酶

　　酶（enzyme）由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂。大多数由蛋白质组成（少数为RNA）。能在机体中十分温和的条件下，高效率地催化各种生物化学反应，促进生物体的新陈代谢。生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和生殖都是酶促反应过程。酶是细胞赖以生存的基础。细胞新陈代谢包括的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。如哺乳动物的细胞就含有几千种酶。它们或是溶解于细胞液中，或是与各种膜结构结合在一起，或是位于细胞内其他结构的特定位置上。这些酶统称胞内酶；另外，还有一些在细胞内合成后再分泌至细胞外的酶──胞外酶。酶催化化学反应的能力叫酶活力（或称酶活性）。酶活力可受多种因素的调节控制，从而使生物体能适应外界条件的变化，维持生命活动。没有酶的参与，新陈代谢只能以极其缓慢的速度进行，生命活动就根本无法维持。例如食物必须在酶的作用下降解成小分子，才能透过肠壁，被组织吸收和利用。在胃里有胃蛋白酶，在肠里有胰脏分泌的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等。又如食物的氧化是动物能量的来源，其氧化过程也是在一系列酶的催化下完成的。

　　酶与无机催化剂比较：
　　（1）相同点：1）改变化学反应速率，本身几乎不被消耗；2）只催化已存在的化学反应；3）加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点；4）降低活化能，使化学反应速率加快。5）都会出现中毒现象。
　　（2）不同点，即酶的特性：1、高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快；2、专一性：一种酶只能催化一种或一类底物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽；3、多样性：酶的种类很多，大约有4000多种；4、温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的。5、活性可调节性：包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等。
　　一般来说，动物体内的酶最适温度在35到40摄氏度之间，植物体内的酶最适温度在40-50摄氏度之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有得酶最适温度可高达70摄氏度。动物体内的酶最适PH大多在6.5-8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适PH为1.5，植物体内的酶最适PH大多在4.5-6.5之间。

一、生物催化剂 

（一）酶　

酶是由活细胞产生的具有催化功能的蛋白质，它是最主要的生物催化剂。酶所催化的化学反应称为酶促反应。在酶促反应中被酶催化的物质叫底物（substrate，S）；经酶催化所产生的物质叫产物（product，P）；酶所具有的催化能力称为酶的“活性”，如果酶丧失催化能力称为酶失活。　

1926年Sumner首次从刀豆中提取脲酶结晶并率先提出酶的化学本质是蛋白质。到目前为止，纯化和结晶的酶已超过2000余种。根据酶的化学组成成分不同，可将其分为单纯酶（simple enzyme）和结合酶（conjugated enzyme）两类。　

1．  单纯酶 　

 这类酶的基本组成单位仅为氨基酸，通常只有一条多肽链。它的催化活性仅仅决定于它的蛋白质结构。如淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等均属于单纯酶。　

2．  结合酶 　

 这类酶由蛋白质部分和非蛋白质部分组成，前者称为酶蛋白（apoenzyme），后者称为辅助因子（cofactor）。酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称为全酶（holoenzyme）。只有全酶才有催化作用。酶蛋白在酶促反应中起着决定反应特异性的作用，辅助因子则决定反应的类型，参与电子、原子、基团的传递。 

辅助因子的化学本质是金属离子或小分子有机化合物，按其与酶蛋白结合的紧密程度不同可分为辅酶（coenzyme）与辅基（prosthetic group）。辅酶与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。辅基则与酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超滤将其除去。B族维生素是形成体内结合酶辅酶或辅基的重要成分。　

（二）核酶

1982年，Thomas Cech从四膜虫rRNA前体的加工研究中首先发现rRNA分子在没有任何蛋白质的存在下发生了自我催化的剪接反应，90年代H.F.Noller证明大肠杆菌的23SrRNA具有催化肽键形成的作用，此后更多的证据表明，某些RNA分子有固有的催化活性。这种具有催化作用的RNA被称为核酶或催化性RNA（catalytic RNA）。　

核酶的发现一方面推动了对于生命活动多样性的理解，另外在医学上也有其特殊的用途。由于核酶结构的阐明，可以用人工合成的小片段RNA，使其结合在有害RNA（病毒RNA，癌基因mRNA等）上，将其特异性降解。这一思路已经在实验中获得成功，针对HIV（人类免疫缺陷病毒）的核酶在美国和澳大利亚已进入临床试验。理论上讲，核酶几乎可以被广泛用来尝试治疗所有基因产物有关的疾病。　

（三）脱氧核酶　

最初发现的核酶都是RNA分子，后来证实人工合成的具有类似结构的DNA分子也具有特异性降解RNA的作用。相对应于催化性RNA，具有切割RNA作用的DNA分子称为脱氧核酶或催化性DNA（catalytic DNA）。由于DNA分子较RNA稳定，而且合成成本低，因此在未来的治疗药物发展中可能具有更广泛的前景。目前尚未发现天然存在的催化性DNA。 

二、酶的催化作用特点 

酶是生物催化剂，既有与一般催化剂相同的催化性质，又有一般催化剂所没有的生物大分子的特征。酶与一般催化剂一样，只能催化热力学允许的化学反应，缩短达到化学平衡的时间，而不改变平衡点。酶作为催化剂在化学反应的前后没有质和量的改变，微量的酶就能发挥较大的催化作用。因为酶是蛋白质，所以又具有其独特的催化特点：　

1．高度的催化效率　

    酶的催化效率比无催化剂的自发反应速度高108～1020倍，比一般催化剂的催化效率高107～1013倍。这种高度加速的酶促反应机制，主要是因为大幅度降低了反应的活化能(activation energy)。　

2．高度的特异性?

酶对其所催化的底物和催化的反应具有较严格的选择性，常将这种选择性称为酶的特异性或专一性(specificity)。根据酶对底物选择的严格程度不同，酶的特异性通常分为以下三种：　

(1)绝对特异性(absolute specifictity)：有的酶只能催化一种底物发生一定的反应，称为绝对特异性。如脲酶只能催化尿素水解成NH3和CO2，而不能催化甲基尿素水解。　

(2)相对特异性(relative specificity)：一种酶可作用于一类化合物或一种化学键，这种不太严格的特异性称为相对特异性。如脂肪酶不仅水解脂肪，也能水解简单的酯类。　

(3)立体异构特异性(stereopecificity)：酶对底物的立体构型的特异要求，称为立体异构特异性。如L-乳酸脱氢酶的底物只能是L型乳酸，而不能是D型乳酸。?　

3．酶活性的可调节性?

物质代谢在正常情况下处于错综复杂、有条不紊的动态平衡中。酶活性的调节作用是维持这种平衡的重要环节。通过各种调控方式，例如，酶的生物合成的诱导和阻遏、酶的化学修饰、酶的变构调节以及神经体液因素的调节等，改变酶的催化活性，以适应生理功能的需要，促进体内物质代谢的协调统一，保证生命活动的正常进行。?

4．酶活性的不稳定性?

酶是蛋白质，酶促反应要求一定的pH、温度等温和的条件，强酸、强碱、有机溶剂、重金属盐、高温、紫外线、剧烈震荡等任何使蛋白质变性的理化因素都可使酶变性而失去其催化活性。　 

三、酶的活性中心与催化作用机理 

（一）  酶的活性中心　

组成酶分子的氨基酸中有许多化学基团，如-NH2、-COOH、-SH、-OH等，但这些基团并不都是与酶活性有关。其中那些与酶的活性密切相关的基团称为酶的必需基团（essential group）。这些必需基团在一级结构上可能相距很远，但在空间结构上彼此靠近，形成一个能与底物特异地结合并将底物转变为产物的特定空间区域，这一区域称为酶的活性中心（active center）。对结合酶来说，辅酶或辅基也参与酶活性中心的组成。　

酶活性中心内的必需基团分两种：能直接与底物结合的必需基团称为结合基团（binding group），影响底物中某些化学键的稳定性，催化底物发生化学变化的必需基团称为催化基团（catalytic group）。还有一些必需基团虽然不参加活性中心的组成，但却为维持酶活性中心应有的空间构象所必需，这些基团是酶活性中心外的必需基团。

酶的活性中心往往位于酶分子表面或凹陷处，是酶催化作用的关键部位。不同的酶有不同的活性中心，故对底物有高度的特异性。形成或暴露酶的活性中心，可使无催化活性的酶原转变成具有催化活性的酶。相反，酶的活性中心一旦被其它物质占据或某些理化因素使酶的空间结构破坏，酶则丧失催化活性。　

（二）   酶的催化作用机理　

酶和化学催化剂都能降低反应的活化能，但酶比一般化学催化剂降低活化能作用要大得多，故表现为酶作用的高度催化效率。

例如，反应:   H2O2+ H2O2→2H2O+O2??

    在无催化剂时，需活化能75.6KJ/mol；胶体钯催化时，需活化能49KJ/mol；过氧化氢酶催化时，仅需活化能8.4KJ/mol。

酶能大幅度降低反应活化能的原因是：　

1． 酶能与底物形成中间复合物　

酶催化底物反应时，首先酶的活性中心与底物结合生成酶－底物复合物，此复合物再进行分解而释放出酶，同时生成一种或数种产物，此过程可用下式表示： E+S—→ES—→E+P　

上式中E代表酶，S代表底物，ES代表酶底复合物，P代表反应产物。ES的形成，改变了原来反应的途径，大幅度降低了反应活化能，从而使反应加速。?

2． 趋近效应和定向效应?

