第四章生物催化劑-酶-第二章酶(enzyme)-免費閱讀

　　

【正文】 4．抗體酶底物與酶的活性中心結合可誘導底物變構形成過渡態底物。四、酶在醫學科研上的應用（一）酶作為試劑用于臨床檢驗酶偶聯測定法是利用酶作為分析試劑，對一些酶的活性、底物濃度、激活劑和抑制劑等進行定量分析的一種方法。所以，在臨床護理技術操作中，要嚴格操作規程，采血時，盡量減少溶血的發生，控制影響酶活性的可能因素，提供合格的檢測樣品。妊娠后期婦女血清丙氨酸氨基轉移酶、堿性磷酸酶和γ谷氨酰轉移酶活性都大幅度地高出正常范圍。體液中的同工酶多來自不同的組織細胞，當體液（主要是血清）中某一酶的總活性升高時，通過同工酶的分離與檢測，可確定升高的那部分同工酶來自何種組織，便能較準確地反映出哪些組織細胞損傷及損傷程度，從而提高酶學診斷水平。這些酶主要由肝細胞合成后分泌入血，在血漿中的含量較為恒定。國際單位（IU）是1961年國際酶學委員會規定的酶活性單位的統一標準：指在最適條件下，25℃，每分鐘催化1微摩爾底物（1μmol/L）發生化學變化的酶量為一個單位。（一）酶活性的測定1． 原理 臨床上對酶活性的測定多采用相對測定法。一、酶與疾病的發生（一）遺傳性疾病酶是基因表達的特殊蛋白質，先天性或遺傳性缺陷可使某些酶的基因表達缺如或異常，導致酶的質和量的先天性異常。（二）修飾酶體內有些酶可在其它酶的作用下，將酶的結構進行共價修飾，使該酶活性發生改變，這種調節稱為共價修飾調節，這類酶稱為修飾酶(prosessing enzyme)。（一） 別構酶（亦稱變構酶）體內某些特異性分子可以與某些酶分子活性中心外的某一部位可逆的非共價結合，使酶分子的構象發生改變，進而改變酶的活性。兩種亞基以不同比例組成五種四聚體：LDH1(H4)、LDH2(H3M)、LDH3(H2M2)、LDH4(HM3)和LDH5(M4)。例如，胰蛋白酶原進入小腸后，受腸激酶或胰蛋白酶本身的激活，第6位賴氨酸與第7位異亮氨酸殘基之間的肽鍵被切斷，水解掉一個六肽，酶分子空間構象發生改變，形成酶的活性中心，于是胰蛋白酶原變成了有活性的胰蛋白酶(圖431)。例如磺胺藥是通過競爭性抑制作用抑制細菌生長的，某些細菌在二氫葉酸合成酶的作用下，利用對氨基苯甲酸（PABA）、二氫喋呤及谷氨酸合成二氫葉酸，后者能轉變為四氫葉酸，四氫葉酸是細菌合成核酸不可缺少的輔酶。當膽堿酯酶被有機磷農藥抑制后，膽堿能神經末稍分泌的乙酰膽堿不能及時分解，過多的乙酰膽堿會導致膽堿能神經過度興奮的癥狀，表現為一系列中毒的癥狀。例如Mg2+是多種激酶和合成酶的激活劑，Cl是淀粉酶的激活劑。（三）pH對酶促反應速度的影響酶反應介質的pH可影響酶分子，特別是活性中心上必需基團的解離程度和催化基團中質子供體或質子受體所需的離子化狀態，也可影響底物和輔酶的解離程度，從而影響酶與底物的結合。圖423 溫度對酶促反應速度的影響人體內酶的最適溫度接近體溫，一般為37℃～40℃之間，若將酶加熱到60℃即開始變性，超過80℃，酶的變性不可逆。2．Km值可判斷酶與底物的親和力（Km值愈大，酶與底物的親和力愈小；反之亦然）。在研究某一因素對酶促反應速度的影響時，應該維持反應中其它因素不變，而只改變要研究的因素。例如：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等。已知15種微量元素在動物營養中是必須的，它們是鐵、碘、銅、錳、鋅、鈷、鉬、硒、釩、鎳、鉻、錫、氟、硅、砷，它們大多作為酶的輔助因子或輔基起作用。因此B12的缺乏同樣會導致巨幼紅細胞貧血。