酶與催化

反饋(終產物)抑制(feedback inhibition)

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想像一條生產某種產品的工廠流水線,配有一條聰明的規則:當倉庫裝滿時,流水線就關掉最前面那台機器。再多造原料只會白白堆積,毫無意義。細胞用的正是這一招。當一條代謝途徑已經造出足夠的終產物時,這個產物會反過來關閉它自己途徑中一個早期的酵素。這就是反饋抑制,也叫終產物抑制。

一條代謝途徑是一連串由酵素催化的步驟,每一步把一種分子變成下一種,直到出現有用的終產物。在反饋抑制中,終產物作為別構抑制劑,作用於途徑起點附近的一個酵素——通常是第一個'定向'步驟。隨著產物積累,更多產物結合那個早期的酵素,減慢整條途徑;隨著產物被消耗,它鬆開,途徑又加速。結果是一個自我校正的回路,在不浪費的情況下把產物維持在穩定水平。

這是生物學中最優雅的控制系統之一,是負反饋的一個範例,使細胞保持平衡(穩態)。它快速、自動、可逆,並通過不過量生產來節約資源。同樣的邏輯從胺基酸的合成到全身的激素調控處處可見。一個關鍵的微妙之處:終產物通常抑制第一步,而不是中間某一步,這樣細胞就不會白費力氣去造一些只能半途擱置的中間物。

細菌經五個酵素步驟合成胺基酸異白胺酸。當異白胺酸造得足夠多時,它會結合並關閉這條鏈中最前面的那個酵素——於是細胞停止把資源繼續傾注於多造,等異白胺酸再次變少時才恢復。

終產物關閉第一個酵素——一個自我校正的'夠了就停'迴路。

反饋抑制通常是別構的,針對第一個'定向'步驟——而不是最後那個酵素的活性部位,也不是靠銷毀酵素。

又稱
end-product inhibitionnegative feedback终产物抑制