2017臨床執(zhí)業(yè)助理醫(yī)師考試生物化學(xué)復(fù)習(xí)筆記第三章

更新時(shí)間：2017-04-05 15:14:11 來源：環(huán)球網(wǎng)校

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　　第三章酶

　　第一節(jié) 概論

　　一、酶的概念

　　酶是由活細(xì)胞合成的，對其特異底物起高效催化作用的生物催化劑(biocatalyst)。已發(fā)現(xiàn)的有兩類：主要的一類是蛋白質(zhì)酶(enzyme)，生物體內(nèi)已發(fā)現(xiàn)4000多種，數(shù)百種酶得到結(jié)晶。美國科學(xué)家Cech于1981年在研究原生動(dòng)物四膜蟲的RNA前體加工成熟時(shí)發(fā)現(xiàn)核酶“ribozyme”，為數(shù)不多，主要做用于核酸(1989年的諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng))。

　　二、酶的作用特點(diǎn)

　　酶所催化的反應(yīng)稱為酶促反應(yīng)。在酶促反應(yīng)中被催化的物質(zhì)稱為底物，反應(yīng)的生成物稱為產(chǎn)物。酶所具有的催化能力稱為酶活性。

　　酶作為生物催化劑，具有一般催化劑的共性，如在反應(yīng)前后酶的質(zhì)和量不變;只催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)，即自由能由高向低轉(zhuǎn)變的化學(xué)反應(yīng);不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)。但是，酶是生物大分子，又具有與一般催化劑不同的特點(diǎn)。

　　1.極高的催化效率

　　酶的催化效率通常比非催化反應(yīng)高108～1020倍，比一般催化劑高107～1013倍。例如，脲酶催化尿素的水解速度是H+催化作用的7×1012倍;碳酸酐酶每一酶分子每秒催化6×105 CO2與水結(jié)合成H2CO3，比非酶促反應(yīng)快107倍。

　　2.高度的特異性

　　酶對催化的底物有高度的選擇性，即一種酶只作用一種或一類化合物，催化一定的化學(xué)反應(yīng)，并生成一定的產(chǎn)物，這種特性稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍浴Ｓ薪Y(jié)構(gòu)專一性和立體異構(gòu)專一性兩種類型。

　　結(jié)構(gòu)專一性又分絕對專一性和相對專一性。前者只催化一種底物，進(jìn)行一種化學(xué)反應(yīng)。如脲酶僅催化尿素水解。后者可作用一類化合物或一種化學(xué)鍵。如酯酶可水解各種有機(jī)酸和醇形成的酯。在動(dòng)物消化道中幾種蛋白酶專一性不同，胰蛋白酶只水解Arg或Lys羧基形成的肽鍵;胰凝乳蛋白酶水解芳香氨基酸及其它疏水氨基酸羧基形成的肽鍵。

　　立體異構(gòu)專一性指酶對底物立體構(gòu)型的要求。例如乳酸脫氫酶催化L-乳酸脫氫為丙酮酸，對D-乳酸無作用;L-氨基酸氧化酶只作用L-氨基酸，對D-氨基酸無作用。

　　3.酶活性的可調(diào)節(jié)性

　　酶促反應(yīng)受多種因素的調(diào)控，通過改變酶的合成和降解速度可調(diào)節(jié)酶的含量;酶在胞液和亞細(xì)胞的隔離分布構(gòu)成酶的區(qū)域化調(diào)節(jié);代謝物濃度或產(chǎn)物濃度的變化可以抑制或激活酶的活性;激素和神經(jīng)系統(tǒng)的信息，可通過對關(guān)鍵酶的變構(gòu)調(diào)節(jié)和共價(jià)修飾來影響整個(gè)酶促反應(yīng)速度。所以酶是催化劑又是代謝調(diào)節(jié)元件，酶水平的調(diào)節(jié)是代謝調(diào)控的基本方式。

　　4.酶的不穩(wěn)定性

　　酶主要是蛋白質(zhì)，凡能使蛋白質(zhì)變性的理化因素均可影響酶活性，甚至使酶完全失活。酶催化作用一般需要比較溫和的條件(37℃、1atm、pH7)。

　　三、酶的分類與命名

　　(一)酶的分類

　　根據(jù)國際酶學(xué)委員會(International Enzyme Commission，IEC)的規(guī)定，按照酶促反應(yīng)的性質(zhì)，分為六大類：

