第三章　　酶

單純酶：僅由氨基酸殘基構(gòu)成的酶。

結(jié)合酶：酶蛋白：決定反應(yīng)的特異性；

輔助因子：決定反應(yīng)的種類(lèi)與性質(zhì)；可以為金屬離子或小分子有機(jī)化合物。

可分為輔酶：與酶蛋白結(jié)合疏松，可以用透析或超濾方法除去。

輔基：與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用透析或超濾方法除去。

酶蛋白與輔助因子結(jié)合形成的復(fù)合物稱(chēng)為全酶，只有全酶才有催化作用。

參與組成輔酶的維生素

轉(zhuǎn)移的基團(tuán) 輔酶或輔基 所含維生素

氫原子 NAD+﹑NADP+ 尼克酰胺（維生素PP）

FMN﹑FAD 維生素B₂

醛基 TPP 維生素B1

?；?輔酶A﹑硫辛酸 泛酸、硫辛酸

烷基 鈷胺類(lèi)輔酶類(lèi) 維生素B₁₂

二氧化碳 生物素 生物素

氨基 磷酸吡哆醛 吡哆醛（維生素B6）

甲基、等一碳單位 四氫葉酸 葉酸

二、酶的活性中心

酶的活性中心由酶作用的必需基團(tuán)組成，這些必需基團(tuán)在空間位置上接近組成特定的空間結(jié)構(gòu)，能與底物特異地結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。對(duì)結(jié)合酶來(lái)說(shuō)，輔助因子參與酶活性中心的組成。但有一些必需基團(tuán)并不參加活性中心的組成。

三、酶反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

酶促反應(yīng)的速度取決于底物濃度、酶濃度、PH、溫度、激動(dòng)劑和抑制劑等。

1、底物濃度

1）在底物濃度較低時(shí)，反應(yīng)速度隨底物濃度的增加而上升，加大底物濃度，反應(yīng)速度趨緩，底物濃度進(jìn)一步增高，反應(yīng)速度不再隨底物濃度增大而加快，達(dá)最大反應(yīng)速度，此時(shí)酶的活性中心被底物飽合。

2）米氏方程式

V＝Vmax［S］／Km＋［S］

a.米氏常數(shù)Km值等于酶促反應(yīng)速度為最大速度一半時(shí)的底物濃度。

b.Km值愈小，酶與底物的親和力愈大。

c.Km值是酶的特征性常數(shù)之一，只與酶的結(jié)構(gòu)、酶所催化的底物和反應(yīng)環(huán)境如溫度、PH、離子強(qiáng)度有關(guān)，與酶的濃度無(wú)關(guān)。

d.Vmax是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度呈正比。

2、酶濃度

在酶促反應(yīng)系統(tǒng)中，當(dāng)?shù)孜餄舛却蟠蟪^(guò)酶濃度，使酶被底物飽和時(shí)，反應(yīng)速度與酶的濃度成正比關(guān)系。

3、溫度

溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度具有雙重影響。升高溫度一方面可加快酶促反應(yīng)速度，同時(shí)也增加酶的變性。酶促反應(yīng)最快時(shí)的環(huán)境溫度稱(chēng)為酶促反應(yīng)的最適溫度。酶的活性雖然隨溫度的下降而降低，但低溫一般不使酶破壞。

酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù)，它與反應(yīng)進(jìn)行的時(shí)間有關(guān)。

4、PH

酶活性受其反應(yīng)環(huán)境的PH影響，且不同的酶對(duì)PH有不同要求，酶活性最大的某一PH值為酶的最適PH值，如胃蛋白酶的最適PH約為1.8，肝精氨酸酶最適PH為9.8，但多數(shù)酶的最適PH接近中性。

最適PH不是酶的特征性常數(shù)，它受底物濃度、緩沖液的種類(lèi)與濃度、以及酶的純度等因素影響。

5、激活劑

使酶由無(wú)活性或使酶活性增加的物質(zhì)稱(chēng)為酶的激活劑，大多為金屬離子，也有許多有機(jī)化合物激活劑。分為必需激活劑和非必需激活劑。

6、抑制劑

凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白變性的物質(zhì)統(tǒng)稱(chēng)為酶的抑制劑。大多與酶的活性中心內(nèi)、外必需基團(tuán)相結(jié)合，從而抑制酶的催化活性?？煞譃椋?

