化，而且分别被产物P1和P2所抑制。

　　协同反馈抑制作用是指在分支代谢系统中，几种末端产物同时过量，才对途径中的第一个酶具有抑制作用，末端产物单独过量则不起抑制作用。

　　分支代谢途径中各种末端产物单独过量时，它们各自对途径中的第一个反应的酶具有较小的抑制作用，一种末端产物的单独过量并不影响其它产物的形成，只有当几种末端产物同时过量时，才能对途径中的第一个酶产生较大的抑制。

　　末端产物P1单独过量时，能抑制第一个酶40%的活性，末端产物P2单独过量时，能抑制第一个酶30%的活性，当P1、P2同时过量时，其抑制活性为40%+（1—40%）╳30%=58%。

　　当几种末端产物同时过量时，其抑制作用不是简单的累积，而是具有放大作用。假如末端产物P1单独过量时，能抑制第一个酶40%的活性，末端产物P2单独过量时，能抑制第一个酶30%的活性，当P1、P2同时过量时，其抑制活性可能超过90%。

　　别构酶除了具有与底物结合的催化中心外，还具有与调节剂（激活剂或抑制剂）结合的调节中心。当酶与调节剂结合后，酶蛋白的构象发生变化，引起催化中心的改变，从而导致酶活性的改变。

　　别构酶分子中含有催化中心和调节中心，它们在空间上是分开的，可以在不同的亚基上，也可以在同一亚基的不同部位上。

　　每个别构酶分子可以结合一个或多个底物或调节物分子。理论上结合底物的最大数目与催化中心的数目相同，结合的调节物分子的数目与调节中心的数目相同。调节物可以是抑制剂，也可以是激活剂。

　　别构酶的反馈抑制和普通酶的抑制方式不同，底物和调节物分子之间在结构上没有相似性，它们结合在酶的不同部位。

　　别构酶有协同效应。底物-底物之间，底物和调节物分子之间可发生协同作用（正协同作用或负协同作用）反应速度是底物浓度的二次（或二次以上）函数，即V∽[S]n,n1。

　　别构酶的反应动力学不符合米氏方程，别构酶的底物浓度对反应速度的动力学曲线不是双曲线而是S型曲线，

　　V是酶促反应的速度，Vmav是最大反应速度，S是底物浓度，Km是米氏常数，n是亚基数。

　　协同作用提供了一个酶反应速度对底物浓度极为敏感的区域，即S形曲线的中间“陡段”。当细胞内底物浓度在此段范围内，即使没有激活剂，底物浓度本身就能对酶反应速度产生显著影响。而底物浓度处于很低或很高水平时，则处于S形曲线的平段，使反应速度不会有很大的变化，似乎有一定的缓冲作用。这样既可在底物浓度处于极端时，不会过大地影响细胞内的代谢速度，又可以在适当的底物浓度下能灵活地调节细胞代谢的速度。再加上别构AG九游会官网激活或别构抑制，使得细胞代谢调节更加灵活，以适应生理活动的需要。

　　别构酶的实例大肠杆菌中的天门冬氨酸转氨甲酰酶（aspartate transcarbamylase, ATCase）是变构酶的典型例子它受末端产物CTP的反馈抑制，而ATP是其正调节物。

　　ATCase由12个亚基，其中6个C亚基组成两个三聚体，6个R亚基则组成三个二聚体。

　　所谓的脱敏作用是指别构酶经特殊处理，丧失了对变构剂的敏感性，但仍具有催化活性。

　　亚基有两种构象状态，称为R型（relaxed state）和T型(tensed/tauted state)，R型和T型在三级或四级结构上，在和效应物的亲和力上都不相同。

　　在没有效应物的情况下，别构酶的R型和T型保持平衡状态，R0 T0 ，假如平衡常数L=T0/R0 1, R型和T型对底物的亲和力分别用解离常数KR、KT表示，该模型假定KTKR，即R0对底物S的亲和力大大高于T0对底物S的亲和力。

