酵素文章導覽(navigation of enzyme)

酵素(Enzyme)

酵素模型(Models of Enzyme) 　　酵素調控(Enzyme regulation) 　　　同功酶(Isozymes, Isoenzymes) 　　　共價修飾(Covalent Modification) 　　　易位效應(Allosteric effect) 　　　環磷酸腺苷(Cyclic AMP, cAMP) 　　酵素的催化種類Catalysis Mechanism of Enzyme) 　　　酸鹼催化(Acid-Base Catalysis) 　　　共價催化(Covalent Catalysis) 　　酵素的系統分類(Classification of Enzyme) 　　酵素動力學(The kinetics of enzymes) 　　　轉換率(turnover number) 　　酵素抑制(Enzyme inhibition) 　　　可逆酵素抑制(Reversible Enzyme inhibition) 　　　不可逆酵素抑制(inreversible Enzyme inhibition) 　　　酵素抑制劑應用(Enzyme inhibitors application) 　　輔酶(coenzyme) 　　　NAD和NADP之活性分析 　　輔因子(cofactor)

細胞色素P450(cytochrome P450)

a. 分類：屬於單加氧酶（monooxygenase）
b. 存在於肝微粒體（microsome），對於許多藥物的解毒（detoxification）及類固醇的羥化（hydrolation of steroid）很重要 →是存在於肝微粒體（microsome）而非過氧體（peroxisome）
c. 還原力來源：由NADH、NADPH提供還原當量
d. 微粒體中細胞色素P450羥化酶循環（Hydroxylase cycle）

超氧陰離子自由基（O2¯）活性高，易造成生物的氧化性傷害，超氧化物雙效酶（superoxide dismutase，SOD，專門針對O2¯基團作用）移除變成H2O2，然後在肝臟中再藉由catalase還原成H2O和O2

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酵素抑制劑應用(Enzyme inhibitors application)

1. 盤尼西林（Penicillin）
A. 受質與酵素結合後才可以作用
B. 在醫學上某些疾病可以靠抑制某些酵素的活性
C. 盤尼西林的作用：
a. 細菌合成細胞壁必須要胜肽轉基酶（transpeptidase）來合成
肽聚醣（peptidoglycan）交錯鍵結
b. 盤尼西林的β-內醯胺環可以代替細胞壁的胜肽進入轉基酶並與酶中的絲胺酸殘基形成共價鍵結
c. 細菌無法合成細胞壁，在人體中便會不易忍受滲透壓而無法存活
d. 人體細胞沒有細胞壁，所以盤尼西林不會因此毒害人體，但會有人體過敏反應
資料來源：維基百科
2. 血管緊縮素轉變酶之抑制劑（ACE inhibitor）
A. 腎臟與高血壓：
a. 腎浩素（renin）由腎臟中顆粒細胞經以下刺激分泌：
i. 血壓下降
ii. 尿中氯化鈉濃度下降（血液滲透壓不足）
b. 腎浩素切割由肝臟合成的血管緊縮素原（angiotensinogen）進而轉變為血管緊縮素Ⅰ（angiotensin Ⅰ）
c. 血管緊張素Ⅰ再進一步被血管緊張素轉化酶（Angiotensin Converting Enzyme；ACE）剪切成血管緊張素Ⅱ
d. 血管緊張素Ⅱ能夠高效地收縮血管，增加醛固酮和抗利尿激素分泌，刺激下丘腻產生渴覺，並最終升高血壓
B. 抑制ACE是治療高血壓的重要目標，服用captopril可以完全抑制ACE活性，而降低血壓


