酶的活性调节与数量如何调节?
酶的直接生物功能是催化反应。但对于生物体来说,酶的作用并不是简单的加速反应,而是协调控制每一个代谢反应的速度,从而决定各个代谢途径的相对流量,最终使整体代谢状况与生理需求相一致。
例如,在运动时,骨骼肌中糖原分解相关的酶活性升高,糖原合成相关的酶活性降低,总体表现为糖原分解;运动后休息恢复时则相反,总体表现为糖原合成。所以人体中各种酶的活性和数量都是不断变化的,通常也是相互协调的。
酶数量的调节主要是合成与降解的调控。因为绝大多数酶是蛋白质,所以其合成调控主要在转录、转录后加工、翻译、翻译后加工以及运输、定位、修饰等环节进行,与其它蛋白的调控类似。
生物体中有些酶的含量基本不变,称为结构酶(structural enzyme)或组成酶(constitutive enzyme)。另一些酶称为诱导酶(induced enzyme),其合成可以被特定诱导物诱导。它的含量在诱导物存在下显著增高。诱导物一般是其底物或底物类似物。
例如,经常摄入脂类食物,脂代谢相关酶类合成就会增加。长时间服用药物或饮酒,肝脏中负责解毒的混合功能氧化酶数量也会增多。
酶量还可通过加快或减慢酶分子的降解来调节,如在饥饿时,肝脏中的精氨酸酶降解速度减慢,酶量增多;乙酰辅酶A羧化酶降解加快,酶量减少。通常代谢途径中的关键酶寿命都比较短,有利于数量调控。
消化道中的消化酶可以通过消化道降解或排出。一些胞内酶通过泛素-蛋白酶体途径降解。也有一些酶通过溶酶体等途径降解。比较特别的如前列腺素合成的关键酶——脂肪酸环加氧酶通过自溶降解控制酶量。