酶和維生素

重慶醫(yī)科大學(xué)基礎(chǔ)醫(yī)學(xué)院生物化學(xué)與分子生物學(xué)教研室劉先俊酶(Enzyme,E)是由活細(xì)胞合成的、對(duì)其特異底物起高效催化作用的蛋白質(zhì)。又稱為生物催化劑?；靖拍睿旱孜?Substrate,S)：被酶作用的物質(zhì)。產(chǎn)物(Product,P)：底物通過(guò)酶的作用所轉(zhuǎn)變成的物質(zhì)關(guān)鍵酶：一條代謝途徑中活性低的一個(gè)或幾個(gè)酶，又稱為限速酶。一、酶的分子結(jié)構(gòu)與功能單體酶：由一條多肽鏈構(gòu)成的酶。寡聚酶：由多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵連接的酶。多酶體系：在細(xì)胞內(nèi)由幾種不同功能的酶彼此聚合形成的多酶復(fù)合物。多功能酶：由一條多肽鏈組成但具有多種不同催化功能的酶。（一）酶的分子組成：組成酶分子的成分有：蛋白質(zhì)部分和非蛋白質(zhì)部分。單純酶：僅由氨基酸殘基構(gòu)成的酶。結(jié)合酶：由蛋白質(zhì)部分和非蛋白質(zhì)部分組成。其蛋白質(zhì)部分稱為酶蛋白；非蛋白質(zhì)部分稱為輔助因子。結(jié)合酶只有兩者結(jié)合在一起，才具有催化活性。輔助因子輔酶：與酶蛋白結(jié)合疏松輔基：與酶蛋白結(jié)合緊密輔助因子多為金屬離子或小分子有機(jī)化合物,以，以金屬原子或離子最多。金屬離子：如Fe2+、Mg2+

、Zn2+

、Se2+等二價(jià)金屬離子為主。小分子有機(jī)化合物：多為B族維生素的衍生物。維生素（Vitamin）定義：是維持機(jī)體正常功能所必需，但在機(jī)體不能合成或合成量不足，必需由食物供給的一組低分子量有機(jī)化合物。分類：脂溶性維生素－A、D、E、K

水溶性維生素－B族、C脂溶性維生素的特點(diǎn)