資料來源：維基百科
3. 甲醇中毒（Methanol poisoning）
A. 症狀：
a. 當誤飲含有甲醇的酒，早期症狀包括心跳加速、腹痛、上吐、下瀉、無胃口、頭痛、暈、全身無力，嚴重者會神志不清、呼吸急速至衰竭。
b. 甲醇中毒亦可引致失明（甲醇的代謝產物甲酸會聚集到眼部，損害視網膜，導致失明，因此失明是甲醇中毒最典型的症狀）、肝病、甚至導致腎衰竭（甲醇進入血液後，會使組織酸性變強，易引發腎衰竭），最嚴重者死亡 B. 治療方式：甲醇中毒可以用乙醇（真酒）解毒。一般來說，甲醇會在肝臟中被酒精脫氫酶（alcohol dehydrogenase）氧化成甲醛再氧化成甲酸，而甲酸會導致代謝性酸血症（metabolic acidosis）。使用乙醇的目的在於乙醇可以和甲醇競爭酒精脫氫酶，使人體有時間排除甲醇，再配合服用重碳酸鹽以中和代謝性酸血症
4. 癌症化療（Cancer chemotherapy）
A. 普遍上，胎兒會需要大量的葉酸，用以合成DNA、RNA，癌症細胞一樣需要大量的葉酸，用以合成DNA、RNA
B. 而葉酸有兩種：四氫葉酸（Hydrogenated in tetrahydrofolate；FH4）與二氫葉酸（Hydrogenated in dihydrofolate；FH2）要合成DNA，需要四氫葉酸，而將二氫轉換為四氫的酵素是Dihydrofolatereductase
C. methotrexate是抑制Dihydrofolatereductase的藥物，結構與葉酸很像，下圖中所呈現的是葉酸（Folic Acid）的結構，以括號（標註CH3）表示methotrexate比葉酸多出來的旁支
D. 藉由使用methotrexate與葉酸競爭dihydrofolatereductase的方式，進而抑制癌細胞之DNA、RNA合成

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轉換率(turnover number)

單位時間內每莫耳酵素所能催化的基質數 (莫耳數)，稱為 turn over number (t.o.n.) 或 molecular activity，一般酵素約在 0.1~10,000 間 (每秒)，速率快慢相差很大。當基質量極大於 K_m 時 ([S] >> K_m)，反應推向右邊，E + S → ES → E + P，則 k₃ 成為決定因素，即為 turnover number，特標記為 k_cat。
資料來源：國立臺灣大學

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不可逆酵素抑制(irreversible Enzyme inhibition)

1. 盤尼西林（Penicillin）：青黴素（Penicillin，或音譯盤尼西林）是指分子中含有青黴烷、能破壞細菌的細胞壁並在細菌細胞的繁殖期起殺菌作用的一類抗生素。青黴素是很常用的抗菌藥品。

青黴素類抗生素是β-內醯胺類中一大類抗生素的總稱，它們具有相似的作用機理。
細菌一般都處於低滲（即外界的滲透壓低於細菌體內部）的環境中，因而會自發地吸收外界的水分。為了防止細胞因吸水過多而膨脹炸裂，細菌在其細胞壁中合成一種名為肽聚糖的物質，以此抵抗細菌體的自發吸水膨脹。青黴素即作用於肽聚糖的合成過程中，阻止它的合成，進而導致細菌體失去抵抗滲透壓的能力而脹破。
由於β-內醯胺類作用於細菌的細胞壁，而人類細胞只有細胞膜無細胞壁，故對人類的毒性較小，除能引起嚴重的過敏反應外，在一般用量下，其毒性不甚明顯，但它不能耐受耐藥菌株（如抗藥性金黃色葡萄球菌）所產生的酶，易被其破壞，且其抗菌譜較窄，主要對革蘭氏陽性菌有效。青黴素G有鉀鹽、鈉鹽之分，鉀鹽不僅不能直接靜注，靜脈滴注時，也要仔細計算鉀離子量，以免注入人體形成高血鉀而抑制心臟功能，造成死亡。

