临床执业医师考试生物化学考试辅导：酶

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　　知识点三：酶

　　1.酶的催化作用(重要考点)

　　1.1.酶的分子结构与催化作用

　　酶是由活细胞产生，能在体内外对其底物起催化作用的一类蛋白质。

　　体内多数酶类属于结合蛋白质的酶类，分为两部分，蛋白质部分称为酶蛋白(决定酶反应特异性)，非蛋白质部分称辅助因子(参与酶蛋白的催化反应)据结合强弱分为辅基和辅酶。

　　酶分子中与酶活性有关的化学基团称为必须基团，而必须基团在空间位置上相对集中形成的特定空间结构区域，是酶发挥催化作用的关键部位，称为酶的活性中心。

　　1.2.酶促反应的特点(高效性、专一性、不稳定性、可调控性)

　　酶是一类生物催化剂，遵循一般催化剂的基本规律(例：反应前后质量不变，只能加速而不能改变反应)。由于酶的化学本质是蛋白质，因而具有一些独特的催化性质：①酶能显著地降低反应活化能，具有极高的催化效率。②每种酶都选择性地催化一种或一类化合物，具有高度的特异性;③酶是蛋白质，其空间结构可受到各种理化因素的影响以致改变酶的催化活性，所以酶具有高度的不稳定性;④ 酶促反应受多种因素调控以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。

　　1.3.酶-底物复合物

　　酶在发挥催化作用前，需与底物密切结合。这种结合是酶与底物结构的相互诱导、相互形变、相互适应的过程(诱导契合学说)，从而形成酶-底物复合物。

　　2.辅酶与酶辅助因子

　　除了单纯由氨基酸残基形成的单纯蛋白质作为酶以外，更多的酶需要辅助因子参与作用，通常被称为结合酶，其中酶的蛋白质部分称为酶蛋白。根据辅助因子与酶蛋白结合成全酶的牢固程度，又分为辅酶和辅基两类。辅酶为结构复杂的小分子有机物，通过非共价键与酶蛋白疏松结合，可用透析、超滤等方法而分离;辅基则常以共价键与酶蛋白牢固结合，不易与酶蛋白分离。除了上述辅酶外，酶辅助因子主要是各种金属离子，如zn2+、fe2+、cu2+、mn2+、 ca2+、mg2+、na2+和k+等。

　　2.1.维生素与辅酶的关系

　　维生素可分为水溶性及脂溶性两大类。水溶性维生素中有多种b族维生素，在体内参与辅酶的组成。

　　常见辅酶所含b族维生素非常重要

　　脂溶性的维生素k，在体内还原后，作为凝血因子?、?、?、?等蛋白质中谷氨酸-γ-羧化酶的重要辅助因子。

　　2.2.辅酶作用

　　辅酶及辅助因子，在酶促反应中起着传递电子、原子或某些化学基团的作用。各种辅酶的结构中都具有某种能进行可逆变化的基团，起到转移各种化学基团的作用。在氧化还原酶中依赖辅酶分子中的烟酰胺或核黄素发挥其转氢作用。在转氨基酶分子中，吡哆醛起到转移氨基的作用。

　　2.3.金属离子作用

　　酶的重要组成成分，能与酶及底物形成各种形式的三元络合物，不仅保证了酶与底物的正确定向结合，而且金属离子还可作为催化基团，参与各种方式的催化作用。

　　3.酶促反应动力学

　　主要研究酶催化反应的过程与速率，以及各种影响酶催化速率的因素。

　　3.1.km和vmax的概念

　　在酶促反应中，底物浓度与反应速度为矩形双曲线的关系。底物浓度很低时，反应速度随底物浓度增加而上升，成直线比例;而当底物浓度继续增加时，反应速度上升的趋势逐渐缓和;一旦底物浓度达到相当高时，反应速度不再上升，达到极限最大值，称最大反应速度(vmax)。根据中间产物学说，推导出米氏方程式(v=vmax[s]/km+[s](底物浓度))从数学上显示底物浓度和反应速度的关系，其中的km值为一常数，表示酶蛋白分子与底物的亲和力，km 值是酶的特征性常数之一，在一定程度上代表酶的催化效率，在数值上等于酶促反应速度达到最大反应速度1/2时的底物浓度。一种酶能催化不同底物时就有不同的km值，其中km值最小的底物一般认为是该酶的天然底物或最适底物。