*均為非極性疏水的異戊二烯衍生物*不溶于水，溶于脂類及脂肪溶劑*在食物中于脂類共存，并隨脂類一同吸收*脂溶性維生素在血液中于脂蛋白或特異的結(jié)合蛋白結(jié)合運(yùn)輸*脂溶性維生素排泄緩慢，只有長(zhǎng)期缺乏供應(yīng)或吸收不良，才會(huì)出現(xiàn)缺乏癥。而攝入過(guò)量又能引起中毒。名稱富含食物主要功能活性形式缺乏癥維生素A動(dòng)物肝臟牛奶①構(gòu)成視紫紅質(zhì)②維持上皮組織結(jié)構(gòu)的完整③增強(qiáng)免疫力視黃醇視黃醛視黃酸夜盲癥干眼病維生素D動(dòng)物肝臟牛奶①調(diào)節(jié)鈣、磷代謝②促進(jìn)骨鹽代謝與骨的正常生長(zhǎng)1，25－(OH)2D3佝僂病軟骨病維生素E植物油①抗氧化，保護(hù)生物膜②維持生殖功能③促進(jìn)血紅素生成生育酚動(dòng)物發(fā)生不育癥人類未發(fā)現(xiàn)維生素K動(dòng)物肝臟綠色蔬菜促進(jìn)肝合成凝血因子2－甲基1，4萘醌凝血障礙疾病皮下出血肌肉及胃腸出血水溶性維生素的特點(diǎn)*能溶于水*體內(nèi)不能儲(chǔ)存，隨尿液排除，易出現(xiàn)缺乏癥名稱別名輔酶或輔基（活性形式）主要生化功能維生素B1硫胺素TPP(焦磷酸硫胺素)α-酮酸氧化脫羧酶的輔基維生素B2核黃素FMN(黃素單核苷酸)FAD(黃素腺嘌呤二核苷酸)黃素酶的輔基，參與生物氧化體系維生素PP尼克酰胺NAD+(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶Ⅰ)NADP+(尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶Ⅱ)脫氫酶的輔酶，參與生物氧化體系維生素B6吡哆醛吡哆胺磷酸吡哆醛，磷酸吡哆胺氨基酸脫羧酶和轉(zhuǎn)氨酶的輔基；ALA合酶的輔酶；同型半胱氨酸分解代謝酶的輔基泛酸遍多酸CoA或HSCoA（輔酶A）ACP(酰基載體蛋白)輔酶A是?；D(zhuǎn)移酶的輔酶；ACP參與脂肪酸的合成生物素生物素羧化酶的輔基葉酸FH4（四氫葉酸）FH4是一碳單位的載體，是一碳單位轉(zhuǎn)移酶的輔酶維生素B12鈷胺素鈷胺素輔酶類甲硫氨酸合成酶的輔酶硫辛酸硫辛酸二氫硫辛酸乙酰轉(zhuǎn)移酶的輔酶黃素單核苷酸轉(zhuǎn)移的基團(tuán)小分子有機(jī)化合物（輔酶或輔基）名稱所含的維生素氫原子（質(zhì)子）NAD＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸，輔酶I尼克酰胺（維生素PP）之一NADP＋（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸，輔酶II尼克酰胺（維生素PP）之一FMN（黃素單核苷酸）維生素B2（核黃素）FAD（黃素腺嘌呤二核苷酸）維生素B2（核黃素）醛基TPP（焦磷酸硫胺素）維生素B1（硫胺素）酰基輔酶A（CoA）泛酸硫辛酸硫辛酸烷基鈷胺素輔酶類維生素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之一）甲基、甲烯基、甲炔基、甲?；纫惶紗挝凰臍淙~酸葉酸某些輔酶（輔基）在催化中的作用（二）酶的活性中心酶分子所形成的空間結(jié)構(gòu)中，能與底物特異地結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的特定三維結(jié)構(gòu)區(qū)域，稱為酶的活性中心(ActiveCenter)或活性部位(ActiveSite)。酶的活性中心是酶分子中的某些化學(xué)基團(tuán)所形成的。酶分子中與酶活性密切相關(guān)的基團(tuán)稱為酶的必需基團(tuán)(EssentialGroup)。這些必需基團(tuán)在一級(jí)結(jié)構(gòu)上可能相距很遠(yuǎn)，但在空間結(jié)構(gòu)上彼此靠近，組成具有特定空間結(jié)構(gòu)的區(qū)域，并能與底物特異地結(jié)合并將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物。酶活性中心的必需基團(tuán)：結(jié)合基團(tuán)(BindingGroup)：與底物、輔酶結(jié)合。催化基團(tuán)(CatalyticGroup)：催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并將其轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物?；钚灾行脑诿阜肿颖砻嫱纬砂枷莼蛄严叮愃朴凇翱诖?。位于酶活性中心之外也有一些必需基團(tuán)，它們雖然不參加活性中心的組成，但卻為維持酶活性中心應(yīng)有的空間結(jié)構(gòu)所必需。結(jié)合酶的輔助因子也參與活性中心的形成。底物活性中心以外的必需基團(tuán)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)活性中心舉例：溶菌酶的活性中心溶菌酶的活性中心是一裂隙，可以容納肽多糖的6個(gè)單糖基（A，B，C，D，E，F(xiàn)），并與之形成氫鍵和vanderwaals力。催化基團(tuán)是35位Glu，52位Asp；結(jié)合基團(tuán)是101位Asp和108位Trp。（三）酶的活性單位酶活性：酶對(duì)特定化學(xué)反應(yīng)的催化能力。實(shí)驗(yàn)中通常在酶促反應(yīng)的初速度時(shí)段內(nèi)測(cè)定，以底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量表示。國(guó)際單位（IU）：國(guó)際生化學(xué)會(huì)酶學(xué)委員會(huì)的規(guī)定：在特定條件下，在25℃每分鐘催化1μmol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需的酶量。催量單位(kat)：每秒鐘使1mol底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物所需酶量。比活性：?jiǎn)挝毁|(zhì)量蛋白中的酶活性，以U/mg來(lái)表示。