　　1.氧化還原酶(oxidoreductases)催化底物進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。如乳酸脫氫酶、琥珀酸脫氫酶、細(xì)胞色素氧化酶、過氧化氫酶、過氧化物酶等。

　　2.轉(zhuǎn)移酶(transferases)催化底物之間某些基團(tuán)的轉(zhuǎn)移或交換。如甲基轉(zhuǎn)移酶、氨基轉(zhuǎn)移酶、磷酸化酶等。

　　3.水解酶(hydrolases)催化底物發(fā)生水解反應(yīng)。如淀粉酶、蛋白酶、核酸酶、脂肪酶等。

　　4.裂解酶(lyases)催化底物裂解或移去基團(tuán)(形成雙鍵的反應(yīng)或其逆反應(yīng))。如碳酸酐酶、醛縮酶、檸檬酸合成酶等。

　　5.異構(gòu)酶(isomerases) 催化各種同分異構(gòu)體之間相互轉(zhuǎn)化。如磷酸丙糖異構(gòu)酶、消旋酶等。

　　6.合成酶(ligases) 催化兩分子底物合成一分子化合物，同時(shí)偶聯(lián)有ATP的分解釋能。如谷氨酰胺合成酶、氨基酸-RNA連接酶等。

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　　(二)酶的命名

　　1961年，國際酶學(xué)委員會(IEC)主要根據(jù)酶催化反應(yīng)的類型,把酶分為6大類，制定了系統(tǒng)命名法。規(guī)定每一酶只有一個(gè)系統(tǒng)名稱，它標(biāo)明酶的所有底物與催化反應(yīng)性質(zhì)，底物名稱之間以“：”分隔，同時(shí)還有一個(gè)由4個(gè)數(shù)字組成的系統(tǒng)編號。如谷丙轉(zhuǎn)氨酶的系統(tǒng)名稱是丙氨酸：α- 酮戊二酸氨基轉(zhuǎn)移酶(酶表中的統(tǒng)一編號是EC2.6.1.2)。乳酸脫氫酶的編號是EC1.1.1.27。

　　第二節(jié) 酶的分子組成、結(jié)構(gòu)和功能

　　一、酶的分子組成

　　(一)單純酶和結(jié)合酶

　　單純酶是僅由肽鏈構(gòu)成的酶。如脲酶、一些消化蛋白酶、淀粉酶、脂酶、核糖核酸酶等。

　　結(jié)合酶由蛋白質(zhì)部分和非蛋白質(zhì)部分組成，前者稱為酶蛋白(apoenzyme)，決定酶的特異性和高效率;后者稱為輔助因子(cofactor)，決定反應(yīng)的種類和性質(zhì)。兩者結(jié)合形成的復(fù)合物稱為全酶(holoenzyme)，這兩部分對于催化活性都是必需的。

　　酶蛋白有單條肽鏈和多個(gè)亞基組成的。前者稱為單體酶，為數(shù)不多，均為水解酶，如胰蛋白酶、核糖核酸酶、溶菌酶等;多個(gè)相同或不同亞基以非共價(jià)鍵連接的酶稱為寡聚酶，如磷酸化酶a，3-磷酸甘油醛脫氫酶等。

　　細(xì)胞內(nèi)存在著許多由幾種不同功能的酶彼此嵌合形成的多酶復(fù)合體，即多酶體系，它利于一系列反應(yīng)的連續(xù)進(jìn)行，如丙酮酸脫氫酶體系、脂肪酸合成酶復(fù)合體。在多酶體系中，能影響整條代謝途徑方向和速度的酶稱為關(guān)鍵酶，關(guān)鍵酶通常催化單向不平衡反應(yīng)，或者是該多酶體系中催化活性最低的限速酶。

　　(二)酶的輔因子

　　酶的輔助因子指金屬離子或小分子有機(jī)化合物(又稱輔酶與輔基)。

　　1.金屬離子

　　約2/3的酶含有金屬離子，常見的是K+、Na+、Mg2+、Cu2+(Cu+)、Zn2+、Fe2+(Fe3+)等。金屬離子的作用是多方面的：參與酶的活性中心;在酶蛋白與底物之間起橋梁作用;維持酶分子發(fā)揮催化作用所必需的構(gòu)象;中和陰離子，降低反應(yīng)中的靜電斥力。