酶与底物形成复合物后，使底物与底物（如双分子反应）之间，酶的催化基团与底物之间结合于同一分子而使有效浓度得以极大地升高，从而使反应速度大大增加，这种效应称为趋近效应。趋近效应使酶活性中心处的底物浓度急剧增高，从而增加底物分子的有效碰撞。酶还能使靠近活性中心处的底物分子的反应基团与酶的催化基团取得正确定向，这就是定向作用。定向作用提高了酶与底物反应的适宜时机，从而降低了反应活化能，加快了反应速度。 

3.“变形”与“契合”?

酶与底物接触后，酶在底物的诱导下其空间构象发生变化，另一方面底物也因某些敏感键受力而发生“变形”，酶构象的改变与底物的变形，使两者彼此互补“契合”，导致底物分子内部产生张力，受牵拉力影响底物化学键易断裂，容易反应。? 

4． 酸碱催化作用　

酶的活性中心具有某些氨基酸残基的R基团，这些基团有许多是酸碱功能基团（如氨基、羧基等）它们在体液条件下，往往是良好的质子供体或受体，极有利于进行酸碱催化作用，从而提高酶的催化效能。　

5． 共价催化作用?

某些酶能与底物形成极不稳定的、共价结合的ES复合物，这些复合物极易变成过渡态，从而降低反应的活化能，加速化学反应速度。　

结合酶由两部分构成：酶蛋白+辅酶（或辅基）。其中辅酶（基）通常结合于酶的活性中心，酶蛋白的活性中心形状决定了什么样的底物可以与之结合，而存在于活性中心的辅酶（基）则对底物进行电子、原子或基团转移。即辅酶（基）决定了化学反应的性质和类型，因此，酶的辅助因子（辅酶、辅基）在酶促反应中起着非常重要的作用。B族维生素是合成辅酶或辅基的基本原料，个别B族维生素可以直接作为辅助因子结合于酶蛋白上。　

（一）辅酶I和辅酶II：NAD+、NADP+　

NAD+（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸）和NADP+（尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸）是生化反应中重要的电子和氢传递体，因此它们参与的是氧化还原反应。NAD+和NADP+是各种不需氧脱氢酶的辅酶，可以接受底物分子上提供的氢负离子（H:-）而还原为NADH和NADPH。底物分子脱氢时，一次脱下一对氢（2H++2e-），NAD+或NADP+接受1个H+和2个e-，另一个H+游离存在于溶液中。NADH在细胞内有两条去路，一是通过呼吸链最终将氢传递给氧生成水，释放能量用于ATP的合成；一是作为还原剂为加氢反应（还原反应）提供氢。NADPH一般不将氢传递给氧，通常只作为还原剂为加氢反应提供氢。NADPH是细胞内重要的还原剂。辅酶I和辅酶II是以维生素PP（尼克酸、尼克酰胺）、核糖、磷酸、腺嘌呤为原料合成的。　

（二）黄素辅酶：FMN、FAD　

FMN（黄素单核苷酸）和FAD（黄素腺嘌呤二核苷酸）是另一类氢和电子的传递体，参与氧化还原反应。FMN、FAD是黄酶（氧化还原酶）的辅基，参与体内多种氧化还原反应，它可以接受2个氢而还原为FMNH2或FADH2。其中FMN是呼吸链的重要氢和电子传递体，FAD主要参与有机物如脂肪酸等的氧化脱氢。FADH2可将氢通过呼吸链传递至氧生成水，释放能量用于ATP的合成；在某些情况下，也可将氢直接传递给氧而生成过氧化氢（H2O2），H2O2可被过氧化氢酶催化分解成水和氧气。黄素辅基是由维生素B2（核黄素）转化形成的。　

（三）辅酶A：CoA-SH　

辅酶A是体内传递酰基的载体，为酰基移换酶之辅酶。辅酶A由3-磷酸-ADP、泛酸、巯基乙胺三部分构成，其中泛酸为维生素，因此辅酶A是主要是以维生素泛酸为原料转化合成的。巯基-SH是辅酶A的活性基团，因此辅酶A常写作CoA-SH。当携带乙酰基时形成CH3CO-SCoA，称为乙酰辅酶A。当交出乙酰基时又恢复为CoA-SH。辅酶A在糖代谢、脂质分解代谢、氨基酸代谢及体内一些重要物质如乙酰胆碱、胆固醇的合成中均起重要作用。　

（四）氨基酸分解代谢的重要辅酶：磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺　

磷酸吡哆醛与磷酸吡哆胺是氨基酸代谢中多种酶的辅酶，可以催化多种反应，常见的有α-氨基酸与α-酮酸的转氨基作用和α-氨基酸的脱羧基作用。　

（五）羧化酶辅基：生物素　

生物素（维生素H，维生素B7）是各种羧化酶的辅基，在ATP作用下可与CO2结合形成N-羧基生物素，N-羧基生物素可将羧基转移给有机分子而发生羧化。生物素是B族维生素中唯一不需变化就可直接作为酶蛋白辅基的维生素。　

（六）脱羧酶辅酶：焦磷酸硫胺素TPP+　

焦磷酸硫胺素TPP+是涉及糖代谢中羰基碳（醛、酮）合成与裂解反应的辅酶，特别是α-酮酸的脱羧基作用，焦磷酸硫胺素通过N=C活性部位的碳原子与α-碳原子（羰基碳原子）结合而促使羧基裂解释放二氧化碳。　

（七）一碳单位转移酶辅酶：四氢叶酸FH4　

FH4由叶酸经二氢叶酸还原酶两次还原形成，叶酸是B族维生素，由于广泛存在于绿叶中而得名。四氢叶酸是体内氧化态碳原子的重要受体和供体（CO2除外），3种不同氧化态的一碳单位（表4-1-1）可以连接到四氢叶酸的N5或N10上。嘌呤和胸腺嘧啶的合成需要一碳单位为原料，因此FH4的一个重要作用就是传递一碳单位合成嘌呤和胸腺嘧啶。二氢叶酸还原酶是将叶酸加氢还原为四氢叶酸的酶，因此如果该酶被抑制，DNA和RNA的合成将受阻，临床上用氨甲蝶呤及其类似物作为竞争性抑制剂来抑制二氢叶酸还原酶，以阻断肿瘤的生长，但这些药物并非是肿瘤的特效药物，它们同样对正常细胞具有抑制作用，因此它们对正常细胞是有毒性。　

由于叶酸与核酸的合成有关，当叶酸缺乏时，DNA合成受阻骨髓幼红细胞中DNA合成减少，细胞分裂速度降低，细胞体积继续增长，细胞核内染色质疏松，形成巨幼红细胞。由于幼红细胞不具有携带运送氧气的功能，因此，病人体内成熟红细胞减少而导致贫血，称为巨幼红细胞贫血。治疗方法是给予病人叶酸和维生素B12。　

（八）转甲基酶辅酶：甲基B12　

甲基B12是有维生素B12转化形成，维生素B12是体内唯一含有金属元素钴的维生素，又称钴胺素。

甲基B12是甲基转移酶（蛋氨酸即甲硫氨酸合成酶）的辅酶，它参与图4-1-12所示的反应，生成S-腺苷蛋氨酸（S-腺苷甲硫氨酸），S-腺苷甲硫氨酸是体内重要的甲基供体，参与大约50多种物质的甲基化反应，包括DNA和RNA的甲基化。S-腺苷甲硫氨酸的甲基是由N4-甲基-FH4提供的，因此，N4-甲基-FH4可以看成是体内甲基的间接供体。维生素B12缺乏时，S-腺苷甲硫氨酸的甲基供体体不能合成，影响体内甲基化反应；同时，甲硫氨酸合成酶由于缺乏辅酶而导致N5-甲基-FH4的甲基无法转移，致使四氢叶酸的再生减少，不能有效地转运一碳单位，影响嘌呤、嘧啶的合成，最终导致核酸合成障碍，影响细胞分裂。因此B12的缺乏同样会导致巨幼红细胞贫血。　

（九）转酰基酶辅基：硫辛酸

硫辛酸存在于α-酮酸脱氢酶复合体中，该酶复合体由三种酶复合而成：α-酮酸脱氢酶、二氢硫辛酸转酰基酶和二氢硫辛酸脱氢酶。其中二氢硫辛酸转酰基酶促使酰基转移给辅酶A生成酰基辅酶A。

（十）金属离子辅基　

动物和人体需要的无机化学元素分为两大类：大量元素和微量元素。大量元素包括钙、镁、钠、钾、磷、硫和氯，相对需要大的量，每天接近克，它们常有一种以上的功能。例如，钙是骨矿物或者羟磷灰石的结构成分，而游离钙在细胞液中作为重要的调节剂。磷以磷酸盐形式是细胞内能量传递ATP系统的活性成分。

已知15种微量元素在动物营养中是必须的，它们是铁、碘、铜、锰、锌、钴、钼、硒、钒、镍、铬、锡、氟、硅、砷，它们大多作为酶的辅助因子或辅基起作用。估计有1/3的酶在催化过程中的一个阶段或几个阶段中需要金属离子。

依据金属离子与酶结合的牢固程度把酶分为结合牢固的金属酶和不牢固的金属活化酶。 

　　1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼（L.Spallanzani,1729—1799）设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。但是什么，他不清楚。
　　1836年，德国科学家施旺（T.Schwann,1810—1882）从胃液中提取出了消化蛋白质的物质。解开胃的消化之谜。
　　1926年，美国科学家萨姆钠（J.B.Sumner,1887—1955）从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。
　　20世纪30年代，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。
　　20世纪80年代，美国科学家切赫（T.R.Cech,1947—）和奥特曼（S.Altman,1939—）发现少数RNA也具有生物催化作用。