1）不可逆性抑制劑：以共價(jià)鍵與酶活性中心上的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活。此種抑制劑不能用透析、超濾等方法去除。又可分為：

a.專(zhuān)一性抑制劑：如農(nóng)藥敵百蟲(chóng)、敵敵畏等有機(jī)磷化合物能特民地與膽堿酯酶活性中心絲氨酸殘基的羥基結(jié)合，使酶失活，解磷定可解除有機(jī)磷化合物對(duì)羥基酶的抑制作用。

b.非專(zhuān)一性抑制劑：如低濃度的重金屬離子如汞離子、銀離子可與酶分子的巰基結(jié)合，使酶失活，二巰基丙醇可解毒?；瘜W(xué)毒氣路易士氣是一種含砷的化合物，能抑制體內(nèi)的巰基酶而使人畜中毒。

2）可逆性抑制劑：通常以非共價(jià)鍵與酶和（或）酶－底物復(fù)合物可逆性結(jié)合，使酶活性降低或消失。采用透析或超濾的方法可將抑制劑除去，使酶恢復(fù)活性。可分為：

a.競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑：與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而阻礙酶與底物結(jié)合形成中間產(chǎn)物。如丙二酸對(duì)琥珀酸脫氫酶的抑制作用；磺胺類(lèi)藥物由于化學(xué)結(jié)構(gòu)與對(duì)氨基苯甲酸相似，是二氫葉酸合成酶的競(jìng)爭(zhēng)抑制劑，抑制二氫葉酸的合成；許多抗代謝的抗癌藥物，如氨甲蝶呤（MTX）、5-氟尿嘧啶（5-FU ）、6-巰基嘌呤（6-MP)等，幾乎都是酶的競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑，分別抑制四氫葉酸、脫氧胸苷酸及嘌呤核苷酸的合成。

Vmax不變，Km值增大

b.非競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑：與酶活性中心外的必需基團(tuán)結(jié)合，不影響酶與底物的結(jié)合，酶和底物的結(jié)合也不影響與抑制劑的結(jié)合。

Vmax降低，Km值不變

c.反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑：僅與酶和底物形成的中間產(chǎn)物結(jié)合，使中間產(chǎn)物的量下降。

Vmax、 Km均降低

四、酶活性的調(diào)節(jié)

1、酶原的激活

有些酶在細(xì)胞內(nèi)合成或初分泌時(shí)只是酶的無(wú)活性前體，必須在一定條件下，這些酶的前體水解一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵，致使構(gòu)象發(fā)生改變，表現(xiàn)出酶的活性。酶原的激活實(shí)際上是酶的活性中心形成或暴露的過(guò)程。生理意義是避免細(xì)胞產(chǎn)生的蛋白酶對(duì)細(xì)胞進(jìn)行自身消化，并使酶在特定的部位環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內(nèi)代謝正常進(jìn)行。

2、變構(gòu)酶

體內(nèi)一些代謝物可以與某些酶分子活性中心外的某一部位可逆地結(jié)合，使酶發(fā)生變構(gòu)并改變其催化活性，有變構(gòu)激活與變構(gòu)抑制。

3、酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)

酶蛋白肽鏈上的一些基團(tuán)可與某種化學(xué)基團(tuán)發(fā)生可逆的共價(jià)結(jié)合，從而改變酶的活性，這一過(guò)程稱(chēng)為酶的共價(jià)修飾。在共價(jià)修飾過(guò)程中，酶發(fā)生無(wú)活性與有活性?xún)煞N形式的互變。酶的共價(jià)修飾包括磷酸化與脫磷酸化、乙?；c脫乙酰化、甲基化與脫甲基化、腺苷化與脫腺苷化等，其中以磷酸化修飾最為常見(jiàn)。

五、同工酶

同工酶是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。同工酶是由不同基因或等位基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同mRNA翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。翻譯后經(jīng)修飾生成的多分子形式不在同工酶之列。同工酶存在于同一種屬或同一個(gè)體的不同組織或同一細(xì)胞的不同亞細(xì)胞結(jié)構(gòu)中。

如乳酸脫氫酶是四聚體酶。亞基有兩型：骨骼肌型（M型）和心肌型（H型）。兩型亞基以不同比例組成五種同工酶，如LDH1（HHHH)、LDH2(HHHM）等。它們具有不同的電泳速度，對(duì)同一底物表現(xiàn)不同的Km值。單個(gè)亞基無(wú)酶的催化活性。心肌、腎以L(fǎng)DH1為主，肝、骨骼肌以L(fǎng)DH5為主。

肌酸激酶是二聚體，亞基有M型（肌型）和B型（腦型）兩種。腦中含CK1（BB型）；骨骼肌中含CK3（MM型）；CK2（MB型）僅見(jiàn)于心肌。