二、酶的分類與命名（一）酶的分類：根據(jù)酶所催化的化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)，酶分為6類：1.氧化還原酶類：催化底物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)的酶類如乳酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶。2.轉(zhuǎn)移酶類：催化底物之間進(jìn)行某些基團(tuán)的轉(zhuǎn)移或交換的酶類如甲基轉(zhuǎn)移酶、氨基轉(zhuǎn)移酶、磷酸化酶。3.水解酶類：催化底物發(fā)生水解反應(yīng)的酶類如淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶、磷酸酶。4.裂解酶類或裂合酶類：催化從底物移去一個(gè)基團(tuán)并留下雙鍵的反應(yīng)或其可逆反應(yīng)如碳酸酐酶、醛縮酶。5.異構(gòu)酶類：催化各種同分異構(gòu)體之間的相互轉(zhuǎn)化的酶類如磷酸丙糖異構(gòu)酶、消旋酶。6.合成酶類或連接酶類：催化兩分子底物合成一分子化合物，同時(shí)偶聯(lián)有ATP的磷酸鍵斷裂釋放能量的酶類如谷氨酰胺合成酶、氨酰tRNA合成酶。每一大類又進(jìn)一步分為亞類、亞亞類等。（二）酶的命名早期，酶的名稱多由發(fā)現(xiàn)者命名的（即習(xí)慣命名法，習(xí)慣名稱）。通常多根據(jù)酶所催化的底物、反應(yīng)的性質(zhì)、酶的來(lái)源等確定。1961年，國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)(EnzymeCommission，EC)提出了系統(tǒng)命名法（分類編號(hào)與系統(tǒng)名稱）。每一個(gè)酶均有其分類編號(hào)與系統(tǒng)名稱。酶的分類編號(hào)：用數(shù)字表示酶的大類、亞類、亞亞類以及亞亞類中的排序，并在數(shù)字前冠以EC如EC1.4.1.3。酶的系統(tǒng)名稱要求標(biāo)明酶的底物及催化的化學(xué)反應(yīng)性質(zhì)，若有多個(gè)底物，則底物與底物間用“：”間隔。如EC1.4.1.3的酶的系統(tǒng)名稱為L(zhǎng)-谷氨酸：NAD+氧化還原酶。酶的推薦名稱：國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)從每種酶的習(xí)慣名稱中選定一個(gè)簡(jiǎn)便實(shí)用的名稱，即為推薦名稱。如L-谷氨酸：NAD+氧化還原酶的推薦名稱為谷氨酸脫氫酶。三、酶促反應(yīng)的特點(diǎn)與機(jī)制（一）酶促反應(yīng)的特點(diǎn)一般催化劑：反應(yīng)前后質(zhì)與量不改變。微量的催化劑可發(fā)揮巨大的催化作用。只催化熱力學(xué)上允許的反應(yīng)。只加速反應(yīng)的進(jìn)程，不改變反應(yīng)的平衡常數(shù)。反應(yīng)機(jī)理為降低反應(yīng)的活化能?；罨苁侵傅孜锓肿訌某鯌B(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)榛罨癄顟B(tài)所需的能量。該能量愈低，底物愈容易轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。酶促反應(yīng)還具有的特點(diǎn)：1.在溫和條件下具有極高的催化效率（高效性）：酶促反應(yīng)的催化效率通常比非催化反應(yīng)或一般催化劑催化的反應(yīng)至少高107倍以上。如脲酶對(duì)尿素的水解速度（溫度21℃）是H+對(duì)尿素的水解速度（溫度62℃）的7×1012倍。酶與一般催化劑催化的作用機(jī)理相同，都是降低反應(yīng)的活化能。2.高度專一性（特異性）：

酶對(duì)其所催化的底物具有嚴(yán)格的選擇性，稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍?Specificity)。一種酶僅作用于一種或一類化合物或一定的化學(xué)鍵，催化一定的化學(xué)反應(yīng)并產(chǎn)生一定的產(chǎn)物。1）絕對(duì)專一性與相對(duì)專一性2）立體異構(gòu)體專一性如延胡索酸酶僅催化反丁烯二酸（延胡索酸）轉(zhuǎn)變?yōu)樘O果酸，不能作用于順丁烯二酸。3）光學(xué)異構(gòu)體專一性如乳酸脫氫酶只能催化L-乳酸脫氫生成丙酮酸而不能作用于D-乳酸。3.對(duì)環(huán)境因素的敏感性。酶的作用需依賴其特定的空間結(jié)構(gòu)，任何影響蛋白質(zhì)的物質(zhì)或環(huán)境條件，均可影響酶的作用。4.酶活性的可調(diào)節(jié)性：酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)節(jié)控制如酶的區(qū)域化分布、酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)與酶的化學(xué)修飾、酶生物合成的誘導(dǎo)與阻抑、酶降解速度的加快與減慢等。（二）酶促反應(yīng)的機(jī)理

1.酶-底物復(fù)合物與誘導(dǎo)鍥合假說(shuō)酶與底物結(jié)合形成酶-底物復(fù)合物。酶與底物的誘導(dǎo)鍥合假說(shuō)當(dāng)酶分子與底物接近時(shí)，酶分子受底物分子的誘導(dǎo)，其構(gòu)象發(fā)生有利于與底物結(jié)合的變化；與此同時(shí)，底物在酶的誘導(dǎo)下也發(fā)生變形（即相互誘導(dǎo)、相互變形、相互適應(yīng)）。酶與底物在此基礎(chǔ)上結(jié)合成復(fù)合物并促使底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物。稱為酶與底物的誘導(dǎo)鍥合假說(shuō)(Induced-fitHypothesis)。羧肽酶的誘導(dǎo)契合模式底物2.鄰近效應(yīng)與定向排列使諸底物正確定位于酶的活性中心