表411 由四氫葉酸攜帶的一碳單位中碳的氧化態氧化數目氧化水平一碳單位形式四氫葉酸形式2甲醇（最還原的）CH3N4甲基FH40甲醛CH2N5，N10亞甲基FH42甲醇（最氧化的）CH=OCH=OCH=NHCH=N4甲酰基FH4N10甲酰基FH4N4亞胺甲基FH4N5，N10次甲基FH4二氫葉酸還原酶是將葉酸加氫還原為四氫葉酸的酶，因此如果該酶被抑制，DNA和RNA的合成將受阻，臨床上用氨甲蝶呤及其類似物作為競爭性抑制劑來抑制二氫葉酸還原酶，以阻斷腫瘤的生長，但這些藥物并非是腫瘤的特效藥物，它們同樣對正常細胞具有抑制作用，因此它們對正常細胞是有毒性。圖418 磷酸吡哆醛與磷酸吡哆胺磷酸吡哆醛與磷酸吡哆胺是由維生素B6磷酸化形成的。黃素輔基是由維生素B2（核黃素）轉化形成的。NADH在細胞內有兩條去路，一是通過呼吸鏈最終將氫傳遞給氧生成水，釋放能量用于ATP的合成；一是作為還原劑為加氫反應（還原反應）提供氫。四、輔酶與輔基前已述及，結合酶由兩部分構成：酶蛋白+輔酶（或輔基）。 2． 趨近效應和定向效應酶與底物形成復合物后，使底物與底物（如雙分子反應）之間，酶的催化基團與底物之間結合于同一分子而使有效濃度得以極大地升高，從而使反應速度大大增加，這種效應稱為趨近效應。還有一些必需基團雖然不參加活性中心的組成，但卻為維持酶活性中心應有的空間構象所必需，這些基團是酶活性中心外的必需基團（圖411）圖411 酶活性中心示意圖酶的活性中心往往位于酶分子表面或凹陷處，是酶催化作用的關鍵部位。酶活性的調節作用是維持這種平衡的重要環節。2．高度的特異性酶對其所催化的底物和催化的反應具有較嚴格的選擇性，常將這種選擇性稱為酶的特異性或專一性(specificity)。相對應于催化性RNA，具有切割RNA作用的DNA分子稱為脫氧核酶或催化性DNA（catalytic DNA）。B族維生素是形成體內結合酶輔酶或輔基的重要成分。如淀粉酶、脂肪酶、蛋白酶等均屬于單純酶。第一節 酶是生物催化劑一、生物催化劑（一）酶酶是由活細胞產生的具有催化功能的蛋白質，它是最主要的生物催化劑。酶所催化的化學反應稱為酶促反應。2． 結合酶 這類酶由蛋白質部分和非蛋白質部分組成，前者稱為酶蛋白（apoenzyme），后者稱為輔助因子（cofactor）。（二）核酶1982年，Thomas Cech從四膜蟲rRNA前體的加工研究中首先發現rRNA分子在沒有任何蛋白質的存在下發生了自我催化的剪接反應，此后更多的證據表明，某些RNA分子有固有的催化活性。由于DNA分子較RNA穩定，而且合成成本低，因此在未來的治療藥物發展中可能具有更廣泛的前景。根據酶對底物選擇的嚴格程度不同，酶的特異性通常分為以下三種：(1)絕對特異性(absolute specifictity)：有的酶只能催化一種底物發生一定的反應，稱為絕對特異性。通過各種調控方式，例如，酶的生物合成的誘導和阻遏、酶的化學修飾、酶的變構調節以及神經體液因素的調節等，改變酶的催化活性，以適應生理功能的需要，促進體內物質代謝的協調統一，保證生命活動的正常進行。不同的酶有不同的活性中心，故對底物有高度的特異性。趨近效應使酶活性中心處的底物濃度急劇增高，從而增加底物分子的有效碰撞。其中輔酶（基）通常結合于酶的活性中心，酶蛋白的活性中心形狀決定了什么樣的底物可以與之結合，而存在于活性中心的輔酶（基）則對底物進行電子、原子或基團轉移。NADPH一般不將氫傳遞給氧，通常只作為還原劑為加氫反應提供氫。（三）輔酶A：CoASH輔酶A是體內傳遞酰基的載體，為酰基移換酶之輔酶（圖417）。（五）羧化酶輔基：生物素生物素（維生素H，維生素B7）是各種羧化酶的輔基，在ATP作用下可與CO2結合形成N羧基生物素，N羧基生物素可將羧基轉移給有機分子而發生羧化（圖419）。由于葉酸與核酸的合成有關，當葉酸缺乏時，DNA合成受阻骨髓幼紅細胞中DNA合成減少，細胞分裂速度降低，細胞體積繼續增長，細胞核內染色質疏松，形成巨幼紅細胞。（九）轉酰基酶輔基：硫辛酸（圖4113）圖4113 硫辛酸硫辛酸存在于α酮酸脫氫酶復合體中，該酶復合體由三種酶復合而成：α酮酸脫氫酶、