　　酶活力单位（U,active unit）：酶活力单位的量度。1961年国际酶学会议规定：1个酶活力单位是指在特定条件（25oC，其它为最适条件）下，在1min内能转化1μmol底物的酶量，或是转化底物中1μmol的有关基团的酶量。
　　比活（specific activity）:每分钟每毫克酶蛋白在25oC下转化的底物的微摩尔数。比活是酶纯度的测量。
　　活化能（activation energy）:将1mol反应底物中所有分子由其态转化为过度态所需要的能量。
　　活性部位（active site）:酶中含有底物结合部位和参与催化底物转化为产物的氨基酸残基部分。活性部位通常位于蛋白质的结构域或亚基之间的裂隙或是蛋白质表面的凹陷部位，通常都是由在三维空间上靠得很进的一些氨基酸残基组成。
　　酶活测定
　　初速度(initial velocity)：酶促反应最初阶段底物转化为产物的速度，这一阶段产物的浓度非常低，其逆反应可以忽略不计。
　　米氏方程（Michaelis-Mentent equation）:表示一个酶促反应的起始速度（υ）与底物浓度([s])关系的速度方程：υ=υmax[s]/(Km+[s])
　　米氏常数（Michaelis constant）:对于一个给定的反应，异至酶促反应的起始速度（υ0）达到最大反应速度（υmax）一半时的底物浓度。
　　催化常数（catalytic number）(Kcat):也称为转换数。是一个动力学常数，是在底物处于饱和状态下一个酶（或一个酶活性部位）催化一个反应有多快的测量。
　　催化常数等于最大反应速度除以总的酶浓度（υmax/[E]total）。或是每摩酶活性部位每秒钟转化为产物的底物的量（摩[尔]）。
　　双倒数作图（double-reciprocal plot）:那称为Lineweaver_Burk作图。一个酶促反应的速度的倒数（1/V）对底物度的倒数（1/LSF）的作图。x和y轴上的截距分别代表米氏常数和最大反应速度的倒数。
　　酶活调节
　　竞争性抑制作用（competitive inhibition）：通过增加底物浓度可以逆转的一种酶抑制类型。竞争性抑制剂通常与正常的底物或配体竞争同一个蛋白质的结合部位。这种抑制使Km增大而υmax不变。
　　非竞争性抑制作用（noncompetitive inhibition）: 抑制剂不仅与游离酶结合，也可以与酶-底物复合物结合的一种酶促反应抑制作用。这种抑制使Km不变而υmax变小。
　　反竞争性抑制作用（uncompetitive inhibition）: 抑制剂只与酶-底物复合物结合而不与游离的酶结合的一种酶促反应抑制作用。这种抑制使Km和υmax都变小但υmax/Km不变。
　　很大一类复杂的蛋白质物质 [enzyme;ferment],在促进可逆反应(如水解和氧化)方面起着像催化剂一样的作用。在许多工业过程中是有用的(如发酵、皮革鞣制及干酪生产)
　　酶是一种有机的胶状物质，由蛋白质组成，对于生物的化学变化起催化作用，发酵就是靠它的作用：～原。