A. 受質與酵素結合後才可以作用
B. 在醫學上某些疾病可以靠抑制某些酵素的活性
C. 盤尼西林的作用：
a. 細菌合成細胞壁必須要胜肽轉基酶（transpeptidase）來合成肽聚醣（peptidoglycan）交錯鍵結
b. 盤尼西林的β-內醯胺環可以代替細胞壁的胜肽進入轉基酶並與酶中的絲胺酸殘基形成共價鍵結
c. 細菌無法合成細胞壁，在人體中便會不易忍受滲透壓而無法存活
d. 人體細胞沒有細胞壁，所以盤尼西林不會因此毒害人體，但會有人體過敏反應
資料來源：維基百科



不可逆性抑制劑會對酵素活性區上的主要胺基酸進行共價性修飾，因此酵素活性通常被嚴重破壞，便無上述三種動力學抑制方式。
2.重金屬：Hg2+, Pb2+, Cd2+ 及砷化物等重金屬，非專一性地與 [E] 或 [ES] 結合，取代原來酵素所需的金屬，而使酵素失去活性。
3.化學修飾劑：某些化合物可以專一性地修飾特定胺基酸，除了可做為專一性抑制劑外，也可用來檢定酵素活性區中，具有催化反應的胺基酸為何者 (表 1)。
4.蛋白脢及其抑制劑：蛋白脢廣泛存在於細胞，有其專一性抑制劑可控制其生理活性，二者互相抗拮形成調節控制網。目前極被重視的 HIV 蛋白脢及其人工抑制劑，在醫藥研究上有很大的作用及影響。

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可逆酵素抑制(Reversible Enzyme inhibition)

透過抑制劑來抑制酵素形成產物（並非純粹抑制受質[S]與酵素結合），抑制劑[I]與酵素[E]的解離常數KI，KI越小，抑制劑和酵素越不易解離，抑制能力越強

酵素抑制結果做圖

可以看到competitive inhibitor使Km變大、Vmax不變
noncompetitive inhibitor使Vmax變小、Km不變
uncompetitive inhibitor使Vmax、Km都同時變小
資料來源：themedicalbiochemistrypage


資料來源：國立臺灣大學

A. 競爭型（CI；Competitive inhibition） a. [I]與[S]競爭[E]上的同一結合位，[S]濃度大時可以克服[I]抑制
b. 抑制機制：



資料來源：維基百科
做圖結果為上上圖一

B. 無競爭型（NCI；Non-competitive inhibition）

a. [I]、[S]與[E]的結合位不同，不論[E]有無接上[S]，[I]都可自由接上，[S]濃度增加無法克服I的結合，但當I接上時，酵素仍舊會失去作用

b. 抑制機理：


資料來源：維基百科
做圖結果為上上圖三
C. 非競爭型（Uncompetitive inhibition） a. [I]、[S]與[E]的結合位不同，[I]只能接上[ES]（因為構型不同），且[I]會增強[S]對[E]的親和力，[S]濃度增加反而有利[I]抑制
b. 抑制機制：


做圖結果
資料來源：維基百科

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酵素動力學(The kinetics of enzymes)

1. Michaelis-Menten Equation 
    (Michaelis–Menten equation)

資料來源：維基百科

A. MM方程式所描述的催化反應參數：

a. v =產物最初形成速率

b. Vmax =產物最高形成速率，在足夠的基質濃度下，一定量的酵素所能催化的最高反應速率，即為其 Vmax；要讓一個酵素達致其 Vmax，就要把基質量調至最高濃度。在比較不同酵素的 Vmax 活性時，要以同樣莫耳數的酵素分子為基準。
資料來源：國立臺灣大學

c. [S]=受質濃度

d. Km=達到Vmax/2所需要的受質濃度

B. MM方程式來自以下假設的酵素催化反應機制：

資料來源：維基百科

酵素（E）與受質（S）反應時會先行成一個酵素-受質複合體（ES）。催化反應結束時，ES 會分解成自由酵素（E）及產物（P），然後可重新被使用

※在這個反應式中，酵素只分成兩種形式：ES form和（free）E form

C. 在應用MM方程式所需要假設的其它條件：

a. [Ef] = [Et]-[ES]