　　3.2.最适ph和最适温度

　　酶反应溶液的ph可影响酶分子特别是活性中心的必需基团的解离程度、底物和辅酶的解离程度以及酶与底物的结合，以致影响酶的反应速度。在其他条件恒定的情况下，能使酶促反应速度达最大值时的ph，称为酶的最适ph。大部分体内酶的最适ph在7.4左右。(例外的是胃蛋白酶的最适ph是 1.5～2.5，这就是胃酸缺乏会出现消化不良症状的原因之一。)

　　温度对酶促反应速度有双重影响，化学反应的速度随温度增加而加快，但酶是蛋白质，可随温度的升高而变性。当温度既不过高以引起酶的变性，也不过低以抑制反应速度时，酶促反应的速度最快，此时的温度即为酶的最适温度。体内酶的最适温度一般在37℃左右。

　　4.抑制剂对酶促反应的抑制作用

　　能减弱或者停止酶的作用的物质称为酶的抑制剂 ,多为与酶的活性中心内、外的必须基团结合，抑制酶的催化活性。

　　4.1.不可逆抑制作用

　　不可逆抑制作用抑制剂一般为非生物来源，它们与酶共价结合破坏了酶与底物结合或酶的催化功能。抑制剂与酶共价结合，不能用简单的透析、稀释等物理方法除去抑制作用。

　　4.2.可逆抑制作用

　　(1)竞争性抑制作用 竞争性抑制剂的结构与底物相似，能与底物竞争酶的结合位点，所以称竞争性抑制作用。抑制剂与底物竞争酶的结合位点的能力取决于两者的浓度。增加底物浓度可以减少竞争性抑制的作用，很多药物都属酶的竞争性抑制剂(如磺胺类药物)。此种抑制表现为vmax不变，但km值变大。

　　(2)非竞争性抑制作用 抑制剂与酶活性中心外带的必须基团结合而不影响底物与酶的结合，二者在酶分子上结合位点不同，形成的酶-底物-抑制剂复合物不能释放产物，不能因增加底物浓度而消除抑制，故称非竞争性抑制。此种抑制表现为vmax值减小，而km值不变。

　　(3)反竞争性抑制 抑制剂只与酶-底物复合物结合，不与游离的酶结合。此种抑制表现为vmax值减小，而km值变小。

　　5.酶活性的调节(较少考到)

　　分为酶活性调节及酶含量调节两方面。

　　5.1.别构调节

　　一些小分子物质能与酶的调节部位或亚基以非共价键相连，使酶的空间构象发生改变，从而使酶的活性发生改变，这种被调节的酶称为别构酶，这种调节方式称为别构调节。别构抑制是最常见的别构效应。

　　5.2.共价修饰

　　有些酶，尤其是一些限速酶，在细胞内其他酶的作用下，其结构中某些特殊基团进行可逆的共价修饰，从而快速改变该酶活性，调节某一多酶体系的代谢通路，称为共价修饰调节。最常见的共价修饰是磷酸化修饰。

　　化学修饰调节主要以放大效应调节代谢强度为主要作用，而别构调节大多以影响关键酶使代谢发生方向性的变化。二者作用相辅相成。

　　5.3.酶原激活

　　在细胞内合成及初分泌时，没有活性的酶称为酶原。在一定的条件下，可转变成有活性的酶，此过程称为酶原激活。

　　酶原激活的生理意义在于①避免细胞本身的蛋白质受蛋白酶的水解破坏②使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢的正常进行(例:急性胰腺炎)。

　　5.4.同工酶概念

　　同一种属中，酶分子结构组成不同，但能催化同一种化学反应的一组酶，称为同工酶。同工酶的理化性质和生物学功能均可有所差异。如乳酸脱氢酶 (ldh)由h和m亚基组成的四聚体，以不同的比例组成5种同工酶，即ldh1(h4)、ldh2(h3m)、ldh3(h2m2)、ldh4(hm3) 和ldh5(m4)。心肌中富有ldh1。当心肌损害时，血清中ldh1的浓度就会上升，这是心肌损害的重要辅助诊断指标之一。

　　6.核酶(较少考到)

　　核酶是具有催化活性的rna。意义：①生命起源，核酸与蛋白质的先后问题②核酶具有内切酶活性，可以切割特定的基因转录产物。

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