三、酶反应动力学

　　酶促反应的速度取决于底物浓度、酶浓度、PH、温度、激动剂和抑制剂等。

　　1、底物浓度

　　1)在底物浓度较低时，反应速度随底物浓度的增加而上升，加大底物浓度，反应速度趋缓，底物浓度进一步增高，反应速度不再随底物浓度增大而加快，达最大反应速度，此时酶的活性中心被底物饱合。

　　2)米氏方程式

　　V＝Vmax［S］／Km＋［S］

　　a.米氏常数Km值等于酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度。

　　b.Km值愈小，酶与底物的亲和力愈大。

　　c.Km值是酶的特征性常数之一，只与酶的结构、酶所催化的底物和反应环境如温度、PH、离子强度有关，与酶的浓度无关。

　　d.Vmax是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度呈正比。

　　2、酶浓度

　　在酶促反应系统中，当底物浓度大大超过酶浓度，使酶被底物饱和时，反应速度与酶的浓度成正比关系。

　　3、温度

　　温度对酶促反应速度具有双重影响。升高温度一方面可加快酶促反应速度，同时也增加酶的变性。酶促反应最快时的环境温度称为酶促反应的最适温度。酶的活性虽然随温度的下降而降低，但低温一般不使酶破坏。

　　酶的最适温度不是酶的特征性常数，它与反应进行的时间有关。

　　4、PH

　　酶活性受其反应环境的PH影响，且不同的酶对PH有不同要求，酶活性最大的某一PH值为酶的最适PH值，如胃蛋白酶的最适PH约为1.8，肝精氨酸酶最适PH为9.8，但多数酶的最适PH接近中性。

　　最适PH不是酶的特征性常数，它受底物浓度、缓冲液的种类与浓度、以及酶的纯度等因素影响。

　　5、激活剂

　　使酶由无活性或使酶活性增加的物质称为酶的激活剂，大多为金属离子，也有许多有机化合物激活剂。分为必需激活剂和非必需激活剂。

　　6、抑制剂

　　凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白变性的物质统称为酶的抑制剂。大多与酶的活性中心内、外必需基团相结合，从而抑制酶的催化活性。可分为：

　　1)不可逆性抑制剂：以共价键与酶活性中心上的必需基团相结合，使酶失活。此种抑制剂不能用透析、超滤等方法去除。又可分为：

　　a.专一性抑制剂：如农药敌百虫、敌敌畏等有机磷化合物能特民地与胆碱酯酶活性中心丝氨酸残基的羟基结合，使酶失活，解磷定可解除有机磷化合物对羟基酶的抑制作用。

　　b.非专一性抑制剂：如低浓度的重金属离子如汞离子、银离子可与酶分子的巯基结合，使酶失活，二巯基丙醇可解毒。化学毒气路易士气是一种含砷的化合物，能抑制体内的巯基酶而使人畜中毒。

　　2)可逆性抑制剂：通常以非共价键与酶和(或)酶-底物复合物可逆性结合，使酶活性降低或消失。采用透析或超滤的方法可将抑制剂除去，使酶恢复活性。可分为：

　　a.竞争性抑制剂：与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶与底物结合形成中间产物。如丙二酸对琥珀酸脱氢酶的抑制作用；磺胺类药物由于化学结构与对氨基苯甲酸相似，是二氢叶酸合成酶的竞争抑制剂，抑制二氢叶酸的合成；许多抗代谢的抗癌药物，如氨甲蝶呤(MTX)、5-氟尿嘧啶(5-FU )、6-巯基嘌呤(6-MP)等，几乎都是酶的竞争性抑制剂，分别抑制四氢叶酸、脱氧胸苷酸及嘌呤核苷酸的合成。

　　Vmax不变，Km值增大

　　b.非竞争性抑制剂：与酶活性中心外的必需基团结合，不影响酶与底物的结合，酶和底物的结合也不影响与抑制剂的结合。

　　Vmax降低，Km值不变

　　c.反竞争性抑制剂：仅与酶和底物形成的中间产物结合，使中间产物的量下降。

　　Vmax、 Km均降低

　　四、酶活性的调节

　　1、酶原的激活　

　　有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，必须在一定条件下，这些酶的前体水解一个或几个特定的肽键，致使构象发生改变，表现出酶的活性。酶原的激活实际上是酶的活性中心形成或暴露的过程。生理意义是避免细胞产生的蛋白酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。

　　2、变构酶

　　体内一些代谢物可以与某些酶分子活性中心外的某一部位可逆地结合，使酶发生变构并改变其催化活性，有变构激活与变构抑制。

　　3、酶的共价修饰调节

　　酶蛋白肽链上的一些基团可与某种化学基团发生可逆的共价结合，从而改变酶的活性，这一过程称为酶的共价修饰。在共价修饰过程中，酶发生无活性与有活性两种形式的互变。酶的共价修饰包括磷酸化与脱磷酸化、乙酰化与脱乙酰化、甲基化与脱甲基化、腺苷化与脱腺苷化等，其中以磷酸化修饰最为常见。