　　2.輔酶與輔基

　　輔酶與輔基是一些化學(xué)穩(wěn)定的小分子有機(jī)物，是維生素樣的物質(zhì)，參與酶的催化過程，在反應(yīng)中傳遞電子、質(zhì)子或一些基團(tuán)。

　　輔酶與酶蛋白的結(jié)合疏松，可以用透析或超濾方法除去;輔基則與酶蛋白結(jié)合緊密，不能用上述方法除去。一種酶蛋白只能與一種輔助因子結(jié)合成一種特異的酶，但一種輔助因子可以與不同的酶蛋白結(jié)合構(gòu)成多種特異性酶，以催化各種化學(xué)反應(yīng)。

　　維生素(Vitamin)是維持機(jī)體正常生命活動(dòng)所必需的一類小分子有機(jī)物，基本不能在體內(nèi)合成，即使有幾種能自行合成，也因合成量不足而必須從食物中攝取。維生素的需要量及缺乏癥是營養(yǎng)學(xué)的課題。

　　維生素原意是“生命中必不可少的胺”，波蘭學(xué)者凡克把從米糠中提取出治療腳氣病有效的成分命名為維生素，現(xiàn)已發(fā)現(xiàn)13種，按溶解性分為水溶性和脂溶性兩大類。脂溶性維生素以獨(dú)立發(fā)揮作用為主，A、D、E、K具有一些特殊的生理功能。

　　以下8種水溶性的維生素都以輔酶的形式參與結(jié)合酶的組成。也有些本身就是輔酶，如硫辛酸、抗壞血酸。

　　含維生素的輔酶及其主要功能

　　維生素

　　輔酶形式

　　反應(yīng)類型

　　硫胺素(B1)

　　焦磷酸硫胺素(TPP)

　　α-酮酸氧化脫羧反應(yīng)

　　核黃素(B2)

　　黃素單核苷酸(FMN)

　　黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)

　　氧化還原反應(yīng)

　　煙酸或煙酰胺(PP)

　　煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+)

　　煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+)

　　氧化還原反應(yīng)

　　泛酸

　　輔酶A(CoA-SH)

　　?；D(zhuǎn)移反應(yīng)

　　吡哆醇、吡哆醛、吡哆胺(B6)

　　磷酸吡哆醛、磷酸吡哆胺

　　轉(zhuǎn)氨基作用、脫羧作用

　　生物素

　　生物胞素

　　CO2的固定

　　葉酸

　　四氫葉酸

　　一碳單位轉(zhuǎn)移

　　鈷胺素(B12)

　　5'- 脫氧腺苷鈷胺素

　　甲鈷胺素

　　1，2 --氫原子轉(zhuǎn)移

　　甲基轉(zhuǎn)移

　　二、酶的活性部位

　　酶的活性部位(active site)是它結(jié)合底物和將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的區(qū)域，又稱活性中心。它是由在線性多肽鏈中可能相隔很遠(yuǎn)的氨基酸殘基形成的三維小區(qū)(為裂縫或?yàn)榘枷?。酶活性部位的基團(tuán)屬必需基團(tuán)，有二種：一是結(jié)合基團(tuán)，其作用是與底物結(jié)合，生成酶-底物復(fù)合物;二是催化基團(tuán)，其作用是影響底物分子中某些化學(xué)鍵的穩(wěn)定性，催化底物發(fā)生化學(xué)反應(yīng)并促進(jìn)底物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物，也有的必需基團(tuán)同時(shí)有這兩種功能。還有一些化學(xué)基團(tuán)位于酶的活性中心以外的部位，為維持酶活性中心的構(gòu)象所必需，稱為酶活性中心以外的必需基團(tuán)。