　　如果S结合在R0上形成R1(s)，R0的相对浓度下降，打破了T0/R0的平衡，导致T0→R0以恢复平衡，促使R型的增加，也就意味着，底物结合位点的增加。

　　因为每个亚基有一个底物的结合位点，而别构酶是多亚基的，因此，每一个别构酶分子有多个底物的结合位点，R构型的少量增加使得底物的结合位点大大增加，反应速度也大大加快，这就很好地解释了协同作用。协同作用的强度依赖于T0/R0的比例以及R和T对底物S的亲和力。如果L很大，KTKR，协同作用将十分显著。

　　同质正协同作用—起正协同作用的物质分子相同，如同为一种底物（或效应物）；

　　如果一分子效应物同酶结合后，降低了后续效应物同酶的结合，则成为负协同作用。同样负协同作用也分为同质负协同作用和异质负协同作用。

　　（1）别构酶是一种寡聚体，每个亚基对一种配体（底物或变构剂）只有一个结合位点。

　　（3）当底物或别构剂和一个亚基结合时，可引起此亚基的构象变化，这一变化通过酶分子四级结构的变化而影响邻近亚基，使邻近亚基发生构象变化，从而使其对底物分子的亲和力增大或减小。

　　共价修饰是酶蛋白在修饰酶催化下，与某些物质发生共价键的结合或解离，从而导致调节酶的活化或抑制。共价修饰又称为化学修饰，这是另一种快速、灵敏、高效的细调方式。

　　真核细胞中糖原磷酸化酶通常以两种形式存在：低活性的糖原磷酸化酶b(由分子量为100000和95000两个亚基组成的二聚体)和高活性的糖原磷酸化酶a. 当ATP存在时，由糖原磷酸化酶b激酶催化肽链上丝氨酸残基的磷酸化，由此转变成高活性的糖原磷酸化酶a。有活性的糖原磷酸化酶a由特异的磷酸酯酶催化脱磷酸又转变为无活性的糖原磷酸化酶b。

　　（1）腺苷酰转移酶（ATase）；（2）调节蛋白（PII）；(3) 尿苷酰转移酶（UTase）；（4）尿苷酰去除酶（URase）。

　　l共价修饰酶都具有两种形式，即无活性（或低活性）和有活性（或高活性）两种。

　　l共价修饰对酶活性调节的本质是酶分子的共价键发生了改变，即酶的一级结构发生了改变，而在别构调节中只发生了非共价键的改变。

　　相同之处：两者都不涉及到基因表达的改变，而且所发生的变化都是在别构部位而不是在催化部位。

　　不同之处：在于别构调节酶在别构部位发生的非共价键的改变为单纯的构像变化，而酶的共价修饰是酶分子的共价键发生了改变，不是单纯的构像变化。

　　糖原磷酸化酶的活性调节实际上既有共价修饰（磷酸化/脱磷酸化），又有别构调节。糖原磷酸化酶受到ATP的抑制和AMP激活。ATP和AMP结合在相同的部位，因此糖原磷酸化酶的活性受到细胞内ATP/AMP相对浓度的控制。

　　从本质上来说，酶合成的调节是在基因表达水平起作用的。能否合成某种酶取决于微生物有无合成该酶的基因，但基因的表达还要根据环境条件。另外，由于酶的合成需要时间，它调节的效果响应地来得慢，不象酶活性调节那样迅速。

　　能够诱导某种酶合成的化合物称为该酶的诱导剂。诱导剂可以是该酶的底物或底物的结构类似物。

　　诱导剂也可以不是该酶的底物，如异丙基-β-D-硫代半乳糖苷（IPTG)是β-半乳糖苷酶合成的诱导剂，但不是该酶的底物。

　　一般来说，真核细胞的基本酶水平和充分诱导后酶水平之间的差异小于原核生物的这种差异。

　　如大肠杆菌的精氨酸酶的诱导水平比诱导前的酶水平高10培，而在啤酒酵母中这种差异最多只能达到10培，这表明真核细胞的诱导效应不如原核生物。

　　例如，半乳糖可同时诱导产生半乳糖激酶、UDP-半乳糖转移酶、UDP-半乳糖表异构酶；

　　一种诱导剂可以有顺序地连续诱导产生一系列酶的现象称为顺序诱导。例如，荧光假单胞菌（Pseudomonas fluorescens）降解芳香族化合物的酶系，就是顺序诱导出来的。