　　一、酶的化学组成
　　按照酶的化学组成可将酶分为单纯酶和结合酶两大类。单纯酶分子中只有氨基酸残基组成的肽链，结合酶分子中则除了多肽链组成的蛋白质，还有非蛋白成分，如金属离子、铁卟啉或含B族维生素的小分子有机物。结合酶的蛋白质部分称为酶蛋白(apoenzyme)，非蛋白质部分统称为辅助因子 (cofactor)，两者一起组成全酶(holoenzyme)；只有全酶才有催化活性，如果两者分开则酶活力消失。非蛋白质部分如铁卟啉或含B族维生素的化合物若与酶蛋白以共价键相连的称为辅基(prosthetic group)，用透析或超滤等方法不能使它们与酶蛋白分开；反之两者以非共价键相连的称为辅酶(coenzyme)，可用上述方法把两者分开。表4-1为以金属离子作结合酶辅助因子的一些例子。表4-2列出含B族维生素的几种辅酶(基)及其参与的反应。
　　结合酶中的金属离子有多方面功能，它们可能是酶活性中心的组成成分；有的可能在稳定酶分子的构象上起作用；有的可能作为桥梁使酶与底物相连接。辅酶与辅基在催化反应中作为氢(H+和e)或某些化学基团的载体，起传递氢或化学基团的作用。体内酶的种类很多，但酶的辅助因子种类并不多，从表4—1中已见到几种酶均用某种相同的金属离子作为辅助因子的例子，同样的情况亦见于辅酶与辅基，如3-磷酸甘油醛脱氢酶和乳酸脱氢酶均以NAD+作为辅酶。酶催化反应的特异性决定于酶蛋白部分，而辅酶与辅基的作用是参与具体的反应过程中氢(H+和e)及一些特殊化学基团的运载。
　　二、酶的活性中心
　　酶属生物大分子，分子质量至少在1万以上，大的可达百万。酶的催化作用有赖于酶分子的一级结构及空间结构的完整。若酶分子变性或亚基解聚均可导致酶活性丧失。一个值得注意的问题是酶所催化的反应物即底物（substrate），却大多为小分物质它们的分子质量比酶要小几个数量级。
　　酶的活性中心（active center）只是酶分子中的很小部分，酶蛋白的大部分氨基酸残基并不与底物接触。组成酶活性中心的氨基酸残基的侧链存在不同的功能基团，如-NH2、-COOH、-SH、-OH和咪唑基等，它们来自酶分子多肽链的不同部位。有的基团在与底物结合时起结合基团(binding group)的作用，有的在催化反应中起催化基团(catalytic group)的作用。但有的基团既在结合中起作用，又在催化中起作用，所以常将活性部位的功能基团统称为必需基团(essential group)。它们通过多肽链的盘曲折叠，组成一个在酶分子表面、具有三维空间结构的孔穴或裂隙，以容纳进入的底物与之结合（图4-1）并催化底物转变为产物，这个区域即称为酶的活性中心。
　　而酶活性中心以外的功能集团则在形成并维持酶的空间构象上也是必需的，故称为活性中心以外的必需基团。对需要辅助因子的酶来说，辅助因子也是活性中心的组成部分。酶催化反应的特异性实际上决定于酶活性中心的结合基团、催化基团及其空间结构。
　　三、酶的分子结构与催化活性的关系
　　酶的分子结构的基础是其氨基酸的序列，它决定着酶的空间结构和活性中心的形成以及酶催化的专一性。如哺乳动物中的磷酸甘油醛脱氢酶的氨基酸残基序列几乎完全相同，说明相同的一级结构是酶催化同一反应的基础。又如消化道的糜蛋白酶，胰蛋白酶和弹性蛋白酶都能水解食物蛋白质的肽键，但三者水解的肽键有各自的特异性，糜蛋白酶水解含芳香族氨基酸残基提供羧基的肽键，胰蛋白酶水解赖氨酸等碱性氨基酸残基提供羧基的肽键，而弹性蛋白酶水解侧链较小且不带电荷氨基酸残基提供羧基的肽键．这三种酶的氨基酸序列分析显示40％左右的氨基酸序列相同，都以丝氨酸残基作为酶的活性中心基团，三种酶在丝氨酸残基周围都有G1y-Asp-Ser-Gly-Pro序列，X线衍射研究提示这三种酶有相似的空间结构，这是它们都能水解肽键的基础。而它们水解肽键时的特异性则来自酶的底物结合部位上氨基酸组成上有微小的差别所致。
　　图说明这三个酶的底物结合部位均有一个袋形结构，糜蛋白酶该处能容纳芳香基或非极性基；胰蛋白酶袋子底部稍有不同其中一个氨基酸残基为天冬氨酸取代，使该处负电荷增强，故该处对带正电荷的赖氨酸或精酸残基结合有利；弹性蛋白酶口袋二侧为缬氨酸和苏氨酸残基所取代，因此该处只能结合较小侧链和不带电荷的基团．说明酶的催化特异性与酶分子结构的紧密关系。
　　四、酶原与酶原激活（zymogen andactivation of zymogen）
　　有些酶如消化系统中的各种蛋白酶以无活性的前体形式合成和分泌，然后，输送到特定的部位，当体内需要时，经特异性蛋白水解酶的作用转变为有活性的酶而发挥作用。这些不具催化活性的酶的前体称为酶原（zymogen）。如胃蛋白酶原(pepsinogen)、胰蛋白酶原(trypsinogen)和胰凝乳蛋白酶原(chymotrypsinogen)等。某种物质作用于酶原使之转变成有活性的酶的过程称为酶原的激活。使无活性的酶原转变为有活性的酶的物质称为活化素。活化素对于酶原的激活作用具有一定的特异性。
　　例如胰腺细胞合成的糜蛋白酶原为245个氨基酸残基组成的单一肽链，分子内部有5对二硫键相连，该酶原的激活过程如图4-3所示．首先由胰蛋白酶水解15位精氨酸和16位异亮氨酸残基间的肽键，激活成有完全催化活性的p-糜蛋白酶，但此时酶分子尚未稳定，经p-糜蛋白酶自身催化，去除二分子二肽成为有催化活性井具稳定结构的α—糜蛋白酶。
　　在正常情况下，血浆中大多数凝血因子基本上是以无活性的酶原形式存在，只有当组织或血管内膜受损后，无活性的酶原才能转变为有活性的酶，从而触发一系列的级联式酶促反应，最终导致可溶性的纤维蛋白原转变为稳定的纤维蛋白多聚体，网罗血小板等形成血凝块。
　　酶原激活的本质是切断酶原分子中特异肽键或去除部分肽段后有利于酶活性中心的形成酶原激活有重要的生理意义，一方面它保证合成酶的细胞本身不受蛋白酶的消化破坏，另一方面使它们在特定的生理条件和规定的部位受到激活并发挥其生理作用。如组织或血管内膜受损后激活凝血因子；胃主细胞分泌的胃蛋白酶原和胰腺细胞分泌的糜蛋白酶原、胰蛋白酶原、弹性蛋白酶原等分别在胃和小肠激活成相应的活性酶，促进食物蛋白质的消化就是明显的例证。特定肽键的断裂所导致的酶原激活在生物体内广泛存在，是生物体的一种重要的调控酶活性的方式。如果酶原的激活过程发生异常，将导致一系列疾病的发生。出血性胰腺炎的发生就是由于蛋白酶原在未进小肠时就被激活，激活的蛋白酶水解自身的胰腺细胞，导致胰腺出血、肿胀。
　　五、同工酶(isoenzyme)
　　同工酶的概念：即同工酶是一类催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质和免疫原性各不相同的一类酶。 它们存在于生物的同一种族或同一个体的不同组织，甚至在同一组织、同一细胞的不同细胞器中。至今已知的同工酶已不下几十种，如己糖激酶，乳酸脱氢酶等，其中以乳酸脱氢酶（Lactic acid dehydrogenase,LDH）研究得最为清楚。人和脊柱动物组织中，有五种分子形式，它们催化下列相同的化学反应：
　　五种同工酶均由四个亚基组成。LDH的亚基有骨骼肌型(M型)和心肌型(H型)之分，两型亚基的氨基酸组成不同，由两种亚基以不同比例组成的四聚体，存在五种LDH形式．即H4（LDHl）、H3M1（LDH2）、H2M2 (LDH3)、H1M3(LDH4)和M4 (LDH5)。
　　M、H亚基的氨基酸组成不同，这是由基因不同所决定。五种LDH中的M、H亚基比例各异，决定了它们理化性质的差别．通常用电冰法可把五种LDH分开，LDH1向正极泳动速度最快，而LDH5泳动最慢，其它几种介于两者之间，依次为LDH2、LDH3和LDH4(图4-5) 图4-5还说明了不同组织中各种LDH所含的量不同，心肌中以LDHl及LDH2的量较多，而骨骼肌及肝中LDH5和LDH4为主．不同组织中LDH同工酶谱的差异与组织利用乳酸的生理过程有关．LDH1和LDH2对乳酸的亲和力大，使乳酸脱氢氧化成丙酮酸，有利于心肌从乳酸氧化中取得能量。LDH5和LDH4对丙酮酸的亲和力大，有使丙酮酸还原为乳酸的作用，这与肌肉在无氧酵解中取得能量的生理过程相适应(详见糖代谢章)．在组织病变时这些同工酶释放入血，由于同工酶在组织器官中分布差异，因此血清同工酶谱就有了变化。故临床常用血清同工酶谱分析来诊断疾病。
　　六、 别构酶
　　别构酶(allosteric enzyme)往往是具有四级结构的多亚基的寡聚酶，酶分子中除有催化作用的活性中心也称催化位点（catalytic site）外；还有别构位点(allosteric site)．后者是结合别构剂(allesteric effector)的位置，当它与别构剂结合时，酶的分子构象就会发生轻微变化，影响到催化位点对底物的亲和力和催化效率。若别构剂结合使酶与底物亲和力或催化效率增高的称为别构激活剂(allostericactivator)，反之使酶底物的r亲和力或催化效率降低的称为别构抑制剂(allostericinhibitor)。酶活性受别构剂调节的作用称为别构调节(allosteric regulation)作用．别构酶的催化位点与别构位点可共处一个亚基的不同部位，但更多的是分别处于不同亚基上．在后一种情况下具催化位点的亚基称催化亚基，而具别构位点的称调节亚基。多数别构酶处于代谢途径的开端，而别构酶的别构剂往往是一些生理性小分子及该酶作用的底物或该代谢途径的中间产物或终产物。故别构酶的催化活性受细胞内底物浓度、代谢中间物或终产物浓度的调节。终产物抑制该途径中的别构酶称反馈抑制(feedback inhibition)．说明一旦细胞内终产物增多，它作为别构抑制剂抑制处于代谢途径起始的酶，及时调整该代谢途径的速度，以适应细胞生理机能的需要。别构酶在细胞物质代谢上的调节中发挥重要作用。故别构酶又称调节酶。（regulatory enzyme）
　　七、修饰酶
　　体内有些酶需在其它酶作用下，对酶分子结构进行修饰后才具催化活性，这类酶称为修饰酶（modification enzyme）。其中以共价修饰为多见，如酶蛋白的丝氨酸，苏氨酸残基的功能基团-OH可被磷酸化，这时伴有共价键的修饰变化生成，故称共价修饰(covalent modification)。由于这种修饰导致酶活力改变称为酶的共价修饰调节(covalent modification regulation)。体内最常见的共价修饰是酶的磷酸化与去磷酸化，此外还有酶的乙酰化与去乙酰化、尿苷酸化与去尿苷酸化、甲基化与去甲基化。由于共价修饰反应迅速，具有级联式放大效应所以亦是体内调节物质代谢的重要方式。如催化糖原分解第一步反应的糖原磷酸化酶存在有活性和无活性两种形式，有活性的称为磷酸化酶a，无活性的称为磷酸化酶b，这两种形式的互变就是通过酶分子的磷酸化与去磷酸化的过程（详见糖代谢章）
　　八、多酶复合体与多酶体系
　　体内有些酶彼此聚合在一起，组成一个物理的结合体，此结合体称为多酶复合体(multienzyme complex)。若把多酶复合体解体，则各酶的催化活性消失。参与组成多酶复合体的酶有多有少，如催化丙酮酸氧化脱羧反应的丙酮酸脱氢酶多酶复合体由三种酶组成，而在线粒体中催化脂肪酸β-氧化的多酶复合体由四种酶组成。多酶复合体第一个酶催化反应的产物成为第二个酶作用的底物，如此连续进行，直至终产物生成．
　　多酶复合体由于有物理结合，在空间构象上有利于这种流水作业的快速进行，是生物体提高酶催化效率的一种有效措施。
　　体内物质代谢的各条途径往往有许多酶共同参与，依次完成反应过程，这些酶不同于多酶复合体，在结构上无彼此关联。故称为多酶体系(multienzyme system)。如参与糖酵解的11个酶均存在于胞液，组成一个多酶体系。
　　九、多功能酶
　　近年来发现有些酶分子存在多种催化活性，例如大肠杆菌DNA聚合酶I是一条分子质量为109kDa的多肽链，具有催化DNA链的合成、3’-5’核酸外切酶和5’-3’核酸外切酶的活性，用蛋白水解酶轻度水解得两个肽段，一个含5’-3’核酸外切酶活性，另一个含另两种酶的活性，表明大肠杆菌DNA聚合酶分子中含多个活性中心。哺乳动物的脂肪酸合成酶由两条多肽链组成，每一条多肽链均含脂肪酸合成所需的七种酶的催化活性。这种酶分子中存在多种催化活性部位的酶称为多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)。多功能酶在分子结构上比多酶复合体更具有优越性，因为相关的化学反应在一个酶分子上进行，比多酶复合体更有效，这也是生物进化的结果。

　　米契里斯（Michaelis）和门坦（Menten）根据中间产物学说推导出酶促反应速度方程式，即米-门公式（具体参考《环境工程微生物学》第四章微生物的生理）。由米门公式可知：酶促反应速度受酶浓度和底物浓度的影响，也受温度、pH、激活剂和抑制剂的影响。
　　（1）酶浓度对酶促反应速度的影响
　　从米门公式和酶浓度与酶促反应速度的关系图解可以看出：酶促反应速度与酶分子的浓度成正比。当底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转化的速度越快。但事实上，当酶浓度很高时，并不保持这种关系，曲线逐渐趋向平缓。根据分析，这可能是高浓度的底物夹带夹带有许多的抑制剂所致。
　　（2）底物浓度对酶促反应速度的影响
　　在生化反应中，若酶的浓度为定值，底物的起始浓度较低时，酶促反应速度与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。当所有的酶与底物结合生成中间产物后，即使在增加底物浓度，中间产物浓度也不会增加，酶促反应速度也不增加。
　　还可以得出，在底物浓度相同条件下，酶促反应速度与酶的初始浓度成正比。酶的初始浓度大，其酶促反应速度就大。
　　在实际测定中，即使酶浓度足够高，随底物浓度的升高，酶促反应速度并没有因此增加，甚至受到抑制。其原因是：高浓度底物降低了水的有效浓度，降低了分子扩散性，从而降低了酶促反应速度。过量的底物聚集在酶分子上，生成无活性的中间产物，不能释放出酶分子，从而也会降低反应速度。
　　（3）温度对酶促反应速度的影响
　　各种酶在最适温度范围内，酶活性最强，酶促反应速度最大。在适宜的温度范围内，温度每升高10℃，酶促反应速度可以相应提高1～2倍。不同生物体内酶的最适温度不同。如，动物组织中各种酶的最适温度为37～40℃；微生物体内各种酶的最适温度为25～60℃，但也有例外，如黑曲糖化酶的最适温度为62～64℃；巨大芽孢杆菌、短乳酸杆菌、产气杆菌等体内的葡萄糖异构酶的最适温度为80℃；枯草杆菌的液化型淀粉酶的最适温度为85～94℃。可见，一些芽孢杆菌的酶的热稳定性较高。过高或过低的温度都会降低酶的催化效率，即降低酶促反应速度。
　　最适温度在60℃以下的酶，当温度达到60～80℃时，大部分酶被破坏，发生不可逆变性；当温度接近100℃时，酶的催化作用完全丧失。
　　（4）pH对酶促反应速度的影响
　　酶在最适pH范围内表现出活性，大于或小于最适pH，都会降低酶活性。主要表现在两个方面：①改变底物分子和酶分子的带电状态，从而影响酶和底物的结合；②过高或过低的pH都会影响酶的稳定性，进而使酶遭受不可逆破坏。
　　（5）激活剂对酶促反应速度的影响
　　能激活酶的物质称为酶的激活剂。激活剂种类很多，有①无机阳离子，如钠离子、钾离子、铜离子、钙离子等；②无机阴离子，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸盐离子磷酸盐离子等；③有机化合物，如维生素C、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽等。许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性，这称为对酶的激活作用。而有些酶被合成后呈现无活性状态，这种酶称为酶原。它必须经过适当的激活剂激活后才具活性。
　　（6）抑制剂对酶促反应速度的影响
　　能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。它可降低酶促反应速度。酶的抑制剂有重金属离子、一氧化碳、硫化氢、氢氰酸、氟化物、碘化乙酸、生物碱、染料、对-氯汞苯甲酸、二异丙基氟磷酸、乙二胺四乙酸、表面活性剂等。
　　对酶促反应的抑制可分为竞争性抑制和非竞争性抑制。与底物结构类似的物质争先与酶的活性中心结合，从而降低酶促反应速度，这种作用称为竞争性抑制。竞争性抑制是可逆性抑制，通过增加底物浓度最终可解除抑制，恢复酶的活性。与底物结构类似的物质称为竞争性抑制剂。抑制剂与酶活性中心以外的位点结合后，底物仍可与酶活性中心结合，但酶不显示活性，这种作用称为非竞争性抑制。非竞争性抑制是不可逆的，增加底物浓度并不能解除对酶活性的抑制。与酶活性中心以外的位点结合的抑制剂，称为非竞争性抑制剂。
　　有的物质既可作为一种酶的抑制剂，又可作为另一种酶的激活剂。