反應中全部的自由酵素（Ef）= 總酵素量（Et）- ES的酵素量

b. 假設整個反應處在一個穩定的狀態，所以ES的濃度維持衡定（steady state），即一常數（ES形成速率 = ES分解速率）

c. 分析的反應中只有單一種受質

d. 只分析反應剛開始的一小段很短的時間（起初只有反應物存在，因此整個反應只會往前跑，能夠忽略逆向反應）

D. MM方程式的推導過程：

a. （K1、K2、K3代表反應各階段的速率常數）
.....1

資料來源：維基百科

b. 催化反應裡其中一項主要觀念是ES的濃度及它的形成和分解，可以用上提的速率常數表示，如下式：
d[ES]/dt = k1[Ef][S] – k2[ES]–k3[ES] -------------------2
c. 假設ES濃度維持衡定且[Ef] = [Et]-[ES]：
        *d[ES]/dt = 0（將[ES]對時間微分，表示濃度對時間的變化，所以令它等於零，即表示濃度維持一定）
        *2式可以重寫為：k1([Et]-[ES])[S]–k2[ES]–k3[ES] = 0 
d. 移項整理後，將[ES]分離出來：

e. 從1式可以推產物的形成速率v= k3[ES] ，因此： 

f. 最後將整個方程式上下各除於k1：

E. MM方程式的精華統整：

a. 產物最初形成速率V= k3[ES]：起初只有反應物存在，因此整個反應只會往前跑。產物形成速率由ES形成速率和濃度判斷（速率將上升到酵素飽和為止）

b. 產物最高形成速率Vmax= k3[Et]：反應進行一段時間後，全酵素逐漸達到飽和（假設高受質濃度，全酵素都結合成ES→ [Et]=[ES]）

c. Km = 達到最大反應速度的一半所需的受質濃度，是一個代表酵素與受質親合力的數據。

l Km↓ = 和受質的親合力（結合力）↑= V↑

d. k3 = kcat（催化常數），代表的是酵素的催化能力強弱。在非常高受質濃度的情況下，V = Vmax及[Et]=[ES]，kcat就可以直接從Vmax =k3[Et]算出來（需要知道[Et]）

l k3↑=催化能力↑

e. 總催化能力 = Kcat/Km。

f. MM方程式通常只用來分析擁有單一種受質的催化反應。如果需要分析有多種受質的反應，每次分析的過程中一定只能改變一種受質的濃度（其他反應物必需維持一樣）才會有準確的分析結果


資料來源：維基百科

2. Lineweaver-Burk Plot（下面簡稱LB圖）（雙倒數作圖（Double Reciprocal Plot））

Ÿ 如果我們將上提的MM方程式（圖形是雙曲線）倒過來，就可以把它的倒數整理成一個直線方程式：



資料來源：維基百科


可以看到competitive inhibitor使Km變大、Vmax不變
noncompetitive inhibitor使Vmax變小、Km不變
uncompetitive inhibitor使Vmas、Km都同時變小
資料來源：themedicalbiochemistrypage

3. Hanes-Wolff Plot

這種圖與前述的LB圖很相似，只多在兩邊各乘上[S]，也是一種曾經用來快速估算Km及Vmax的方法。由於此圖相較於LB圖並未提供更多新的資訊，因此現在的使用頻率不高。

資料來源：維基百科
外部連結：國立臺灣大學

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NAD和NADP之活性分析

1. 介紹：

A. NAD（Nicotinamide adenine dinucleotide）及NADP（Nicotinamide adenine dinucleotide phosphate）皆來自於煙酸（Naicin）維生素B3[vit B3]，且都參與氧化還原反應，並被脫氫酶（dehydrogenases）催化，本身也是輔酶（Coenzymes）