酶在反應(yīng)中將諸底物結(jié)合到酶的活性中心，使它們相互接近并形成有利于反應(yīng)的正確定向關(guān)系。這種鄰近效應(yīng)與定向排列實(shí)際上是將分子間的反應(yīng)變成類似于分子內(nèi)的反應(yīng)，從而提高反應(yīng)速率。

鄰近效應(yīng)與定向排列：

酶的活性中心多是酶分子內(nèi)部的疏水“口袋”，酶反應(yīng)在此疏水環(huán)境中進(jìn)行，使底物分子脫溶劑化，排除周圍大量水分子對(duì)酶和底物分子中功能基團(tuán)的干擾性吸引和排斥，防止水化膜的形成，利于底物與酶分子的密切接觸和結(jié)合。這種現(xiàn)象稱為表面效應(yīng)。3.表面效應(yīng)使底物分子去溶劑化4.酶的其它催化機(jī)制1）一般酸-堿催化作用2）共價(jià)催化作用3）親核催化作用四、酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)

酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)是研究酶促反應(yīng)速度及其影響因素。酶促反應(yīng)速度是指酶催化底物轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物的快慢，其影響因素包括酶濃度、底物濃度、pH、溫度、抑制劑、激活劑等。（一）酶促反應(yīng)初速度酶活性是酶催化化學(xué)反應(yīng)的能力，其衡量標(biāo)準(zhǔn)是酶促反應(yīng)速度的大小。酶促反應(yīng)速度是用單位時(shí)間內(nèi)底物的消耗量或產(chǎn)物的生成量來(lái)表示。

酶促反應(yīng)的初速度：酶促反應(yīng)剛剛開(kāi)始時(shí)，時(shí)間進(jìn)程曲線為直線部分時(shí)的反應(yīng)速度。一般測(cè)定底物消耗小于5%反應(yīng)時(shí)段內(nèi)的平均速度表示初速度。（二）酶濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響當(dāng)?shù)孜餄舛茸銐虼髸r(shí)，酶濃度與酶促反應(yīng)速度呈正比關(guān)系（直線關(guān)系）。（三）底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響在酶濃度不變時(shí)，不同底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度的有不同影響：底物濃度很低時(shí)，酶促反應(yīng)速度隨底物濃度增加而迅速增加，兩者呈線性關(guān)系（正比例關(guān)系）；隨著底物濃度的進(jìn)一步增加，酶促反應(yīng)速度不再呈正比例增加，而是增加的幅度不斷變??；如果繼續(xù)增大底物濃度，酶促反應(yīng)速度不再繼續(xù)增加，此時(shí)，酶的活性中心已被底物飽和。如以底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度作圖，呈現(xiàn)矩形雙曲線。當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)：反應(yīng)速率與底物濃度成正比。[S]VVmax隨著底物濃度的增高：反應(yīng)速率不再成正比例加速。[S]VVmax當(dāng)?shù)孜餄舛雀哌_(dá)一定程度：反應(yīng)速率幾乎不再增加，接近最大速率。[S]VVmax1.米-曼氏方程式

式中：V為酶促反應(yīng)速度，[S]為底物濃度

Km為米氏常數(shù)，Vm為最大反應(yīng)速度當(dāng)?shù)孜餄舛群艿蜁r(shí)（即[S]?Km，[S]忽略不計(jì)），V=[Vm/Km]·[S]，反應(yīng)速度與底物濃度呈正比；當(dāng)?shù)孜餄舛群芨邥r(shí)（即[S]?Km，[Km]忽略不計(jì)），V≈Vm，反應(yīng)速度達(dá)最大反應(yīng)速度，如果繼續(xù)增大底物濃度，酶促反應(yīng)速度不再繼續(xù)增加。2.Km與Vm的意義(1)當(dāng)反應(yīng)速度為最大反應(yīng)速度的一半時(shí)，即V=1/2Vm，代入米氏方程式，變換為:Km=[S]?？梢?jiàn)，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。