按酶促反应的性质，酶可分为六大类：　

（一）氧化还原酶类（oxidoreductases）　

催化底物进行氧化还原反应的酶类。例如：乳酸脱氢酶、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶等。　

（二）转移酶类(transferases)　

催化底物之间进行某些基团的转移或交换的酶类。例如：氨基转移酶、己糖激酶、磷酸化酶等。　

（三）水解酶类（hydrolases）　

催化底物发生水解反应的酶类。例如：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。　

（四）裂解酶类(或裂合酶类,lyases)　

催化一种化合物分解为两种化合物或两种化合物合成为一种化合物的酶类。如醛缩酶、碳酸酐酶、柠檬酸合成酶。　

（五）异构酶类（isometases）　

催化各种同分异构体间相互转变的酶类，如磷酸丙糖异构酶、磷酸己糖异构酶等。　

（六）合成酶类（ligases）　

催化两分子底物合成一分子化合物，同时偶联有ATP的磷酸键断裂的酶类。如谷氨酰胺合成酶、谷胱甘肽合成酶等。

酶促反应动力学是研究酶促反应速度及其影响因素的科学。这些因素主要包括底物浓度、酶浓度、温度、PH、激活剂和抑制剂等。在研究某一因素对酶促反应速度的影响时，应该维持反应中其它因素不变，而只改变要研究的因素。 

一、酶与底物浓度? 

在酶的浓度不变的情况下，底物浓度对反应速度影响的作用呈现矩形双曲线。在底物浓度很低时，反应速度随底物浓度的增加而急骤加快，两者呈正比关系；当底物浓度较高时，反应速度虽然随着底物浓度的升高而加快，但不再呈正比例加快；当底物浓度增高到一定程度时，如果继续加大底物浓度，反应速度不再增加，说明酶已被底物所饱和。　

酶促反应速度与底物浓度之间的变化关系，反映了[ES]的形成与生成产物[P]的过程。在[S]很低时，酶的活性中心没有全部与底物结合，增加[S]，[ES]的形成与[P]的生成均呈正比关系增加；当[S]增高至一定浓度时，酶全部形成了[ES]，此时再增加[S]也不会增加[ES]，反应速度趋于恒定。?

（一）米氏方程?　

为了解释底物浓度与酶促反应速度的关系，1913年Michaelis和Menten把图4-2-1归纳为酶促反应动力学最基本的数学表达式---米氏方程： 

V=Vmax[S]/（Km+[S]）　

Vmax为反应的最大速度，[S]为底物浓度，Km是米氏常数，V是在某一底物浓度时相应的反应速度。　

（二）米氏常数（Km）的意义：　

1． 当反应速度为最大速度一半时，米氏方程可以变换如下：

1/2Vmax=Vmax[S]/（Km+[S]）　

所以  Km=[S]。

因此，Km值等于酶促反应最大速度一半时的底物浓度。?

2．Km值可判断酶与底物的亲和力（Km值愈大，酶与底物的亲和力愈小；反之亦然）。

3．Km值是酶的特征性常数，只与酶的结构、酶所催化的底物和酶促反应条件有关，与酶的浓度无关。酶的种类不同，Km值不同，同一种酶与不同底物作用时，Km值也不同。 

二、酶浓度、温度、PH的影响?   

（一）酶浓度对酶促反应速度的影响　

在一定的温度和pH条件下，当底物浓度足以使酶饱和的情况下，酶的浓度与酶促反应速度呈正比关系。　

（二）温度对酶促反应速度的影响?　

化学反应的速度随温度增高而加快，但酶是蛋白质，可随温度的升高而变性。在温度较低时，前一影响较大，反应速度随温度升高而加快。但温度超过一定范围后，酶受热变性的因素占优势，反应速度反而随温度上升而减慢。常将酶促反应速度最大的某一温度范围，称为酶的最适温度。 

人体内酶的最适温度接近体温，一般为37℃～40℃之间，若将酶加热到60℃即开始变性，超过80℃，酶的变性不可逆。　

温度对酶促反应速度的影响在临床实践中具有指导意义。低温条件下，酶的活性下降，但低温一般不破坏酶，温度回升后，酶又恢复活性。所以在护理技术操作中对酶制剂和酶检测标本（如血清等）应放在冰箱中低温保存，需要时从冰箱取出，在室温条件下等温度回升后再使用或检测。临床上低温麻醉就是利用酶的这一性质以减慢组织细胞代谢速度，提高机体对氧和营养物质缺乏的耐受力，有利于进行手术治疗。温度超过80℃后，多数酶变性失活，临床应用这一原理进行高温灭菌。　

酶的最适温度与反应所需时间有关，酶可以在短时间内耐受较高的温度，相反，延长反应时间，最适温度便降低。据此，在生化检验中，可以采取适当提高温度，缩短时间的方法，进行酶的快速检测。　

（三）pH对酶促反应速度的影响?　

酶反应介质的pH可影响酶分子，特别是活性中心上必需基团的解离程度和催化基团中质子供体或质子受体所需的离子化状态，也可影响底物和辅酶的解离程度，从而影响酶与底物的结合。只有在特定的pH条件下，酶、底物和辅酶的解离情况，最适宜于它们互相结合，并发生催化作用，使酶促反应速度达最大值，这种pH值称为酶的最适pH。

体内多数酶的最适pH值接近中性，但也有例外，如胃蛋白酶的最适pH约1.8，肝精氨酸酶最适pH约为9.8。溶液的pH值高于和低于最适pH时都会使酶的活性降低，远离最适pH值时甚至导致酶的变性失活。所以测定酶的活性时，应选用适宜的缓冲液，以保持酶活性的相对恒定。临床上根据胃蛋白酶的最适PH偏酸这一特点，配制助消化的胃蛋白酶合剂时加入一定量的稀盐酸，使其发挥更好的疗效。 

三、激活剂与抑制剂

（一）激活剂对酶促反应速度的影响?　

凡能提高酶的活性或使酶原转变成酶的物质均称做酶的激活剂。从化学本质看，激活剂包括无机离子和小分子有机物。例如Mg2+是多种激酶和合成酶的激活剂，Cl-是淀粉酶的激活剂;胆汁酸盐是胰脂肪酶的激活剂。　

大多数金属离子激活剂对酶促反应不可缺少，称必需激活剂，如Mg2+；有些激活剂不存在时，酶仍有一定活性，这类激活剂称非必需激活剂，如Cl-。　

（二） 抑制剂对酶促反应速度的影响　

凡能使酶的活性降低或丧失而不引起酶蛋白变性的物质称酶的抑制剂。通常将抑制作用分为不可逆性抑制和可逆性抑制两类。?

1．不可逆性抑制(irreversible inhibition)?　

这类抑制剂与酶分子中的必需基团以共价键的方式结合，从而使酶失活，其抑制作用不能用透析、超滤等方法解除，这种抑制称为不可逆抑制作用。在临床上这种抑制作用可以靠某些药物解除抑制，使酶恢复活性。　

例如，有机磷农药能特异性地与胆碱酯酶活性中心丝氨酸的羟基结合，使酶失活。当胆碱酯酶被有机磷农药抑制后，胆碱能神经末稍分泌的乙酰胆碱不能及时分解，过多的乙酰胆碱会导致胆碱能神经过度兴奋的症状，表现为一系列中毒的症状。临床上用碘解磷定（解磷定）治疗有机磷农药中毒。 

2．可逆性抑制(reversible inhibition)?　