B. 就結構來說，NAD+和NADP+也很相似，兩者唯一差別只有在腺嘌呤核醣（adenine ribose）的2號碳上，NADP+多了一個磷酸根

2. 測量酵素活性之運用： 下圖是一個偶連反應（Couple reaction，反應為連貫不間斷的），當Glucose被Hexokinase催化成為Glucose 6-phosphate，又繼續被Glucose 6-phosphate Dehydrogenases催化成6-Phosphogluconolactone。其中，NADP+扮演Glucose 6-phosphate Dehydrogenases的輔酶，我們可以藉由NADP+的消耗量或NADPH的生成量來判斷此酵素的催化活性。又因整個反應屬於偶連反應，故NADP+的消耗量或NADPH的生成量同時也可拿來判斷Hexokinase（前一段反應的酵素）的催化活性


需要NADP+扮演Glucose 6-phosphate Dehydrogenases的輔酶

 


Glucose 6-phosphate     6-Phosphogluconolactone
資料來源：維基百科

3. 吸光性：

A. 結構改變造成吸光改變： 如下圖，因NAD+和NADP+具有許多苯環和雙鍵，故它們最大吸光量在波長260Å，在紫外光的照射下，會產生結構變化，苯環的共振結構被破壞，與H+ +2e- →H- 鍵結，分別變成NADH 與NADPH，而產生的新結構則對UV340較為敏感

B. 吸光性改變來計算酵素活性： 將上述現象畫成圖，其中實線為吸光反應前（高峰落在UV260），虛線則是反應後（高峰落在UV340），即是下圖。透過下圖可以計算NADP+、 NAD+、NADPH、NADH反應變化量，來推估酵素活性

NAD+ (blue line) and NADH (red line)

資料來源：BMG實驗室科技

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酵素的系統分類(Classification of Enzyme)

酶通常是根據其受質性質或其所催化的化學反應類型來命名（英文中，在單詞的最後要加上-ase的後綴），如乳糖酶（lactase）、醇去氫酶（alcohol dehydrogenase）和DNA聚合酶（DNA polymerase）。但這樣往往會導致具有相同功能的不同的酶（同工酶）有相同的名字，而同工酶有著不同的胺基酸序列並可以通過它們不同的最適pH和不同的反應動力學參數來區分。而且，一些酶具有兩個或多個類型催化活性，這種命名方式就會使得同一種酶具有不同的名字。為了解決這些問題，國際生物化學與分子生物學聯盟發展出了酶的系統命名法：
EC編號規定每種酶都由四個數字來表示，並在數字前冠以「EC」。其中，第一個數字是根據酶促反應的性質來將酶大致分為六大類：
＊EC 1，氧化還原酶(oxldoreductase)：催化受質進行氧化還原反應的酶類。例如，乳酸去氫酶、琥珀酸去氫酶、細胞色素氧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶等。
＊EC 2，轉移酶(transferases)：催化受質之間進行某些基團的轉移或交換的酶類。例如，甲基轉移酶、氨基轉移酶、己糖激酶、磷酸化酶等。
＊EC 3，水解酶(hydrolases)：催化受質發生水解反應的酶類。例如，澱粉酶、蛋白酶、脂肪酶、磷酸酶等。
＊EC 4，異構酶(isomerase)：催化各種同分異構體之間的相互轉化的酶類。例如，磷酸丙糖異構酶、消旋酶等。
＊EC 5，解離酶(lyases)：催化從受質中移去一個基團並留下雙鍵的反應或其逆反應的酶類。例如，碳酸酐酶、醛縮酶、檸檬酸合酶等。
＊EC 6，連接酶(ligases)：催化兩分子受質合成為一分子化合物，同時偶聯有ATP的磷酸鍵斷裂釋放能量的酶類。例如，谷氨醯胺合成酶、胺基酸:tRNA連接酶等。
國際系統分類法除按上述六類將酶依次編號外，還根據酶所催化的化學鍵的特點和參加反應的基團的不同，將每一大類又進一步分類。編號中的第一個數字表示該酶屬於六大類中的哪一類；第二個數字表示該酶屬於哪一亞類；第三個數字表示亞-亞類；第四個數字是該酶在亞-亞類中的排序。