　　五、同工酶

　　同工酶是指催化相同的化学反应，而酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的一组酶。同工酶是由不同基因或等位基因编码的多肽链，或由同一基因转录生成的不同mRNA翻译的不同多肽链组成的蛋白质。翻译后经修饰生成的多分子形式不在同工酶之列。同工酶存在于同一种属或同一个体的不同组织或同一细胞的不同亚细胞结构中。

　　如乳酸脱氢酶是四聚体酶。亚基有两型：骨骼肌型(M型)和心肌型(H型)。两型亚基以不同比例组成五种同工酶，如LDH1(HHHH)、LDH2(HHHM)等。它们具有不同的电泳速度，对同一底物表现不同的Km值。单个亚基无酶的催化活性。心肌、肾以LDH1为主，肝、骨骼肌以LDH5为主。

　　肌酸激酶是二聚体，亚基有M型(肌型)和B型(脑型)两种。脑中含CK1(BB型)；骨骼肌中含CK3(MM型)；CK2(MB型)仅见于心肌。

　　第四章　　维生素

　　一、脂溶性维生素

　　1、维生素A

　　作用：与眼视觉有关，合成视紫红质的原料；维持上皮组织结构完整；促进生长发育。

　　缺乏可引起夜盲症、干眼病等。

　　2、维生素D

　　作用：调节钙磷代谢，促进钙磷吸收。

　　缺乏儿童引起佝偻病，成人引起软骨病。

　　3、维生素E

　　作用：体内最重要的抗氧化剂，保护生物膜的结构与功能；促进血红素代谢；动物实验发现与性器官的成熟与胚胎发育有关。

　　4、维生素K

　　作用：与肝脏合成凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ有关。

　　缺乏时可引起凝血时间延长，血块回缩不良。

　　二、水溶性维生素

　　1、维生素B1

　　又名硫胺素，体内的活性型为焦磷酸硫胺素(TPP)

　　TPP是α-酮酸氧化脱羧酶和转酮醇酶的辅酶，并可抑制胆碱酯酶的活性，缺乏时可引起脚气病和(或)末梢神经炎。

　　2、维生素B2

　　又名核黄素，体内的活性型为黄素单核苷酸(FMN)和黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)

　　FMN和FAD是体内氧化还原酶的辅基，缺乏时可引起口角炎、唇炎、阴囊炎、眼睑炎等症。

　　3、维生素PP

　　包括尼克酸及尼克酰胺，肝内能将色氨酸转变成维生素PP，体内的活性型包括尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD＋)和尼克酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP＋)。

　　NAD＋和NADP＋在体内是多种不需氧脱氢酶的辅酶，缺乏时称为癞皮症，主要表现为皮炎、腹泻及痴呆。

　　4、维生素B6

　　包括吡哆醇、吡哆醛及吡哆胺，体内活性型为磷酸吡哆醛和磷酸吡哆胺。

　　磷酸吡哆醛是氨基酸代谢中的转氨酶及脱羧酶的辅酶，也是δ-氨基γ-酮戊酸(ALA)合成酶的辅酶。

　　5、泛酸　

　　又称遍多酸，在体内的活性型为辅酶A及酰基载体蛋白(ACP)。

　　在体内辅酶A及酰基载体蛋白(ACP)构成酰基转移酶的辅酶。

　　6、生物素

　　生物素是体内多种羧化酶的辅酶，如丙酮酸羧化酶，参与二氧化碳的羧化过程。

　　7、叶酸

　　以四氢叶酸的形式参与一碳基团的转移，一碳单位在体内参加多种物质的合成，如嘌呤、胸腺嘧啶核苷酸等。叶酸缺乏时，DNA合成受抑制，骨髓幼红细胞DNA合成减少，造成巨幼红细胞贫血。

　　8、维生素B12

　　又名钴胺素，唯一含金属元素的维生素。

　　参与同型半工半胱氨酸甲基化生成蛋氨酸的反应，催化这一反应的蛋氨酸合成酶(又称甲基转移酶)的辅基是维生素B12，它参与甲基的转移。一方面不利于蛋氨酸的生成，同时也影响四氢叶酸的再生，最终影响嘌呤、嘧啶的合成，而导致核酸合成障碍，产生巨幼红细胞性贫血。

　　9、维生素C

　　促进胶原蛋白的合成；是催化胆固醇转变成7-α羟胆固醇反应的7-α羟化酶的辅酶；参与芳香族氨基酸的代谢；增加铁的吸收；参与体内氧化还原反应，保护巯基等作用。