抑制剂与酶以非共价键结合，在用透析等物理方法除去抑制剂后，酶的活性能恢复，即抑制剂与酶的结合是可逆的。这类抑制剂大致可分为以下二类。?

（1）竞争性抑制(competitive inhibition)：竞争性抑制剂（I）与底物（S）结构相似，因此两者互相竞争与酶的活性中心结合，当I与酶结合后，就不能结合S，从而引起酶催化作用的抑制，称竞争性抑制。竞争性抑制作用有以下特点：①抑制剂结构与底物相似；②抑制剂结合的部位是酶的活性中心；③抑制作用的大小取决于抑制剂与底物的相对浓度，在抑制剂浓度不变时，通过增加底物浓度可以减弱甚至解除竞争性抑制作用；④Vmax不变，Km增大。?

例如，丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。很多药物是酶的竞争性抑制剂。例如磺胺药是通过竞争性抑制作用抑制细菌生长的，某些细菌在二氢叶酸合成酶的作用下，利用对氨基苯甲酸（PABA）、二氢喋呤及谷氨酸合成二氢叶酸，后者能转变为四氢叶酸，四氢叶酸是细菌合成核酸不可缺少的辅酶。由于磺胺药与PABA结构相似，是二氢叶酸合成酶的竞争性抑制剂，进而细菌核酸合成障碍，达到抑菌作用。抗癌药物氨甲蝶呤（MTX）的结构与二氢叶酸相似，是二氢叶酸还原酶的竞争性抑制剂，抑制四氢叶酸的合成，进而抑制肿瘤的生长。　

（2）非竞争性抑制(non-competitive inhibition)：非竞争性抑制剂（I）和底物（S）的结构不相似，I常与酶活性中心外的部位结合，使酶催化作用抑制叫做非竞争性抑制。这种抑制作用的特点是：①抑制剂与底物结构不相似；②抑制剂结合的部位是酶活性中心外；③抑制作用的强弱取决于抑制剂的浓度，此种抑制不能通过增加底物浓度而减弱或消除，哇巴因抑制Na+-K+-ATP酶活性是非竞争性抑制；⑤Vmax下降，Km不变。体内酶的特殊存在形式 

有些酶在细胞内合成或初分泌时，没有催化活性，这种无活性状态的酶的前身物称为酶原(zymogen)。在一定条件下，酶原受某种因素作用后，分子结构发生变化，形成或暴露出活性中心，使无活性的酶原转变成有活性的酶，这一过程称为酶原的激活。?

胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰糜蛋白酶等在它们初分泌时都是以无活性的酶原形式存在，在一定条件下才转化成相应的酶。例如，胰蛋白酶原进入小肠后，受肠激酶或胰蛋白酶本身的激活，第6位赖氨酸与第7位异亮氨酸残基之间的肽键被切断，水解掉一个六肽，酶分子空间构象发生改变，形成酶的活性中心，于是胰蛋白酶原变成了有活性的胰蛋白酶。?

除消化道的蛋白酶外，血液中有关凝血和纤维蛋白溶解的酶类，也都以酶原的形式存在。 

酶原激活的生理意义在于避免细胞内产生的蛋白酶对细胞进行自身消化，并可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。 

同工酶(isoenzyme)是指催化的化学反应相同，但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。这类酶存在于生物的同一种属或同一个体的不同组织、甚至同一组织或细胞中。现已发现有数种同工酶。如6-磷酸葡萄糖脱氢酶、乳酸脱氢酶、酸性和碱性磷酸酶、肌酸磷酸激酶等。其中乳酸脱氢酶（LDH）最为大家所熟悉，LDH是由二种亚基组成的四聚体，即骨骼肌型(M型)和心肌型(H型)亚基。两种亚基以不同比例组成五种四聚体：LDH1(H4)、LDH2(H3M)、LDH3(H2M2)、LDH4(HM3)和LDH5(M4)。电泳时它们都移向正极，其速度以LDH1为最快，依次递减，以LDH5为最慢。?

LDH同工酶在不同组织中的比例不同，心肌中以LDH1较为丰富，在心肌以催化乳酸脱氢生成丙酮酸为主；肝脏和骨骼肌中含LDH5较多，以催化丙酮酸还原为乳酸为主。 

在临床检验中，通过检测病人血清中LDH同工酶的电泳图谱，辅助诊断哪些器官组织发生病变。例如，心肌受损病人血清LDH1含量上升，肝细胞受损者血清LDH5含量增高。 

三、细胞内酶活性的调节 

细胞中的一些酶催化的反应常常组成一个连续的反应链，前一个酶反应的产物正好是后一个酶反应的底物，以这种方式联系在一起的一组酶称为多酶体系，使某一种底物经过一系列化学反应转变成最终产物，这一系列酶促反应组成代谢途径。　

在多酶体系中，各个酶的活性高低不同，在代谢途径的各个反应中，速度最慢，控制着整个代谢途径进行速度的酶促反应称为该途径的限速反应，催化此步反应的酶称为的限速酶。调节限速酶活性的方式有变构调节和化学修饰调节两种方式。　

（一） 别构酶（亦称变构酶）　

体内某些特异性分子可以与某些酶分子活性中心外的某一部位可逆的非共价结合，使酶分子的构象发生改变，进而改变酶的活性。酶的这种调节作用称为别构调节，受别构调节的酶称别构酶(allosteric enzyme)，这些特异性分子称为效应剂。凡使酶活性增强的效应剂称别构激活剂；凡使酶活性减弱的效应剂称别构抑制剂。例如，ATP是磷酸果糖激酶的别构抑制剂，而ADP、AMP为其别构激活剂。　

别构酶分子常有多个亚基组成，酶分子中与底物结合的部位称为催化部位，与效应剂结合的部位称为调节部位，这二个部位可在不同的亚基上，也可在同一亚基上。?

别构抑制是最常见的别构调节，别构抑制剂常是代谢通路的终产物，别构酶常处于代谢通路的开端，通过反馈抑制，可以及早地调节整个代谢通路，减少不必要的底物消耗，也避免各种产物的过多生成，对维持体内的代谢恒定起着重要的作用。例如葡萄糖的氧化分解使ADP转变成ATP，当ATP过多时，通过别构调节可限制葡萄糖的分解，而ADP增多时，则可促进糖的分解。随时调节ATP/ADP的水平，可以维持细胞内能量的正常供应。　

（二）修饰酶?　

体内有些酶可在其它酶的作用下，将酶的结构进行共价修饰，使该酶活性发生改变，这种调节称为共价修饰调节，这类酶称为修饰酶(prosessing enzyme)。?  修饰酶的类型主要有：磷酸化/脱磷酸化、乙酰化/去乙酰化、腺苷化/去腺苷化等，其中磷酸化/脱磷酸化最常见。 

修饰酶的特点：①绝大多数修饰酶具有无活性/有活性（或低活性/高活性）两种形式，催化正逆反应的酶不同；②耗能少。例如磷酸化每个亚基仅需1分子ATP，比生物合成多肽链消耗的ATP要少得多，速度也快得多；③效率高。由于共价修饰是酶促反应，且往往是连锁反应，即一种酶经共价修饰后，被修饰的酶又可催化另一种酶分子进行共价修饰，故对调节信号有快速、放大的效应。例如，微量肾上腺素或胰高血糖素会使靶细胞cAMP含量升高，然后，启动一系列酶促共价修饰反应（cAMP→活化蛋白激酶→活化磷酸化酶b激酶→活化磷酸化酶a），最终使无活性的磷酸化酶b转化成有活性的磷酸化酶a，从而催化糖原分解。

　　通常有习惯命名和系统命名两种方法。
　　【习惯命名】
　　常根据两个原则：
　　1.根据酶所催化的底物：如水解淀粉的酶称为淀粉酶，水解蛋白质的称为蛋白酶；有时还加上来源，以区别不同来源的同一类酶，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等等。
　　2.根据酶所催化的反应类型：催化底物分子水解的称为水解酶，催化还原反应的称为还原酶。
　　也有根据上述两项原则综合命名或加上酶的其它特点，如琥珀酸脱氢酶、碱性磷酸酶等等。
　　习惯命名较简单，习用较久，但缺乏系统性又不甚合理，以致造成某些酶的名称混乱。如：肠激酶和肌激酶，从字面看，很似来源不同而作用相似的两种酶，实际上它们的作用方式截然不同。又比如：铜硫解酶和乙酰辅酶A转酰基酶实际上是同一种酶，但名称却完全不同。
　　鉴于上述情况和新发现的酶不断增加，为适应酶学发展的新情况，国际生化协会酶委员会推荐了一套系统的酶命名方案和分类方法，决定每一种酶应有系统名称和习惯名称。同时每一种酶有一个固定编号。
　　【系统命名】
　　酶的系统命名是以酶所催化的整体反应为基础的。规定，每种酶的名称应明确写出底物名称及其催化性质。若酶反应中有两种底物起反应，则这两种底物均需列出，当中用“：”分隔开。
　　例如：谷丙转氨酶（习惯名称）写成系统名时，应将它的两个底物“L-丙氨酸”“α-酮戊二酸”同时列出，它所催化的反应性质为转氨基，也需指明，故其名称为“L-丙氨酸：α-酮戊二酸转氨酶”。
　　由于系统命名一般都很长，使用时不方便，因此叙述时可采用习惯名。