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資料來源：tutorvista
資料來源：維基百科

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共價催化(Covalent Catalysis)

A. 此以胰凝乳蛋白酶（Chymotrypsin）為例，胰凝乳蛋白酶屬於絲胺酸蛋白水解酶（serine protease），此酵素活性區由三個胺基酸Asp 102、His 57、Ser 195反應

a. 首先Ser 195會被移除一個質子，使它變成一個更強的親核試劑

b. 活化的Ser 195會去攻擊胜肽鍵，形成一個暫時的四面體中間產物

c. 一個質子的貢獻到新形成的氨基促進胜肽末端氨基的釋放藉由His 57，產生一個乙醯化的Ser 195中間產物

d. His 57和Asp 102共同活化一個水分子，活化後的水分子會攻擊乙醯化的Ser 195，形成一個第二的四面體中間產物

e. 最後整個系統貢獻一個質子給Ser 195，促進四面體中間產物的分解，並釋放出一個帶有COOH的胜肽

f. 結論：Ser 195有和受質形成共價鍵結，所以稱為共價催化
外部連結：酶促反應(酶催化)

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酸鹼催化(Acid-Base Catalysis)

A. 以HIV蛋白水解酶（HIV Protease）舉例，HIV蛋白水解酶的催化基團是天門冬胺酸，因此歸類於天門冬胺酸水解酶（aspartic protease），圖中箭號代表電子的轉移

a. Asp X的作用像是鹼（帶負電），它從一個活化的水分子中得到一個質子

b. 這個活化的水分子會去攻擊胜肽鍵，形成一個暫時的四面體中間產物

c. Asp Y作用為酸，它會促進四面體中間產物的分解，並釋放出兩個分開的產物，藉由貢獻一個質子給新形成的氨基

d. 隨後穿梭在Asp X和Asp Y的質子最後回到水解酶中，變回原本的狀態

e. 結果：肽鍵被水解，Asp X上的電子跑到Asp Y上，因此如要再進行第二次催化反應，必須將Asp Y上的電子轉移回Asp X，變回負電狀態

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環磷酸腺苷(Cyclic AMP, cAMP)

 Cyclic AMP（cAMP）對某些特定的蛋白質激酶（protein kinase）來說，是一種重要的易位調節物（allosteric regulator），它也是著名的第二傳訊者

1.結合感受細胞的離子通道，並打開離子通道

2.在細胞質中結合蛋白質激酶受器(protein kinase receptor)，並產生蛋白質激酶訊息放大效應(protein kinase cascades)

如下圖，ATP被切除兩個磷酸根後，環化酶（adenylyl cyclase）將剩餘的磷酸根環化，使ATP轉變為cAMP，而後小腸磷酸二酯酵素（phosphodiesterase）再將磷酸與核醣體上的3’端氫氧根（hydroxyl）之間的鍵水解，使cAMP變成AMP，以此機制環化酶與小腸磷酸二酯酵素即可調節cAMP的濃度（phosphodiesterase會被theophyline及咖啡因抑制）


資料來源：科學家wetpaint

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異位效應(Allosteric effect)

A. 異位效應結合位：異位效應物（allosteric effectors；modulators）的附著位置（allosteric sites）與受質附著位置（substrate-binding sites）不同。異位效應物的連接，會使酵素產生構型的變化，讓受質或其他配基（ligands）對酵素的親和力（affinity）改變

B. 正向、負向異位效應：正向異位效應物（positive allosteric effectors）會使受質或連接子對酵素的親和力增加，而其連接位置為活化位（activator site）；反之則為負向異位效應物（negative allosteric effectors），連接位置則為抑制位（inhibitory site）