(2)酶促反應(yīng)可表示為：當(dāng)K2?K3(ES解離成E和S的速度大大超過(guò)分解成E和P的速度時(shí))，Km=K2/K1

此時(shí)，Km值近似于ES的解離常數(shù)。在這種情況下，Km值可用來(lái)表示酶對(duì)底物的親和力。Km值愈小，酶對(duì)底物的親和力愈大。（3）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pH、溫度、離子強(qiáng)度等）有關(guān)，與酶的濃度無(wú)關(guān)。對(duì)于同一底物，不同的酶有不同的Km值；多底物反應(yīng)的酶，對(duì)于不同的底物也有不同的Km值。（4）Vm是酶完全被底物飽和時(shí)的反應(yīng)速度，與酶濃度成正比。3.Km值和Vm值的測(cè)定由于底物濃度對(duì)酶促反應(yīng)速度作圖呈矩形雙曲線，因此，很難準(zhǔn)確測(cè)得Km值和Vm值。若將米氏方程進(jìn)行變換，使其由雙曲線變?yōu)橹本€，則很容易測(cè)得Km值和Vm值。雙倒數(shù)作圖法（林-貝氏作圖法）最常用：若以1/V對(duì)1/S作圖，可得一條直線，其縱軸上的截距為1/Vm，橫軸上的截距為-1/Km，直線斜率為Km/Vm。（四）溫度對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響通?；瘜W(xué)反應(yīng)都是隨著溫度的增加，反應(yīng)速度加快。但酶促反應(yīng)有其特殊性。因?yàn)槊甘堑鞍踪|(zhì)，隨著溫度的增加，酶蛋白變性速度加快，反而酶促反應(yīng)速度降低。所以，溫度太低或太高，酶促反應(yīng)速度都降低。酶活性最高時(shí)的溫度稱為酶作用的最適溫度如人體內(nèi)酶的最適溫度大多數(shù)是37℃。低于最適溫度時(shí)，隨著溫度增加，酶活性增大；高于最適溫度時(shí)，隨著溫度增加，酶活性降低。

低溫時(shí)酶活性雖然也低，但當(dāng)溫度恢復(fù)至最適溫度后，酶活性可恢復(fù)。1）低溫時(shí)反應(yīng)活化能高；2）低溫時(shí)酶分子的熱運(yùn)動(dòng)和分子內(nèi)化學(xué)鍵的震動(dòng)速度降低，使酶將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的能力降低。但低溫時(shí)酶發(fā)生變性而失去活性的速度也降低，操作穩(wěn)定性更好，有利于酶蛋白的較長(zhǎng)時(shí)間保存。

酶的最適溫度不是酶的特征性常數(shù)。因?yàn)樗c反應(yīng)所需的時(shí)間有關(guān)，酶可以在較短時(shí)間內(nèi)耐受較高溫度；相反，延長(zhǎng)反應(yīng)時(shí)間，最適溫度便減低。（五）pH對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響環(huán)境pH對(duì)酶活性影響很大：（1）pH的改變影響酶分子中必需基團(tuán)的解離。酶分子中含有許多極性基團(tuán)，在不同pH條件下，這些基團(tuán)的解離狀態(tài)不同，其所帶的電荷的種類和數(shù)量也不同，酶活性中心的某些必需基團(tuán)往往僅在某一解離狀態(tài)時(shí)才最容易同底物結(jié)合。

（2）pH的改變影響底物與輔酶的解離狀態(tài)，從而影響其與酶的結(jié)合能力。不同pH條件下，酶活性差異較大。酶催化活性最大時(shí)的環(huán)境pH值稱為酶的最適pH。如動(dòng)物體內(nèi)大多數(shù)酶的最適pH都接近中性。酶的最適pH值不是酶的特征性常數(shù)，它與底物濃度、緩沖液種類和濃度、酶的純度等有關(guān)。（六）抑制劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響凡能使酶的催化活性下降但不引起酶蛋白變性（或酶蛋白構(gòu)象的顯著性改變）的物質(zhì)稱為酶的抑制劑(Inhibitor)。抑制劑多與酶分子中的必需基團(tuán)結(jié)合從而抑制酶的活性。除去抑制劑后，酶的活性得以恢復(fù)。根據(jù)抑制劑與酶結(jié)合的緊密程度不同，酶的抑制作用可分為可逆性抑制作用與不可逆性抑制作用。1.不可逆性抑制作用該抑制劑通常與酶活性中心的必需基團(tuán)以共價(jià)鍵的形式結(jié)合而使酶失去活性，它不能用透析、超濾等方法去除。

有機(jī)磷化合物（如敵敵畏、樂(lè)果等）可特異性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。造成乙酰膽堿堆積，出現(xiàn)迷走神經(jīng)興奮的中毒癥狀如惡心、嘔吐、多汗、肌肉震顫、瞳孔縮小等。