　　構(gòu)成酶活性中心的常見基團(tuán)有組氨酸的咪唑基、絲氨酸的羥基、半胱氨酸的巰基等。如絲氨酸蛋白酶家族的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶和彈性蛋白酶，都催化蛋白質(zhì)的肽鍵使之水解，但底物的專一性由它們的底物-結(jié)合部位中氨基酸基團(tuán)的性質(zhì)所決定，與其作用的底物互補(bǔ)。像胰蛋白酶，在它的底物-結(jié)合部位有帶負(fù)電荷的Asp殘基，可與底物側(cè)鏈上帶正電荷的Lys和Arg相互作用，切斷其羧基側(cè);胰凝乳蛋白酶在它的底物-結(jié)合部位有帶小側(cè)鏈的氨基酸殘基，如Gly和Ser，使底物龐大的芳香的和疏水氨基酸殘基得以進(jìn)入，切斷其羧基側(cè);彈性蛋白酶有相對大的Val和Thr不帶電荷的氨基酸側(cè)鏈，凸出在它的底物-結(jié)合部位，阻止了除Ala和Gly小側(cè)鏈以外的所有其他氨基酸。

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　　三、酶原激活

　　沒有活性的酶的前體稱為“酶原”，酶原轉(zhuǎn)變成酶的過程稱為酶原激活。其實(shí)質(zhì)是酶活性部位形成或暴露的過程。一些與消化作用有關(guān)的酶，如胃蛋白酶、胰蛋白酶在最初合成和分泌時(shí)，沒有催化活性。胃蛋白酶原在H+作用下，自N端切下幾個(gè)多肽碎片，形成酶催化所需的空間結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)化為胃蛋白酶。胰蛋白酶原隨胰液進(jìn)入小腸時(shí)被腸激酶激活，自N端切除一個(gè)6肽，促使酶的構(gòu)象變化，形成活性中心，轉(zhuǎn)變成有活性的胰蛋白酶。

　　酶原的生物合成和酶原激活一般不在同一組織、細(xì)胞或細(xì)胞器中進(jìn)行。酶原的激活具有重要的生理意義，不僅保護(hù)細(xì)胞本身不受酶的水解破壞，而且保證酶在特定的部位與環(huán)境中發(fā)揮催化作用。

　　四、同工酶、變構(gòu)酶、抗體酶

　　(一)同工酶(isozymes)

　　具有不同的分子形式但卻催化相同的化學(xué)反應(yīng)的一組酶稱為同工酶。1959年發(fā)現(xiàn)的第一個(gè)同工酶是乳酸脫氫酶(LDH)，它在NADH存在下，催化丙酮酸的可逆轉(zhuǎn)化生成乳酸。它是一個(gè)寡聚酶，由兩種不同類型的亞基組成5種分子形式：H4、H3M、H2M2、HM3、M4，它們的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和電泳行為不同，但催化同一反應(yīng)，因?yàn)樗鼈兊幕钚圆课辉诮Y(jié)構(gòu)上相同或非常相似。M亞基主要存在骨骼肌和肝臟，而H亞基主要在心肌。心肌梗死的情況可通過血液LDH同工酶的類型的檢測確定。

　　(二)變構(gòu)酶(allosteric enzyme)

　　變構(gòu)酶又稱別構(gòu)酶，是一類調(diào)節(jié)代謝反應(yīng)的酶。一般是寡聚酶，酶分子有與底物結(jié)合的活性部位和與變構(gòu)劑非共價(jià)結(jié)合的調(diào)節(jié)部位，具有變構(gòu)效應(yīng)。引起變構(gòu)效應(yīng)的物質(zhì)稱為變構(gòu)效應(yīng)劑。降低酶活性的稱變構(gòu)抑制劑或負(fù)效應(yīng)物;反之，稱為變構(gòu)激活劑或正效應(yīng)物。變構(gòu)酶與血紅蛋白一樣，存在著協(xié)同效應(yīng)。

　　變構(gòu)酶催化的反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系常呈S形曲線，這和非調(diào)節(jié)酶的動(dòng)力學(xué)曲線——雙曲線不同。變構(gòu)酶多為限速酶。在多酶體系，限速酶一般位于代謝途徑的起點(diǎn)或分支點(diǎn)上，對控制反應(yīng)總速度起關(guān)鍵作用。如異檸檬酸脫氫酶就是一個(gè)變構(gòu)酶，是三羧酸循環(huán)的關(guān)鍵酶，NAD+、ADP和檸檬酸是該酶的變構(gòu)激活劑，而NADH和ATP是變構(gòu)抑制劑。