　　一、酶促反应的特点
　　(一)酶促反应具有高度的催化速率
　　酶是高效生物催化剂，比一般催化剂的效率高107-1013倍。酶能加快化学反应的速度，但酶不能改变化学反应的平衡点，也就是说酶在促进正向反应的同时也以相同的比例促进逆向的反应，所以酶的作用是缩短了到达平衡所需的时间，但平衡常数不变，在无酶的情况下达到平衡点需几个小时，在有酶时可能只要几秒钟就可达到平衡。
　　酶和一般催化剂都是通过降低反应活化能的机制来加快化学反应速度的。　　
　　(二) 酶催化具有高度特异性
　　酶的催化特异性表现在它对底物的选择性和催化反应的特异性两方面。体内的化学反应除了个别自发进行外，绝大多数都由专一的酶催化，一种酶能从成千上万种反应物中找出自己作用的底物，这就是酶的特异性。根据酶催化特异性程度上的差别，分为绝对特异性(absolute specificity)、相对特异性(relative specificity)和立体异构特异性(stereospecificity)三类。一种酶只催化一种底物进行反应的称绝对特异性，如脲酶只能水解尿素使其分解为二氧化碳和氨；若一种酶能催化一类化合物或一类化学键进行反应的称为相对特异性，如酯酶既能催化甘油三脂水解，又能水解其他酯键。具有立体异构特异性的酶对底物分子立体构型有严格要求，如L乳酸脱氢酶只催化L-乳酸脱氢，对D-乳酸无作用。
　　(三) 酶活性的可调节性
　　有些酶的催化活性可受许多因素的影响，如别构酶受别构剂的调节，有的酶受共价修饰的调节，激素和神经体液通过第二信使对酶活力进行调节，以及诱导剂或阻抑剂对细胞内酶含量(改变酶合成与分解速度)的调节等。
　　二、酶促反应的作用机制
　　酶(E)与底物(S)形成酶-底物复合物(ES)
　　酶的活性中心与底物定向结合生成ES复合物是酶催化作用的第一步。定向结合的能量来自酶活性中心功能基团与底物相互作用时形成的多种非共价键，如离子键、氢键、疏水键，也包括范德瓦力。它们结合时产生的能量称为结合能（binding energy）。这就不难理解各个酶对自己的底物的结合有选择性。
　　(二)酶与底物的过渡状态互补
　　若酶只与底物互补生成ES复合物，不能进一步促使底物进入过渡状态，那么酶的催化作用不能发生。这是因为酶与底物生成ES复合物后尚需通过酶与底物分子间形成更多的非共价键，生成酶与底物的过渡状态互补的复合物(图4-8)，才能完成酶的催化作用。实际上在上述更多的非共价键生成的过程中底物分子由原来的基态转变成过渡状态。即底物分子成为活化分子，为底物分子进行化学反应所需的基团的组合排布、瞬间的不稳定的电荷的生成以及其他的转化等提供了条件。所以过渡状态不是一种稳定的化学物质，不同于反应过程中的中间产物。就分子的过渡状态而言，它转变为产物(P)或转变为底物(S)的概率是相等的。
　　当酶与底物生成ES复合物并进一步形成过渡状态，这过程已释放较多的结合能，现知这部分结合能可以抵消部分反应物分子活化所需的活化能，从而使原先低于活化能阈的分子也成为活化分子，于是加速化学反应的速度
　　(三)酶促反应作用机制
　　1．邻近效应与定向排列　
　　2．多元催化（multielement catalysis）
　　3．表面效应(surface effect)
　　应该指出的是，一种酶的催化反应常常是多种催化机制的综合作用，这是酶促反应高效率的重要原因。

　　一．酶在生物体内的作用　　
　　在生物体内的酶是具有生物活性的蛋白质，存在于生物体内的细胞和组织中，作为生物体内化学反应的催化剂，不断地进行自我更新，使生物体内及其复杂的代谢活动不断地、有条不紊地进行．
　　酶的催化效率特别高（即高效性），比一般的化学催化剂的效率高10^7～10^18倍，这就是生物体内许多化学反应很容易进行的原因之一．
　　酶的催化具有高度的化学选择性和专一性．一种酶往往只能对某一种或某一类反应起催化作用，且酶和被催化的反应物在结构上往往有相似性．
　　一般在37℃左右，接近中性的环境下，酶的催化效率就非常高，虽然它与一般催化剂一样，随着温度升高，活性也提高，但由于酶是蛋白质，因此温度过高，会失去活性（变性），因此酶的催化温度一般不能高于60℃，否则，酶的催化效率就会降低，甚至会失去催化作用．强酸、强碱、重金属离子、紫外线等的存在，也都会影响酶的催化作用．
　　人体内存在大量酶，结构复杂，种类繁多，到目前为止，已发现3000种以上（即多样性）．如米饭在口腔内咀嚼时，咀嚼时间越长，甜味越明显，是由于米饭中的淀粉在口腔分泌出的唾液淀粉酶的作用下，水解成葡萄糖的缘故．因此，吃饭时多咀嚼可以让食物与唾液充分混合，有利于消化．此外人体内还有胃蛋白酶，胰蛋白酶等多种水解酶．人体从食物中摄取的蛋白质，必须在胃蛋白酶等作用下，水解成氨基酸，然后再在其它酶的作用下，选择人体所需的20多种氨基酸，按照一定的顺序重新结合成人体所需的各种蛋白质，这其中发生了许多复杂的化学反应．可以这样说，没有酶就没有生物的新陈代谢，也就没有自然界中形形色色、丰富多彩的生物界．　　
　　二．酶在医疗上的应用
　　随着对酶研究的发展，酶在医学上的重要性越来越引起了人们的注意，应用越来越广泛．下面分三个方面介绍．
　　1．酶与某些疾病的关系
　　酶缺乏所致之疾病多为先天性或遗传性，如白化症是因酪氨酸羟化酶缺乏，蚕豆病或对伯氨喹啉敏感患者是因6－磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏．许多中毒性疾病几乎都是由于某些酶被抑制所引起的．如常用的有机磷农药（如敌百虫、敌敌畏、1059以及乐果等）中毒时，就是因它们与胆碱酯酶活性中心必需基团丝氨酸上的一个－OH结合而使酶失去活性．胆碱酯酶能催化乙酰胆碱水解成胆碱和乙酸，当胆碱酯酶被抑制失活后，乙酰胆碱水解作用受抑，造成乙酰胆碱推积，出现一系列中毒症状，如肌肉震颤、瞳孔缩小、多汗、心跳减慢等．某些金属离子引起人体中毒，则是因金属离子（如Hg2+）可与某些酶活性中心的必需基团（如半胱氨酸的－SH）结合而使酶失去活性．
　　2．酶在疾病诊断上的应用
　　正常人体内酶活性较稳定，当人体某些器官和组织受损或发生疾病后，某些酶被释放入血、尿或体液内．如急性胰腺炎时，血清和尿中淀粉酶活性显著升高；肝炎和其它原因肝脏受损，肝细胞坏死或通透性增强，大量转氨酶释放入血，使血清转氨酶升高；心肌梗塞时，血清乳酸脱氢酶和磷酸肌酸激酶明显升高；当有机磷农药中毒时，胆碱酯酶活性受抑制，血清胆碱酯酶活性下降；某些肝胆疾病，特别是胆道梗阻时，血清r－谷氨酰移换酶增高等等．因此，借助血、尿或体液内酶的活性测定，可以了解或判定某些疾病的发生和发展．
　　3．酶在临床治疗上的应用
　　近年来，酶疗法已逐渐被人们所认识，广泛受到重视，各种酶制剂在临床上的应用越来越普遍．如胰蛋白酶、糜蛋白酶等，能催化蛋白质分解，此原理已用于外科扩创，化脓伤口净化及胸、腹腔浆膜粘连的治疗等．在血栓性静脉炎、心肌梗塞、肺梗塞以及弥漫性血管内凝血等病的治疗中，可应用纤溶酶、链激酶、尿激酶等，以溶解血块，防止血栓的形成等．
　　一些辅酶，如辅酶A、辅酶Q等，可用于脑、心、肝、肾等重要脏器的辅助治疗．另外，还利用酶的竞争性抑制的原理，合成一些化学药物，进行抑菌、杀菌和抗肿瘤等的治疗．如磺胺类药和许多抗菌素能抑制某些细菌生长所必需的酶类，故有抑菌和杀菌作用；许多抗肿瘤药物能抑制细胞内与核酸或蛋白质合成有关的酶类，从而抑制瘤细胞的分化和增殖，以对抗肿瘤的生长；硫氧嘧啶可抑制碘化酶，从而影响甲状腺素的合成，故可用于治疗甲状腺机能亢进等．
　　三．酶在生产、生活中的应用
　　如酿酒工业中使用的酵母菌，就是通过有关的微生物产生的，酶的作用将淀粉等通过水解、氧化等过程，最后转化为酒精；酱油、食醋的生产也是在酶的作用下完成的；用淀粉酶和纤维素酶处理过的饲料，营养价值提高；洗衣粉中加入酶，可以使洗衣粉效率提高，使原来不易除去的汗渍等很容易除去等等……
　　由于酶的应用广泛，酶的提取和合成就成了重要的研究课题．目前酶可以从生物体内提取，如从菠萝皮中可提取菠萝蛋白酶．但由于酶在生物体内的含量很低，因此，它不能适应生产上的需要．工业上大量的酶是采用微生物的发酵来制取的．一般需要在适宜的条件下，选育出所需的菌种，让其进行繁殖，获得大量的酶制剂．另外，人们正在研究酶的人工合成．总之随着科学水平的提高，酶的应用将具有非常广阔的前景．