臨床上可以乙酰膽堿拮抗劑（阿托品）或膽堿酯酶復(fù)活劑（解磷定，PAM)解除有機(jī)磷化合物對(duì)羥基酶的抑制作用；

低濃度的重金屬離子（如Hg2+、Ag+等）及As3+可與酶分子的巰基結(jié)合，使酶失去活性。

二巰基丙醇(BAL)可解除重金屬鹽對(duì)巰基酶的抑制作用。2.可逆性抑制作用抑制劑與酶以非共價(jià)鍵結(jié)合而引起酶活性的降低或喪失，能用物理方法（如透析、超濾、稀釋等）去除或降低抑制劑濃度而使酶復(fù)活者稱為可逆性抑制作用。（1）競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用抑制劑與酶的底物結(jié)構(gòu)相似，可與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心，從而阻礙酶與底物結(jié)合形成酶-底物復(fù)合物，使酶的活性降低或喪失，稱為競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用(CompetitiveInhibition)。

競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用的抑制程度取決于抑制劑與酶的相對(duì)親和力以及與底物濃度的相對(duì)比例。

競(jìng)爭(zhēng)性抑制的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：⑴競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑不改變酶的最大反應(yīng)速度。無(wú)論競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑的濃度多少，各直線在縱軸上的截距相等，并與無(wú)抑制劑時(shí)相同，均為1/Vm。（2）競(jìng)爭(zhēng)性抑制時(shí)酶的Km值增大。競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑存在時(shí)在橫軸上的截距隨抑制劑濃度的增大而加大，為無(wú)抑制劑時(shí)斜率的（1+[I]/Ki）倍。COOHCH2COOHCH2CH2COOHCOOH

琥珀酸丙二酸

琥珀酸脫氫酶催化琥珀酸脫氫，產(chǎn)生延胡索酸。丙二酸與琥珀酸結(jié)構(gòu)相似，可競(jìng)爭(zhēng)性地與琥珀酸脫氫酶結(jié)合，但不能轉(zhuǎn)變?yōu)楫a(chǎn)物，從而抑制琥珀酸脫氫酶的活性。丙二酸與琥珀酸脫氫酶的親和力遠(yuǎn)大于琥珀酸與酶的親和力。增大丙二酸的濃度，則抑制作用增強(qiáng)；增大琥珀酸的濃度，則抑制作用減弱，當(dāng)琥珀酸的濃度足夠大時(shí)，可消除其抑制作用。

細(xì)菌不能直接利用環(huán)境中的葉酸。在細(xì)菌體內(nèi)，以對(duì)氨基苯甲酸為原料，在二氫葉酸合成酶的作用下合成二氫葉酸。二氫葉酸是輔酶四氫葉酸的前身。四氫葉酸是核苷酸合成過(guò)程中的重要輔酶之一?；前奉愃幬锱c對(duì)氨基苯甲酸的結(jié)構(gòu)類似，可競(jìng)爭(zhēng)性地與二氫葉酸合成酶結(jié)合從而抑制其活性。使細(xì)菌合成二氫葉酸受阻，導(dǎo)致細(xì)菌不能合成核苷酸與核酸而影響其生長(zhǎng)繁殖。人類可直接利用食物中的葉酸而不受干擾。此外，抗腫瘤藥6-巰基嘌呤、5-氟尿嘧啶等與正常嘌呤、嘧啶結(jié)構(gòu)類似。（2）非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用抑制劑與酶活性中心以外的部位可逆地結(jié)合，使酶的活性降低或喪失，稱為非競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用(petitiveInhibition)。抑制劑與酶的結(jié)合不影響酶對(duì)底物的結(jié)合即酶與抑制劑結(jié)合后，抑制劑-酶復(fù)合物可再與底物結(jié)合；或酶與底物結(jié)合后，酶-底物復(fù)合物可再與抑制劑結(jié)合，但是，酶-底物-抑制劑復(fù)合物不能進(jìn)一步轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，使酶活性受到抑制。反應(yīng)模式+S－S+S－S+ESIEIEESEPE+SESE+P+IEI+SEIS+I非競(jìng)爭(zhēng)性抑制的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：⑴Vm降低：降低的多少與抑制劑的濃度有關(guān)，其等于無(wú)抑制劑時(shí)的Vm除以（1+[I]/Ki）。⑵Km值不變：無(wú)論抑制劑的濃度多少，在橫軸上的截距與無(wú)抑制劑時(shí)相同。（3）反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用抑制劑只能與酶-底物復(fù)合物結(jié)合，形成抑制劑-酶-底物三者的復(fù)合物，后者不能轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物，從而降低或抑制酶的活性成為反競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用。反競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑不能與酶單獨(dú)結(jié)合；增大底物濃度時(shí)，也有利于EIS的形成。因而與競(jìng)爭(zhēng)性抑制作用相反。