C. 在異位酵素裡

a. A物質會影響其他和A物質相同的異位效應物連接（兩者都是活化子、抑制子、配基），此影響稱為homotropic interactions，這種影響幾乎都是正向異位效應的 （homo-同）

b. 若A物質影響不同異位效應物的連接，則稱為heterotropic interactions，這類影響可為正向也可為負向的 （heter-異）

資料來源：解剖學BY411

此圖代表單體（monomeric）的酵素模型，A是正向異位效應物（positive allosteric effector，即activator），J為活化位（activator site），A會連接到J上，誘導酵素產生新構型，使受質對酵素產生更大的親和力；I是負向異位效應物（negative allosteric effector，即inhibitor），i為抑制位（inhibitor site），他們的連接會導致酵素構型改變，使受質對酵素的親和力下降
一、異位效應物對phosphofructokinase-1、Fructose-1,6-bisphosphatase影響總覽

酵素	ATP	AMP	F-2,6-P	Citrate
phosphofructokinase-1	－	＋	＋	－
Fructose-1,6-bisphosphatase	＋	－	－	＋

（＋：活化，－：抑制）
1 細部介紹
A. ATP的影響 平衡狀態下，ATP濃度遠大於AMP濃度，微量的ATP濃度改變就會造成AMP濃度的大幅度改變。所以，即使細胞內的能量狀態變化很小，磷酸果糖激酶-1的活化程度也能變化極大
B. 磷酸果糖激酶-1（phosphofructokinase-1）和脂肪、酮體代謝
許多組織傾向以氧化脂肪酸（fatty acids）、酮體（ketone bodies）以獲得能量。但氧化脂肪酸和酮體會提高檸檬酸的濃度，因而抑制磷酸果糖激酶-1的活性，反而減少葡萄糖的糖解作用
C. 果糖-2﹐6-二磷酸（Fructose-2,6-bisphosphate）
a. 作用：活化phosphofructokinase-1，抑制Fructose-1,6-bisphosphatase 高濃度→促進糖解作用 低濃度→促進生糖作用
b. Fructose-6-phosphate經phosphofructokinase-2催化後形成Fructose-2,6-bisphosphate→，再經Fructose-2,6-bisphosphatase水解成Fructose-6-phosphate

資料來源：rpi
c. PFK-2和FBPase-2 調控方式：位於同一個蛋白質上，不能同時活化，須藉由磷酸化（phosphorylation）來控制 作用： 磷酸化→FBPase-2會有活性、PFK-2失去活性→利糖解；不利升糖無磷酸化則反之
例如：此蛋白質平常皆處於去磷酸化，但是，當體內處於低血糖時→昇糖激素會和肝細胞上的受體結合→讓細胞內的cAMP濃度上升→因而活化PKA→PKA進而促進蛋白質的磷酸化→活化Fructose-2,6-bisphosphatase→使得Fructose-2,6-bisphosphate濃度下降，但Fructose-6-phosphate濃度上升→最後促進糖質新生，但抑制糖解

資料來源：捷爾諾波爾州醫科大學
d. 依照「酵素動力學」，對於定量的phosphofructokinase-1而言，當Fructose-2,6-bisphosphate（F2,6BP）存在時，其Km值（看橫軸）很小，代表其活性大；但是當F2,6BP不存在時，其Km值很大。如下右圖，對於定量的Fructose-1,6-bisphosphatase而言，當F2,6BP存在時，其Km值很大，但是當F2,6BP不存在時，其Km值很小。由此可知：F2,6BP可以降低酵素對受質的親和力，促進糖解作用
 
參見：糖解作用(Glycolysis)
　　　糖質新生(gluconeogenesis)

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共價修飾(Covalent Modification)

酶蛋白肽鏈上的一些基團可與某種化學基團發生可逆的共價結合，從而改變酶的活性，這一過程稱為酶的共價修飾或者化學修飾。在共價修飾過程中，酶無活性（或低活性）與有活性（或高活性）兩種形式的互變，這兩種互變由兩種催化不可逆反應的酶所催化，後者又受激素調控的調控。酶的共價修飾包括磷酸化與脫磷酸化(蛋白激酶催化蛋白質的磷酸化；蛋白質磷酸酶催化去磷酸化反應。)、乙醯化與脫乙醯化、甲基化與脫甲基化，腺苷化與脫腺苷化，以及-SH與-S-S-的互變等，以磷酸化修飾最為常見。 　