　　(三)抗體酶(abzyme)

　　既是抗體又具有催化功能的蛋白質(zhì)稱為“抗體酶或催化性抗體”，其本質(zhì)是免疫球蛋白，但是在易變區(qū)賦予了酶的屬性。1986年科學(xué)家根據(jù)過渡態(tài)理論和免疫學(xué)原理，運(yùn)用單克隆抗體技術(shù)成功地制備了具有酶活性的抗體。這加深了人們對酶作用原理的理解，而且在臨床醫(yī)學(xué)及制藥業(yè)等方面有很好的應(yīng)用。

　　第三節(jié) 酶的作用機(jī)制

　　一、酶的催化本質(zhì)

　　現(xiàn)代化學(xué)反應(yīng)速度理論是過渡態(tài)理論。在一個(gè)化學(xué)反應(yīng)體系中，反應(yīng)物從“初態(tài)” 到“過渡態(tài)”，轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物即到達(dá)“終態(tài)”。“過渡態(tài)”是底物分子被激活的不穩(wěn)定態(tài)，不同于反應(yīng)中間物，它具有最高能量，又處在一個(gè)短暫的分子瞬間，某些化學(xué)鍵正在斷裂和形成并達(dá)到能生成產(chǎn)物或再返回生成反應(yīng)物的程度。

　　酶催化的反應(yīng)速度快是降低反應(yīng)的能壘，即降低底物分子所必須具有的活化能。催化和非催化反應(yīng)，其反應(yīng)物和產(chǎn)物間總的標(biāo)準(zhǔn)自由能差是一樣的。

　　二、中間產(chǎn)物學(xué)說和誘導(dǎo)契合學(xué)說

　　酶的作用機(jī)制包含酶如何同底物結(jié)合以及怎樣加快反應(yīng)速度兩個(gè)內(nèi)容。

　　20世紀(jì)初和40年代，科學(xué)家就提出了酶-底物復(fù)合物的形成和過渡態(tài)概念，即E+S→ ES → E+P。酶和底物形成中間產(chǎn)物的學(xué)說已為實(shí)驗(yàn)所證實(shí)，且分離到若干種ES結(jié)晶。

　　已有兩種模型解釋酶如何結(jié)合它的底物。1894年Fischer提出鎖和鑰匙模型，底物的形狀和酶的活性部位彼此相適合，這是一種剛性的和固定的組合。1958年Koshland提出誘導(dǎo)契合模型，底物的結(jié)合在酶的活性部位誘導(dǎo)出構(gòu)象變化;酶也可使底物變形，迫使其構(gòu)象近似于它的過渡態(tài)。這種作用是相互誘導(dǎo)、相互變形、相互適應(yīng)的柔性過程。

　　酶的誘導(dǎo)契合

　　三、影響酶催化效率的因素

　　酶促反應(yīng)高效率的原因常常是多種催化機(jī)制的綜合應(yīng)用，除酶-底物結(jié)合的誘導(dǎo)契合假說外，還有：

　　(一)鄰近效應(yīng)與定向排列

　　在兩個(gè)以上底物參與的反應(yīng)中，由于酶的作用，底物被聚集到酶分子表面，彼此相互靠近并形成正確的定向關(guān)系，大大提高了底物的局部濃度，底物被催化的部位定向地對準(zhǔn)酶的活性中心，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)，從而大大提高催化效率。

　　(二) 多元催化

　　酶分子中含有多種不同功能基團(tuán)，如氨基、羧基、巰基、酚羥基、咪唑基等。既可作質(zhì)子供體，又可作質(zhì)子受體，使同一酶分子?？善饛V義酸催化和堿催化;即可起親核催化，又可起親電子催化。這些因素并不是在所有的酶中同時(shí)都一樣的起作用，對不同的酶起主要作用的因素不完全相同。

　　第四節(jié) 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)的速率和影響此速率的各種因素的科學(xué)。