　　在微生物的代谢过程中，当某途径的末端产物过量时，可通过阻碍该代谢途径中包括关键酶在内的一系列酶的生物合成，彻底控制代谢和末端产物合成。阻遏作用有利于微生物从合成源头节省有限的养料与能量

　　如果阻遏物是被阻遏的酶（或酶系）所催化生成的终点产物，则这种阻遏现象称为终点产物反馈阻遏（feedback repression）。

　　如果阻遏物是分解代谢的产物，则称为分解代谢物阻遏（catabolic repression）。

　　分支代谢途径的阻遏较为复杂。每种末端产物仅专一地阻遏各自对应的分支途径中酶的合成。代谢途径分支点以前的“公共酶”受所有分支途径末端产物的共同阻遏，此即多价阻遏作用。

　　任何单独一种末端产物的累积，都不能阻遏“公共酶”的合成；只有所有末端产物同时累积，才能阻遏“公共酶”合成。

　　分解代谢物的阻遏是在研究微生物对混合碳源利用时所表现出的二次生长现象的过程中发现的。

　　当环境中同时存在两种底物(碳源或氮源)时，易利用的底物会阻遏难利用底物分解酶系的合成，只有当易利用的底物完全被用完后，才会合成难利用的底物分解酶系。

　　其实质并非易利用的底物直接导致，而是易利用底物分解过程中产生的中间代谢物或末端代谢物的过量累积，阻遏了代谢途径中一些酶的合成 。

　　是由于利用葡萄糖的酶系是固有的，而利用乳糖、（或阿拉伯糖、半乳糖等）的酶系是诱导形成的。在有葡萄糖的情况下，乳糖根本不能被吸收到细胞内,而且阻遏了利用乳糖的酶系的合成。只有当葡萄糖被完全利用完后，乳糖才能被吸收进入细胞，然后乳糖诱导相关的分解乳糖的酶系。由于合成新的酶系需要一定的时间，所以在二次生长之间出现了一段停滞期。进一步的研究表明不是葡萄糖本身阻遏了乳糖分解的酶系的合成，而是细胞内cAMP的浓度在起作用。当有葡萄糖时，细胞内cAMP水平低；当葡萄糖被利用后，cAMP的浓度上升。并推测是由于葡萄糖的分解产物抑制了cAMP的生成或促进了cAMP的分解。

　　操纵元被认为是基因表达的基本单元，它由两类基因组成：编码酶蛋白的结构基因和控制结构基因表达的调控元件（regulatory elements）。两类基因可通过突变来区分。某一结构基因的突变只影响到某特定酶的活性，而调控元件的突变则影响到受它控制的几种不同的酶。

　　诱导型操纵子：在诱导物存在时才发生转录、翻译，合成诱导酶的操纵子称为诱导型操纵子。

　　阻遏型操纵子：在缺乏辅阻遏物时才发生转录、翻译的操纵子称为阻遏型操纵子。阻遏型操纵子编码酶的合成，只有通过去阻遏作用才能启动。

　　效应物——是一类低分子量的信号物质(如糖类及其衍生物，氨基酸及核苷酸等)，包括诱导物与辅阻遏物，它们可与调节蛋白结合，使之发生变构，提高或降低与操纵基因的结合能力。

　　调节蛋白——是一类变构蛋白，具有两个特殊位点。其一与操纵基因结合，其二与效应物结合。调节蛋白与效应物结合后会发生变构作用。通过变构，调节蛋白与操纵基因的结合力发生变化(提高或降低)。

　　调节蛋白分为两种类型，一种称阻遏物，它能在没有诱导物时单独与操纵基因结合，另一种称阻遏物蛋白，它只能在辅阻遏物存在时才能与操纵基因结合。

　　1.作用于DNA，即cAMP-CAP复合物与DNA结合后，使DNA发生弯曲，促进了RNA聚合酶与启动子的结合；另外， cAMP-CAP复合物与DNA结合后改变了这一区段DNA的二级结构，促进了RNA聚合酶结合区的解链，有利于转录。