反競(jìng)爭(zhēng)性抑制的動(dòng)力學(xué)特點(diǎn)：⑴Vm降低：降低的多少與抑制劑的濃度有關(guān)，其等于無(wú)抑制劑時(shí)的Vm除以（1+[I]/Ki）。⑵Km值降低（七）激活劑對(duì)酶促反應(yīng)速度的影響使酶由無(wú)活性變?yōu)橛谢钚曰蛘呤姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱為酶的激活劑(Activator)。如金屬離子、有機(jī)化合物、蛋白質(zhì)或多肽等。必需激活劑非必需激活劑

五、酶活性調(diào)節(jié)1.酶原與酶原激活體內(nèi)某些酶，剛合成后以無(wú)活性的前體形式存在，它們必須在一定條件下，通過(guò)水解一個(gè)或多個(gè)特定肽鍵，致使其構(gòu)像發(fā)生一定的改變，才能轉(zhuǎn)變?yōu)橛谢钚缘拿?。這種無(wú)活性的酶的前體稱為酶原(Zymogen)。酶原向有活性酶轉(zhuǎn)變的過(guò)程稱為酶原激活。酶原激活的過(guò)程實(shí)質(zhì)上是酶的活性中心的形成或暴露的過(guò)程。酶原激活的機(jī)理酶原分子構(gòu)象發(fā)生改變形成或暴露出酶的活性中心

一個(gè)或幾個(gè)特定的肽鍵斷裂，水解掉一個(gè)或幾個(gè)短肽在特定條件下賴?yán)i天天天天甘異賴?yán)i天天天天纈組絲SSSS46183甘異纈組絲SSSS腸激酶胰蛋白酶活性中心胰蛋白酶原的激活過(guò)程

酶原激活的生理意義：（1）消化道內(nèi)的蛋白酶以酶原的形式分泌，不僅可保護(hù)消化器官免受酶的破壞，也保證酶在其特定的部位與環(huán)境發(fā)揮其催化作用。（2）酶原為酶的儲(chǔ)存形式。2.別構(gòu)調(diào)節(jié)（變構(gòu)調(diào)節(jié)）一些小分子物質(zhì)可與某些酶分子活性中心外的某一部位可逆結(jié)合，使酶蛋白分子構(gòu)象與催化活性發(fā)生改變。具有這些特性的酶稱為變構(gòu)酶或別構(gòu)酶。對(duì)酶催化活性的這種調(diào)節(jié)方式稱為變構(gòu)調(diào)節(jié)。導(dǎo)致變構(gòu)效應(yīng)的小分子物質(zhì)成為變構(gòu)效應(yīng)劑。變構(gòu)效應(yīng)劑通常是代謝產(chǎn)物或酶的底物。變構(gòu)酶都含有一個(gè)以上相同或不同的亞基，也有兩個(gè)功能相關(guān)的部位：催化部位與調(diào)節(jié)部位。

若催化部位和調(diào)節(jié)部位位于不同的亞基上，則稱為催化亞基與調(diào)節(jié)亞基；位于相同的亞基上，則稱為催化部位與調(diào)節(jié)部位。催化亞基或催化部位和底物結(jié)合；調(diào)節(jié)亞基或調(diào)節(jié)部位和變構(gòu)效應(yīng)劑結(jié)合。變構(gòu)酶的協(xié)同效應(yīng)：酶蛋白和一個(gè)變構(gòu)效應(yīng)劑分子結(jié)合后，可影響酶和另一個(gè)變構(gòu)效應(yīng)劑分子的結(jié)合能力，稱為協(xié)同效應(yīng)(Cooperativeeffect)。當(dāng)一個(gè)變構(gòu)效應(yīng)劑分子與酶蛋白的一個(gè)亞基結(jié)合后，導(dǎo)致該亞基變構(gòu)，變構(gòu)的亞基又影響其它亞基的構(gòu)象，從而影響其它亞基與變構(gòu)效應(yīng)劑分子的結(jié)合。若增強(qiáng)其結(jié)合者稱為正協(xié)同效應(yīng)；如抑制后繼分子與酶結(jié)合者成為負(fù)協(xié)同效應(yīng)。

