细胞中的某些代谢过程通常是多种酶催化的连续反应，前一个反应的产物也许是后一个反应的底物。在细胞某一代谢过程中，由几种酶彼此嵌合联系在一起，组成的反应链体系称为多酶体系，又称多酶复合体（multienzyme complex），可进行连续反应。分子质量一般在几百万道尔顿以上。如脂肪酸合成中的脂肪酸合成酶（fatty acid synthase）复合体是由7种酶和一个酰基携带蛋白构成，分子质量为2200kDa。

多酶复合体集催化活性于一身，具有以下两方面意义。

①调节功能：即能在不同的条件下表现不同的催化作用。

②催化效率高：能使催化连续反应的活性中心彼此邻近，从而提高催化效率。

多酶复合体的典型例子是丙酮酸脱氢酶（EC 1.2.4.1），一个多面体，由8个E2（三聚体）形成核心，12个E1（二聚体）组成12个边，24个E3（二聚体）分布于表面，示意图如图2-2所示。(www.daowen.com)

图2-2 丙酮酸脱氢酶复合体

（1）（2）亚基组成模拟图（3）利用X射线晶体衍射、核磁共振波谱和冷冻电镜技术共同解析出的丙酮酸脱氢酶复合体结构。

大肠杆菌丙酮酸脱氢酶复合体（pyruvate dehydrogenase complex，PDH c）是2-氧（代）酸脱氢酶复合体（OADH c）家族中的一员，广泛存在于微生物、植物及动物体中。PDHc的分子质量约为4600kDa，其核心结构是由60个亚基3种共同催化糖代谢反应的酶组成，分别是：以焦磷酸硫胺素（thiamine diphosphate，ThDP）为辅助因子的丙酮酸脱氢酶（PDH，EC 1.2.4.1）E1；以硫辛酸为辅助因子的二氢硫辛酸乙酰转移酶（DLAT，EC 2.3.1.12）E2；以黄素腺嘌呤二核苷酸（FAD）为辅助因子的二氢硫辛酸脱氢酶（DLDH，EC 1.8.1.4）E3。丙酮酸脱氢酶和二氢硫辛酸脱氢酶规则地排列在二氢硫辛酸转乙酰基酶的周围，形成一个有三种酶组成的多酶复合体。哺乳动物的丙酮酸脱氢酶E1是以四聚体α₂β₂的形式存在，分子质量约为152kDa；大肠杆菌的PDH结构较为简单，分子质量约为100kDa。由4～5个功能区域构成的E2从其N末端开始依次为：包含1～3个硫辛酰基的结合亚区；长度约为40个氨基酸的E1结合区；C末端的E2活性位点催化/聚集区，在E2的活性部位有一个高度保守的组氨酸残基，位于序列DHRXXDG中。迄今发现的来源于各种生物体的E3在PDHc中是以两个相同的亚基组成的二聚体的形式存在。

PDHc的空间立体结构十分复杂，都是以多拷贝的E2为核心构成的立体几何结构，其他5种蛋白质结合在E2的周围，但不同来源的PDHc的结构和组成并不完全相同。大肠杆菌的丙酮酸脱氢酶复合体是一个以24个E2分子为核心，被30个E1和6个E3围绕着的非常大的复合体；哺乳动物的丙酮酸脱氢酶复合体由60个以非共价键连接紧密的E2分子为核心构成，每个形成核心部分的E2亚基都是由内部区域和外部延伸部分构成，3个自主折叠的结构域构成了外部延伸区域。20～30个E1以非共价键的形式连接到E2的外延部分，E3通过结合蛋白X将其固定在E2的外延部分，每个复合体中包含12个E3二聚体。