第三章 酶

　　一、酶的組成

　　單純酶：僅由氨基酸殘基構成的酶。

　　結合酶：酶蛋白：決定反應的特異性；

　　輔助因子：決定反應的種類與性質；可以為金屬離子或小分子有機化合物。

　　可分為輔酶：與酶蛋白結合疏松，可以用透析或超濾方法除去。

　　輔基：與酶蛋白結合緊密，不能用透析或超濾方法除去。

　　酶蛋白與輔助因子結合形成的復合物稱為全酶，只有全酶才有催化作用。

　　參與組成輔酶的維生素

　　轉移的基團 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 鈷胺類輔酶類 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組成，這些必需基團在空間位置上接近組成特定的空間結構，能與底物特異地結合并將底物轉化為產物。對結合酶來說，輔助因子參與酶活性中心的組成。但有一些必需基團并不參加活性中心的組成。

　　三、酶反應動力學

　　酶促反應的速度取決于底物濃度、酶濃度、PH、溫度、激動劑和抑制劑等。

　　1、底物濃度

　　1）在底物濃度較低時，反應速度隨底物濃度的增加而上升，加大底物濃度，反應速度趨緩，底物濃度進一步增高，反應速度不再隨底物濃度增大而加快，達最大反應速度，此時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值等于酶促反應速度為最大速度一半時的底物濃度。

　　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，只與酶的結構、酶所催化的底物和反應環(huán)境如溫度、PH、離子強度有關，與酶的濃度無關。

　　d.Vmax是酶完全被底物飽和時的反應速度，與酶濃度呈正比。

　　2、酶濃度

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

　　3、溫度

　　溫度對酶促反應速度具有雙重影響。升高溫度一方面可加快酶促反應速度，同時也增加酶的變性。酶促反應最快時的環(huán)境溫度稱為酶促反應的最適溫度。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)，它與反應進行的時間有關。 醫(yī)學教.育網(wǎng)搜集

　　4、PH

　　酶活性受其反應環(huán)境的PH影響，且不同的酶對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、緩沖液的種類與濃度、以及酶的純度等因素影響。

　　5、激活劑

　　使酶由無活性或使酶活性增加的物質稱為酶的激活劑，大多為金屬離子，也有許多有機化合物激活劑。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統(tǒng)稱為酶的抑制劑。大多與酶的活性中心內、外必需基團相結合，從而抑制酶的催化活性?？煞譃椋?

　　1）不可逆性抑制劑：以共價鍵與酶活性中心上的必需基團相結合，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.專一性抑制劑：如農藥敵百蟲、敵敵畏等有機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合，使酶失活，解磷定可解除有機磷化合物對羥基酶的抑制作用。

　　b.非專一性抑制劑：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合，使酶失活，二巰基丙醇可解毒?；瘜W毒氣路易士氣是一種含砷的化合物，能抑制體內的巰基酶而使人畜中毒。

　　2）可逆性抑制劑：通常以非共價鍵與酶和（或）酶－底物復合物可逆性結合，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，使酶恢復活性。可分為： 醫(yī).學教.育網(wǎng)搜.集整理

　　a.競爭性抑制劑：與底物競爭酶的活性中心，從而阻礙酶與底物結合形成中間產物。如丙二酸對琥珀酸脫氫酶的抑制作用；磺胺類藥物由于化學結構與對氨基苯甲酸相似，是二氫葉酸合成酶的競爭抑制劑，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，幾乎都是酶的競爭性抑制劑，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.非競爭性抑制劑：與酶活性中心外的必需基團結合，不影響酶與底物的結合，酶和底物的結合也不影響與抑制劑的結合。

　　Vmax降低，Km值不變

　　c.反競爭性抑制劑：僅與酶和底物形成的中間產物結合，使中間產物的量下降。

　　Vmax、 Km均降低

　　四、酶活性的調節(jié)

　　1、酶原的激活

　　有些酶在細胞內合成或初分泌時只是酶的無活性前體，必須在一定條件下，這些酶的前體水解一個或幾個特定的肽鍵，致使構象發(fā)生改變，表現(xiàn)出酶的活性。酶原的激活實際上是酶的活性中心形成或暴露的過程。生理意義是避免細胞產生的蛋白酶對細胞進行自身消化，并使酶在特定的部位環(huán)境中發(fā)揮作用，保證體內代謝正常進行。

　　2、變構酶

　　體內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合，使酶發(fā)生變構并改變其催化活性，有變構激活與變構抑制。

　　3、酶的共價修飾調節(jié)

　　酶蛋白肽鏈上的一些基團可與某種化學基團發(fā)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。在共價修飾過程中，酶發(fā)生無活性與有活性兩種形式的互變。酶的共價修飾包括磷酸化與脫磷酸化、乙?；c脫乙?；⒓谆c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。

　　五、同工酶

　　同工酶是指催化相同的化學反應，而酶蛋白的分子結構、理化性質乃至免疫學性質不同的一組酶。同工酶是由不同基因或等位基因編碼的多肽鏈，或由同一基因轉錄生成的不同mRNA翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質。翻譯后經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體的不同組織或同一細胞的不同亞細胞結構中。

　　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，對同一底物表現(xiàn)不同的Km值。單個亞基無酶的催化活性。心肌、腎以LDH1為主，肝、骨骼肌以LDH5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）僅見于心肌。