　　一、酶反應(yīng)速度的測量

　　反應(yīng)的速率也稱速度(velocity)，是以單位時(shí)間內(nèi)反應(yīng)物或生成物濃度的改變來表示。測定酶反應(yīng)速度時(shí)，一般要求非常高的底物濃度以使實(shí)驗(yàn)測定的起始反應(yīng)速率與酶濃度成正比。以產(chǎn)物的生成量對時(shí)間作圖，繪制反應(yīng)過程曲線，不同時(shí)間的反應(yīng)速度就是時(shí)間為不同值時(shí)曲線的斜率。通常采用反應(yīng)的初速度Vo，即以零時(shí)點(diǎn)為起點(diǎn)作一與曲線的線性部分相切的直線，這一直線的斜率即等于Vo，這可以避免底物濃度因被消耗而相對降低以及反應(yīng)物堆積等因素對反應(yīng)速度的抑制作用。(產(chǎn)物出現(xiàn)的速率或底物消失速率可根據(jù)特殊波長下吸收光的變化用分光光度計(jì)測定。)

　　二、酶濃度對反應(yīng)速度的影響

　　當(dāng)研究某一因素對酶促反應(yīng)速度的影響時(shí)，體系中的其他因素保持不變，而只變動(dòng)所要研究的因素。

　　當(dāng)?shù)孜餄舛冗h(yuǎn)大于酶濃度時(shí)，酶促反應(yīng)速度與酶濃度的變化成正比。

　　三、底物濃度對酶反應(yīng)速度的影響

　　(一)米-曼氏方程式

　　1913年，Michaelis和Menten根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說進(jìn)行數(shù)學(xué)推導(dǎo)，得出V與[S]的數(shù)學(xué)方程式，即米-曼氏方程式。1925年Briggs和Haldane提出穩(wěn)態(tài)理論，對米氏方程做了一項(xiàng)重要的修正。

　　底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響呈雙曲線。當(dāng)?shù)孜餄舛容^低時(shí)，V與[S]呈正比關(guān)系(一級反應(yīng));隨著[S]的增高，V的增加逐步減慢(混合級反應(yīng));增到一定程度，V不再增加而是趨于穩(wěn)定(零級反應(yīng))。

　　當(dāng)[S]<< Km 時(shí)，v = Vmax [S] /Km，反應(yīng)速度與底物濃度成正比;當(dāng)[S]>> Km 時(shí) ，v≌Vmax，反應(yīng)速度達(dá)到最大速度，再增加[S]也不影響V。

　　(二)Km的意義

　　1.當(dāng)V/v =2時(shí), Km =[S] , Km是反應(yīng)速率v等于最大速率V一半時(shí)的底物濃度，單位為摩爾/升(mol/L)。

　　2.Km =K2+K3/K1，當(dāng)K2>> K3時(shí)，Km值可用來表示酶對底物的親和力。Km值越小，酶與底物的親和力越大;反之，則越小。

　　3.Km是酶的特征性常數(shù)，它只與酶的結(jié)構(gòu)和酶所催化的底物有關(guān)，與酶濃度無關(guān)。

　　Km和Vmax可用圖解法根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)測出。通過測定在不同底物濃度下的Vo，再用1/Vo對1/[S]的雙倒數(shù)作圖，又稱Lineweaver-BurK作圖法，即取米氏方程式倒數(shù)形式。

　　四、pH對反應(yīng)速度的影響

　　每一種酶只能在一定限度的pH范圍內(nèi)才表現(xiàn)活力，酶表現(xiàn)最大活力時(shí)的pH稱為酶的最適pH。最適pH的微小偏離可使酶活性部位的基團(tuán)離子化發(fā)生變化而降低酶的活性，較大偏離時(shí)，維護(hù)酶三維結(jié)構(gòu)的許多非共價(jià)鍵受到干擾，導(dǎo)致酶蛋白的變性。

　　酶的最適pH不是固定的常數(shù)，受酶的純度、底物的種類和濃度、緩沖液的種類和濃度等的影響。一般酶的最適pH在4~8之間，植物和微生物體內(nèi)的酶最適pH多在4.5~6.5,而動(dòng)物體內(nèi)的最適pH多在6.5~8，多在6.8左右。但也有例外，如胃蛋白酶最適pH為1.9，胰蛋白酶的最適pH為8.1, 肝精氨酸酶的最適pH為9.0。Vo對pH的關(guān)系圖形是鐘形曲線。

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2017年臨床助理醫(yī)師資格大綱—生物化學(xué)