如果某變構(gòu)效應(yīng)劑引起的協(xié)同效應(yīng)是使酶對(duì)底物的親和力增加，從而加快反應(yīng)速度，此效應(yīng)稱為變構(gòu)激活效應(yīng)，該效應(yīng)劑稱為變構(gòu)激活劑；相反，若降低反應(yīng)速度，此效應(yīng)稱為變構(gòu)抑制效應(yīng)，該效應(yīng)劑稱為變構(gòu)抑制劑。如糖分解代謝途徑中的磷酸果糖激酶-1，ATP和檸檬酸是其變構(gòu)抑制劑；ADP、AMP是其變構(gòu)激活劑。

3.酶的共價(jià)修飾酶蛋白肽鏈上的某些基團(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，稱為酶的共價(jià)修飾(CovalentModification)。該過(guò)程在另外酶的催化下完成。常見(jiàn)的有：磷酸化與去磷酸化、乙酰化與去乙?；⒓谆c去甲基化等。在此過(guò)程中，酶活性在無(wú)活性（低活性）和有活性（高活性）兩種形式間變化。變構(gòu)酶調(diào)節(jié)與酶的共價(jià)修飾調(diào)節(jié)都是體內(nèi)酶活性快速調(diào)節(jié)的方式。4.同工酶在同一個(gè)體內(nèi)可催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但酶分子結(jié)構(gòu)，理化性質(zhì)及免疫學(xué)特性不同的一組酶。乳酸脫氫酶(LDH)由四個(gè)亞基組成的四聚體酶。其亞基有2種：M型（骨骼肌型）和H型（心肌型）。這2種亞基以不同的比例組成了5種同功酶：LDH1(H4)、LDH2(H3M)、LDH3(H2M2)、LDH4(HM3)、LDH5(M4)五種。它們的電泳速度不等、對(duì)同一底物表現(xiàn)出不同的Km值、在組織細(xì)胞中的含量與分布不同。HHHHHHHMHHMMHMMMMMMMLDH1

(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5

(M4)乳酸脫氫酶的同工酶5.酶含量調(diào)節(jié)(1)酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏一般來(lái)說(shuō)，在基因轉(zhuǎn)錄水平上促進(jìn)酶蛋白生物合成的化合物稱為誘導(dǎo)劑(Inducer)。誘導(dǎo)劑誘導(dǎo)酶蛋白生物合成的作用稱為誘導(dǎo)作用。在基因轉(zhuǎn)錄水平上減少酶蛋白生物合成的化合物稱為輔阻遏劑(Corepressor)。輔阻遏劑與無(wú)活性的阻遏蛋白結(jié)合，影響基因的轉(zhuǎn)錄，此過(guò)程稱為阻遏作用。

由于酶蛋白合成的誘導(dǎo)與阻遏影響酶蛋白量需要一定時(shí)間，其效應(yīng)出現(xiàn)較遲。因而屬于緩慢而長(zhǎng)效的調(diào)節(jié)。(2)酶降解的調(diào)控通過(guò)改變酶蛋白的降解速度來(lái)調(diào)節(jié)細(xì)胞內(nèi)酶的含量。細(xì)胞內(nèi)酶蛋白的降解速度主要由激素、機(jī)體的營(yíng)養(yǎng)狀態(tài)有關(guān)。六、酶與醫(yī)學(xué)的關(guān)系1.酶與疾病的發(fā)生

酶的質(zhì)、量與活性的異常均可引起某些疾病有些疾病的發(fā)病機(jī)理直接或間接和酶的異?；蛎富钚允艿揭种葡嚓P(guān)。許多疾病也可引起酶的異常，這種異常又使病情加重。激素代謝障礙或維生素缺乏可引起某些酶的異常。酶活性受到抑制多見(jiàn)于中毒性疾病。2.酶與疾病的診斷

酶的測(cè)定有助于對(duì)許多疾病的診斷

許多組織器官的疾病表現(xiàn)為血液中相應(yīng)酶活性的異常，主要原因有：1）細(xì)胞受到損害，使細(xì)胞通透性增加或細(xì)胞完整性受到破壞；2）細(xì)胞半衰期縮短或細(xì)胞增殖增快；3）酶蛋白誘導(dǎo)合成增多；4）血清酶不能正常清除，半衰期延長(zhǎng)；5）肝功能嚴(yán)重障礙，某些酶合成減少血清酶對(duì)某些疾病的診斷具有更重要的價(jià)值血清酶酶水平的改變病毒性肝炎膽管阻塞肌營(yíng)養(yǎng)不良急性心肌梗死急性胰腺炎腫瘤轉(zhuǎn)移到其他肝骨膽堿酶酯

或

有機(jī)磷化合物中毒

丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶

或

或

天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶

堿性磷酸酶