　　2. 是CAP直接作用于RNA聚合酶，即CAP与RNA聚合酶中的α-亚基的羧基相接触，通过CAP与RNA聚合酶的相互作用，提高转录水平。

　　3. 具有二个操纵基因OE和OI， OE在上游，位于CAP位点内， OI在基因Gal内部；

　　GalR 形成四聚体时，四聚体结合在二个操纵基因上，一个位于+55处，一个位于P1上游的-60 处，形成的DNA环阻止了RNA聚合酶结合到启动子上，从而抑制了从S1和S2的转录。

　　当GalR 形成二聚体时，只结合在—60位，P2没有被抑制，GalE进行本底水平的表达。在这种情况下，P1由于和RNA聚合酶的α亚基作用而受到抑制。

　　GalR蛋白只有在半乳糖缺乏的条件下才具有活性, GalR与半乳糖结合而失活。

　　在没有葡萄糖而存在半乳糖的情况下： GalR与半乳糖结合而失活，CAP结合在-47—23区域，RNA聚合酶结合在-10S1区，使P1顺利转录，而抑制了从P2 的转录（由于空间阻碍）。CAP的正调控作用机制和乳糖操纵子的相同。

　　当没有半乳糖时，GalR以二聚体形式与操纵基因OE和OI结合，并使该区的DNA形成茎环结构，从而使P2启动子裸露而P1启动子被覆盖，则阻止了P1的转录，而P2转录不受影响。

　　在大肠杆菌中，核酮糖激酶（araB）、L-阿拉伯糖异构酶（araA）、5-磷酸核酮糖（araD）是阿拉伯糖降解过程中所必需的，基因araB、araA、araD及其启动子pBAD组成一个转录单元，调节基因（araC）及其启动子pC 组成另一个转录单元，两个转录单元的转录方向是相反的，启动子pBAD 和 pC有部分重叠。CAP位点位于pBAD上游，二个操纵基因araO1和araO2位于CAP位点上游。

　　实验证明araC-都不能进行araBAD的转录，这表明araBAD的转录需要AraC蛋白，所以araC蛋白对araBAD的转录起正调节物的作用。但不管阿拉伯糖存在与否，当AraC的浓度达到一定时，AraC结合在araO1，从而关闭了araC的进一步转录。这种受自身产物阻遏的基因调控方式称为自我调控（autoregulation）。araBAD 启动子的激活需要CRP的结合，而araC promoter不需要CRP 。AraC可以作为阻遏物，也可作为激活剂（和阿拉伯塘结合）。

　　AraC蛋白由292个氨基酸组成，其N-末端（1-170AA）上有和阿拉伯糖结合的位点及其形成二聚体的位点；C-末端（178-292）具有DNA结合位点。阿拉伯糖操纵元上有三个AraC蛋白结合的位点：araO1（位于araBAD起始密码子上游的-106—-144）；araO2（位于araBAD起始密码子上游的-265—-294）；araI（araBAD的启动子）。araI又由两部分araI1（-56—-78） 和araI2（-35—-51）组成。AraC 和各位点亲和力的顺序为 araI araO2 araO1。在上述三个位点中，araO1对阿拉伯糖操纵元的调节作用最小。

　　trpD编码ASase的组分Ⅱ，邻氨基苯甲酸合成酶是由Ⅰ2Ⅱ2组成的四聚体。

　　trpC的产物是一个兼有磷酸核糖-邻氨基苯甲酸异构酶和吲哚甘油磷酸合成酶活性的蛋白，使磷酸核糖-邻氨基苯甲酸转变为吲哚甘油磷酸。

　　trpB和trpA分别编码色氨酸合成酶的α和β亚基，α亚基具有产生吲哚的功能，而β亚基能使吲哚和丝氨酸缩合产生色氨酸。

　　（2）在高浓度的色氨酸时，trpP1的启动功能受阻，而trpP2不受其抑制。

　　色氨酸操纵元是一个可阻遏的系统，其表达受到一与色氨酸操纵元不连锁的调节基因（trpR）的负控制，该基因的产物是一含有108氨基酸的多肽链，其二聚体组成阻遏蛋白。当色氨酸过量时，二分子色氨酸和阻遏蛋白结合，结合了色氨酸的阻遏蛋白受到活化，同操纵基因的亲和力大大增强，从而影响了RNA聚合酶在启动子上的结合，使得从trpP1的转录不能进行。trpR的表达受到其自身产物的阻遏，这是自我控制的又一例子。