人体的许多疾病与酶的质和量的异常、酶活性的改变有关；血浆中酶活性的改变又可反映许多疾病；酶在医学上的应用也日趋广泛。因此，酶与临床医学有密切的关系。 

一、酶与疾病的发生 

（一）遗传性疾病　

酶是基因表达的特殊蛋白质，先天性或遗传性缺陷可使某些酶的基因表达缺如或异常，导致酶的质和量的先天性异常。因酶的缺陷使相应的正常代谢途径不能进行而引起的疾病叫做酶遗传性缺陷病。例如，酪氨酸酶遗传性缺陷时，体内酪氨酸不能转化成黑色素，导致皮肤、毛发缺乏黑色素而患白化病。表4-4-1列出部分酶遗传性缺陷病及其所缺陷的酶。

（二）中毒性疾病　

临床上有些疾病是由于酶活性受到抑制引起的，常见于中毒性疾病。例如，有机磷农药中毒是由于抑制了胆碱酯酶活性，重金属盐中毒是由于抑制了巯基酶活性，氰化物中毒是由于抑制了细胞色素氧化酶的活性等。 

二、酶与疾病的诊断 

由于细胞内酶含量很少，直接测定其绝对量很难，因此酶学检测中一般是测定酶活性。测定血清（血浆）、尿液等体液中酶活性变化，可以反映某些疾病的发生和发展，有利于疾病诊断和预后判断。　

（一）酶活性的测定　

1． 原理 

    临床上对酶活性的测定多采用相对测定法。即在一定条件下，测定单位时间内酶促反应体系中底物的消耗量或产物的生成量来表示酶活性。因为在反应初速度时，酶促反应体系中的产物从无到有，其生成量最能反映酶活性，故绝大多数方法都是把酶促反应体系中产物生成量作为酶活性测定的依据。　

2．酶活性单位 　

    酶活性的高低用酶活性单位（U）来表示。酶活性单位指在特定条件下、单位时间内酶促反应过程中底物的减少量或产物的生成量。有习惯单位和国际单位等方法。习惯单位是依据不同的实验方法定义出来的酶活性单位。同一种酶，测定的方法不同，测定的结果不能比较。国际单位（IU）是1961年国际酶学委员会规定的酶活性单位的统一标准：指在最适条件下，25℃，每分钟催化1微摩尔底物（1μmol/L）发生化学变化的酶量为一个单位。1972年，国际酶学委员会又推荐了一个新的酶活性单位，即“催量”（Kat），其定义为在最适条件下，每秒钟催化1摩尔底物（1mol/L）发生化学变化的酶量为1催量。　

（二）酶活性测定的样品　

临床实验室测定酶活性的样品很多，有全血、血清、血浆、尿液、脑脊液、胸腔积液和胃液等。由于血清简便易得，既可避免抗凝剂对酶活性的影响，又可防止加抗凝剂振摇引起溶血，故最为常用。　

（三）血清酶的测定　

    血液与全身各组织细胞相沟通，当组织细胞损伤时，细胞内酶大量入血，使血清酶活性增高；或因细胞病变使其合成酶的能力下降，使血清中酶活性降低。测定血清酶活性对疾病的辅助诊断、治疗评价和预后判断具有重要的临床意义。　

1． 血清（浆）功能性酶的测定　

    此类酶是血浆蛋白质的固有成分，在血浆中发挥其特异催化作用的酶，故称血浆功能性酶。如与血液凝固和纤维蛋白溶解有关的酶类、催化血浆中胆固醇酯化的卵磷脂胆固醇酯酰基转移酶、使乳糜微粒中三脂酰甘油水解的脂蛋白脂肪酶等。这些酶主要由肝细胞合成后分泌入血，在血浆中的含量较为恒定。测定这些酶在血中的活性，有助于了解肝的功能。　

2．血清（浆）非功能性酶的测定　

    此类酶在血浆中浓度很低，来自各组织细胞，在血浆中不发挥催化的功能，称做血浆非功能性酶。测定血浆中这些酶活性，能反映产生该酶的组织细胞的病变。许多组织器官的疾病可引起血浆中酶活性的改变，一般有以下几种原因：①体内某些物质代谢发生障碍时，细胞中酶合成增加，使进入血中的酶量增加。如成骨肉瘤或佝偻病时，成骨细胞中碱性磷酸酶活性增高；②组织细胞损伤或细胞膜通透性变大，使进入血液中的酶量增加。例如，急性胰腺炎时，血清淀粉酶活性升高；急性肝炎、心肌梗塞时血浆丙氨酸氨基转移酶（ALT）、天冬氨酸氨基转移酶（AST）活性增高。　

3． 同工酶在临床诊断上的价值　

检测同工酶对于疾病的器官定位具有实用价值。体液中的同工酶多来自不同的组织细胞，当体液（主要是血清）中某一酶的总活性升高时，通过同工酶的分离与检测，可确定升高的那部分同工酶来自何种组织，便能较准确地反映出哪些组织细胞损伤及损伤程度，从而提高酶学诊断水平。检测同工酶还能提高酶学诊断的敏感性，因为某些同工酶的异常升高可在总酶活性改变之前出现。如急性心肌梗塞时，血清心型肌酸激酶（CK-MB）的升高早于肌酸激酶总活性的升高。检测同工酶对某些疾病还具有判断预后的参考价值，如肝炎病人血中AST主要来自肝细胞液（胞液型AST），若血中出现线粒体型AST，说明细胞由炎症发展到坏死，提示病情相当严重。　

4． 检测血清酶时的注意事项　

对于目前认为具有诊断价值的每一种血清酶都有一个正常值的范围。必须强调，正常值范围不是绝对的，因为它受多种条件和因素的影响。　

（1）生理差异的影响：血清酶活性受性别、年龄、进食、运动、妊娠、肥胖和种族等多种因素的影响。例如，成年男性血清γ-谷氨酰转移酶活性明显高于成年女性，而成年女性血清中的醇脱氢酶活性却高于成年男性。妊娠后期妇女血清丙氨酸氨基转移酶、碱性磷酸酶和γ谷氨酰转移酶活性都大幅度地高出正常范围。又如，儿童因骨骼生长，其血清碱性磷酸酶活性可为成年人的3～4倍。再如，一次过量饮酒可使健康成年人血清天冬氨酸氨基转移酶活性升高1倍左右。因此，在临床上判断血清酶活性是否正常时一定要考虑到上述各种因素的影响。

（2） 样品处理的影响：对检测样品的处理和保存不当也常常给实验结果带来严重的影响。例如，溶血可使红细胞内的乳酸脱氢酶和天冬氨酸氨基转移酶等非功能性酶逸入血清，导致这些酶的检测结果明显高出正常值，出现假性高值。又如，某些抗凝剂能特异地抑制一些酶的活性（EDTA抑制丙氨酸氨基转移酶、肝素抑制磷酸肌酸激酶），致测定结果偏低。再如，高温、剧烈振摇等物理因素均可使酶蛋白变性失去活性，严重地影响测定结果。所以，在临床护理技术操作中，要严格操作规程，采血时，尽量减少溶血的发生，控制影响酶活性的可能因素，提供合格的检测样品。对采集后样品的保存，要注意保洁防尘、轻拿轻放，低温冷藏、避免光照。 

三、酶在临床治疗中的应用 

酶已作为药剂用于临床治疗。　

1．帮助消化　

胃蛋白酶、胰蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶和木瓜蛋白酶都可用于帮助消化。　

2．消炎抑菌　

溶菌酶、木瓜蛋白酶可缓解炎症，促进消肿；糜蛋白酶可用于外科清创和烧伤病人痂垢的清除以及防治脓胸病人浆膜粘连，雾化吸入可稀释痰液便于咳出等。　

3．防治血栓　

链激酶、尿激酶和纤溶酶等可溶解血栓，可用于脑血栓，心肌梗塞等疾病的防治。　

4．治疗肿瘤　

天冬酰胺具有促进血癌生长的作用，利用天冬酰胺酶分解天冬酰胺可抑制血癌细胞的生长。人工合成的6-巯基嘌呤、5-氟尿嘧啶等药物，通过酶的竞争性抑制作用阻碍肿瘤细胞的异常生长，可起到抑制肿瘤的作用。 

四、酶在医学科研上的应用 

（一）酶作为试剂用于临床检验　

酶偶联测定法是利用酶作为分析试剂，对一些酶的活性、底物浓度、激活剂和抑制剂等进行定量分析的一种方法。其原理是利用一些酶（称指示酶）的底物或产物可以直接简便地监测，将该酶偶联到待测的酶促反应体系中，将本来不易直接测定的反应转化为可以直接监测的系列反应。　

（二）酶作为工具酶用于科研与生产　

1．工具酶　

    利用酶具有高度特异性的特点，将酶作为工具，在分子水平上对某些生物大分子进行定向的分割与连接。例如，基因克隆用工具酶—限制性核酸内切酶、连接酶、TaqDNA聚合酶等。　

2．酶标记测定法　

    酶可以代替同位素与某些物质结合，使该物质被酶所标记。通过测定酶的活性来判断被标记物质或与其定量结合的物质的存在与含量。　

3．固定化酶　

    酶可经物理或化学方法处理，连接在载体（如凝胶、琼脂糖、树脂和纤维素等）上形成固定化酶，然后装柱组成反应管道化和自动化。在固定条件下只要定速地注入底物，即可自动流出和收集产物。

4．抗体酶

    底物与酶的活性中心结合可诱导底物变构形成过渡态底物。设计由这种过渡态底物产生的抗体，具有促使底物转变为过渡态进而发生催化反应的酶活性，故称之为抗体酶。抗体酶的研究是酶工程研究的前沿学科，制造抗体酶的技术比蛋白质工程和生产酶制剂简单，可以大量生产，因此，关于抗体酶的应用研究必会引起重视和发展。