如p53蛋白的磷酸化與去磷酸化及乙酞化與去乙酞化。前一種形式的共價修飾主要發生在p53分子的N一末端和G末端,後一種形式的共價修飾發生在p53分子的G末端。

資料來源：百度百科

A. 定義：酵素修飾物與酵素以共價方式鍵結稱為共價修飾

B. 特性

a. 同樣的修飾對不同的蛋白會有不同功效，例如酵素磷酸化後可能會活化也可能會去活化

b. 細胞都能藉由共價修飾調控關鍵蛋白酵素活性的能力，很多蛋白基酶會催化Serine、Threonine、Tyrosine等經磷酸化後的剩餘物

c. 通常透過硫酸鹽、醋酸鹽、磷酸鹽等共價影響酵素的活性

C. 功能：可逆的共價修飾是一種非常快速且高效率的調控酵素活性的方法


資料來源：thefullwiki

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同功酶(Isozymes, Isoenzymes)

A. 定義：同功酶就是一群酵素，他們會催化相同反應，但在電泳上的移動卻是不同的，因為它們的構造不同

B. 同功酶間的差異：雖然同功酶催化相同的反應，但每一種酶對受質的親和力可能都不同，催化受質的程度也可能不同

C. 乳酸去氫酶（lactate dehydrogenase）是一個只有兩種不同次單元組成的四聚體(tetrameric)；將heart標記為H，M則為muscle，這兩種次單元有五種不同的結合方式(LD1~LD5)

資料來源：pro2services

D. 下圖是以等電點聚焦法（IEF）分析同功酶，在心肌梗塞的案例中（下圖A），LD1的的活性變得比LD2還強，因心肌細胞壞死時，會釋放大量LD1到血液中，故以此可偵測疾病；而逐漸增加活性的LD5可做為判斷肝臟發炎（下圖C）的徵兆，以此即可監測到心臟發病的第二個併發症 

資料來源：PNAS

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酵素模型(Models of Enzyme)

1.立體專一催化說(Stereospecific catalysts)：1948年由Ogston提出，認為酵素和受質的結合位至少要有三個點(因為三個點將強迫酵素和受質以一定的方式結合)，催化反應才會具專一性。

資料來源：生物化學基礎

2.鎖鑰假說（Lock and Key）：於1890年由Emil Fisher提出，他認為酵素和受質的構型是完全契合的，有如鑰匙和鎖一樣。

 

資料來源：維基教科書

3.誘導契合（Induced－Fit）：於1958年由Daniel Koshland所提出，認為酵素上特定的官能基會被調整至適合的位置以作催化反應，這樣的改變可使的酵素和受質增加結合力，所以新構型的酵素其催化能力會增加。

Cf：誘導契合（Induced－Fit）的酵素及受質並非完全吻合，而是透過誘導才吻合，和鎖鑰假說（Lock and Key）所認為的並不相同。從各種酵素實驗來看，目前科學家比較傾向誘導契合（Induced－Fit）

資料來源：維基教科書

資料來源：K12
4.群體移動模式（Population shift）：這一模式是近年來提出的一種新的酶與受質的結合模式，[34] 試圖解釋在一些酶中所發現的受質結合前後，酶的構象有較大變化，而這是用誘導契合模式無法解釋的。其基於的假設是，酶在溶液中同時存在不同構象，一種構象（構象A）為適合受質結合的構象，而另一種（構象B）則不適合，這兩種構象之間保持著動態平衡。在沒有受質存在的情況下，構象B佔主導地位；當加入受質後，隨著受質不斷與構象A結合，溶液中構象A含量下降，兩種構象之間的平衡被打破，導致構象B不斷地轉化為構象A。

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