臨床助理醫(yī)師考試生物化學(xué)歷年高頻考點(diǎn)匯總

臨床執(zhí)業(yè)(助理)醫(yī)師考試生物化學(xué)重要知識點(diǎn)歸納|生物化學(xué)必背知識點(diǎn)

臨床執(zhí)業(yè)助理醫(yī)師考試生物化學(xué)歷年重要知識點(diǎn)歸納

　　五、溫度對反應(yīng)速度的影響

　　溫度對Vo關(guān)系的圖形是一條曲線，它可清楚地表示出最適溫度。多數(shù)哺乳動(dòng)物的酶最適溫度在37℃左右，植物體內(nèi)酶的最適溫度在50~60℃。也有些微生物的酶適應(yīng)在高溫或低溫下工作。溫度從兩方面影響酶促反應(yīng)速率，是升高溫度提高反應(yīng)速率和酶遇熱易變性失活兩個(gè)相反效應(yīng)間的平衡。

　　六、激活劑對反應(yīng)速度的影響

　　凡能使酶由無活性變?yōu)橛谢钚曰蚴姑富钚栽黾拥奈镔|(zhì)稱為酶的激活劑(activator)。必需激活劑常是金屬離子，如Mg2+、K+、Mn2+等, Mg2+是多種激酶和合成酶的必需激活劑;非必需激活劑是有機(jī)化合物和Cl-等，如膽汁酸鹽是胰脂肪酶，Cl-是唾液淀粉酶的非必需激活劑。

　　七、抑制劑對反應(yīng)速度的影響

　　使酶活性下降而不導(dǎo)致酶變性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。抑制劑作用有可逆和不可逆抑制兩類。以可逆抑制最為重要。

　　(一) 不可逆抑制作用

　　這類抑制劑通常以共價(jià)鍵與酶活性中心上的必需基團(tuán)相結(jié)合，使酶失活，一般不能用透析、超濾等物理方法去除。這類抑制作用可用某些藥物解毒，使酶恢復(fù)活性。如農(nóng)藥敵百蟲、敵敵畏、1059等有機(jī)磷化合物能特異地與膽堿酯酶活性中心的絲氨酸羥基結(jié)合，使酶失活，導(dǎo)致乙酰膽堿不能水解而積存。迷走神經(jīng)興奮呈現(xiàn)中毒狀態(tài)。解磷定(PAM)可解除有機(jī)磷化合物對羥基酶的抑制作用，顯然這類解毒藥物和有機(jī)磷農(nóng)藥結(jié)合的強(qiáng)度大于和酶結(jié)合。重金屬鹽引起的巰基酶中毒，可用絡(luò)合劑或加入其他過量的巰基化合物，如二巰基丙醇(BAL)來解毒。

　　(二) 可逆抑制作用

　　這類抑制劑通常以非共價(jià)鍵與酶可逆性結(jié)合，使酶活性降低或失活，采用透析、超濾的方法可去除抑制劑，恢復(fù)酶活性。可逆抑制有競爭、非競爭、反競爭3種類型，以競爭性抑制研究的最多。三種作用的共同點(diǎn)是因Km和Vmax值的變化導(dǎo)致酶促反應(yīng)初速度下降。競爭性抑制劑的結(jié)構(gòu)與底物類似，且在酶的同一部位(活性中心)和酶結(jié)合，僅在加大底物濃度時(shí)才逐漸抵消，顯然Km值要增加，Vmax不變。非競爭性抑制劑不直接影響酶與底物的結(jié)合，酶同時(shí)和二者結(jié)合生成的中間產(chǎn)物是三元復(fù)合物，也無正常產(chǎn)物生成，所以Km不變，而Vmax減小。反競爭抑制劑促進(jìn)酶與底物的結(jié)合，形成的三元復(fù)合物也不能形成正常產(chǎn)物，所以Km變小，Vmax也變小。

　　藥物是酶的抑制劑。競爭性抑制原理應(yīng)用范例是磺胺藥的研制?；前匪幒图?xì)菌合成葉酸所需的對氨基苯甲酸僅一個(gè)碳原子之別(變成了S)，使細(xì)菌的葉酸不能正常合成，導(dǎo)致細(xì)菌的核苷酸合成受阻而死亡。而人以攝入葉酸為主，故磺胺藥對人的核酸合成無影響。

　　第五節(jié) 酶的制備和應(yīng)用

　　一、酶的制備

　　酶可以從動(dòng)物、植物、微生物等各種原料中提取或用微生物發(fā)酵法生產(chǎn)酶制劑。酶在生物體內(nèi)與大量其他物質(zhì)共同存在，含量很少，又是有催化活性蛋白質(zhì)，除了采用分離純化蛋白質(zhì)的一般方法，如鹽析、有機(jī)溶劑沉淀、吸附、凝膠過濾、超離心法外，還要注意防止強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、高溫和劇烈攪拌等，以避免酶活力的損失。

　　胞內(nèi)酶和胞外酶的提取在處理方法上有所不同。胞內(nèi)酶需要先用搗碎、砂磨、凍融、或自溶等方法將細(xì)胞破壞，然后再用適當(dāng)?shù)姆蛛x純化技術(shù)提出。

　　酶的活力(activity)就是酶加快其所催化的化學(xué)反應(yīng)速度的能力。一般用催化反應(yīng)的起始速率(Vo)表示，Vo的單位是微摩爾/分，也可用國際單位(U)和“開特”(Kat)表示。1分鐘內(nèi)催化1微摩爾的作用物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的酶量為1U;1秒鐘內(nèi)催化1摩爾的作用物轉(zhuǎn)變成產(chǎn)物的酶量為1Kat。1微摩爾/分=1U=16.67nKat(1Kat=6×107U)。

　　比較酶制劑的純度可用比活力(specific activity)，即每毫克蛋白質(zhì)中所含的U數(shù)。

　　二、酶的應(yīng)用

　　早在19世紀(jì)末，就有酶制劑的商品生產(chǎn)，目前已有1千多種，在工業(yè)、農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥以及科學(xué)研究中日益發(fā)揮它的巨大作用。

　　例如淀粉酶用于紡織品的退漿，可節(jié)約大量的堿并提高棉布的質(zhì)量。處理飼料以增加其營養(yǎng)價(jià)值。脂肪酶用于食品增香、羊毛洗滌。蛋白酶用于皮革業(yè)的脫毛、蠶絲脫膠、肉類嫩化、酒類澄清、洗滌劑去污等。葡萄糖異構(gòu)酶用來制造果糖漿，葡糖氧化酶用來除去罐頭中殘余的氧。

　　酶可作為試劑用于臨床檢驗(yàn)，如酶聯(lián)免疫測定;作為藥物用于臨床治療，如胃蛋白酶、胰蛋白酶助消化，鏈激酶、尿激酶治療血栓的形成;基因工程中應(yīng)用各種限制性核酸內(nèi)切酶進(jìn)行科研和生產(chǎn)。

　　酶的開發(fā)和利用是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要內(nèi)容。1971年命名了酶工程(enzyme engineering)，這是把酶學(xué)原理與化學(xué)工程技術(shù)及基因重組技術(shù)相結(jié)合而形成的新型應(yīng)用技術(shù)。酶工程可分為化學(xué)酶工程和生物酶工程。前者指天然酶、化學(xué)修飾酶、固定化酶及人工模擬酶的研究和生產(chǎn);后者指克隆酶、突變酶和合成新酶等內(nèi)容的研究和應(yīng)用。

　　例題：

　　1、酶的活性中心是指：(　D 　)

　　A.酶分子上含有必需基團(tuán)的肽段 B.酶分子與底物結(jié)合的部位

　　C.酶分子與輔酶結(jié)合的部位 D.酶分子發(fā)揮催化作用的關(guān)鍵性結(jié)構(gòu)區(qū)

　　E.酶分子有絲氨酸殘基、二硫鍵存在的區(qū)域

　　2、酶催化作用對能量的影響在于：(　B 　)

　　A.增加產(chǎn)物能量水平 B.降低活化能 C.降低反應(yīng)物能量水平

　　D.降低反應(yīng)的自由能 E.增加活化能

　　3、競爭性抑制劑作用特點(diǎn)是：(　B 　)

　　A.與酶的底物競爭激活劑 B.與酶的底物競爭酶的活性中心

　　C. 與酶的底物競爭酶的輔基 D.與酶的底物競爭酶的必需基團(tuán);

　　E. 與酶的底物競爭酶的變構(gòu)劑