学　习　目　标

◆叙述酶的概念、酶的化学本质及酶促反应的特点。

◆记住酶的分子组成及全酶、酶蛋白、辅助因子、必需基团、活性中心、酶原及酶原的激活的概念。

◆以乳酸脱氢酶为例描述同工酶的概念及其意义。

◆熟记影响酶促反应速度的因素及其作用特点。

◆了解酶的分类与命名。

◆熟悉酶在临床医学上的应用。

酶是生物催化剂，体内几乎99%以上的化学反应都是在酶的催化作用下进行的，在酶的催化作用下，机体的物质代谢才能有条不紊地进行，没有酶就没有新陈代谢，更谈不上生命。1926年James B Sumner第一次从刀豆得到了脲酶结晶，并证明了脲酶的本质是蛋白质。1982年，Thomas Cech从四膜虫研究中发现了具有自身催化作用的核糖核酸（RNA），并提出了核酶的概念。酶广泛应用于现代医学的各个领域，并与疾病的发生、诊断、治疗有着密切的联系。遗传性因素可引起酶的质和量的异常以及酶活性的改变。许多疾病可引起酶的质和量的异常。检测体液，尤其是血液中酶活性的改变可以帮助诊断某些疾病。许多药物可以通过改变人体或致病菌中某些酶的活性达到治疗目的。酶作为药物在不断扩大其应用范围。酶还可作为工具用于临床检验和科学研究，固定化酶、抗体酶、酶联免疫测定等被广泛应用并越来越受到人们的重视。

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神奇的魔术师

1783年，意大利的科学家斯巴兰让尼设计了巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼里，然后让鹰把小笼子吞下去，这样，肉块就可以不受物理性消化的影响，而胃液却可以流入笼内。过一段时间后，它把小笼子取出来，却发现笼内的肉块消失了。于是，它推断胃液中一定含有消化肉块的物质。这个实验说明胃具有化学性消化的作用。那么，胃液中究竟是什么物质将肉消化了呢？当时并不清楚。直到1836年，德国的科学家施旺从胃液里提取了消化蛋白质的物质（后来知道，这就是胃蛋白酶）这才解开消化之谜。事后科学家证实酶就是一种蛋白质催化剂，它在瞬间不知不觉地将摄入人体的各种营养物质化为乌有，并将体内的非营养物质处理得干干净净，才使得体内千变万化的化学反应可以有条不紊地进行，维持着人类的生命和健康。酶是我们体内主宰着生命活动的魔术师。

                                                               第一节　酶的概念和作用特点

一、酶的含义

酶（enzyme）是由活细胞产生的具有催化作用的一类特殊蛋白质，也称生物催化剂。近年来发现，某些核酸也具有催化作用，但数量极少。目前从组织细胞中分离纯化的酶已达2 000余种，其中近250种已得到结晶。

二、酶的作用特点

（一）酶与一般催化剂的共性

酶和一般催化剂一样，只能催化热力学上允许进行的化学反应，只能缩短可逆反应达到平衡所需的时间，而不能改变平衡点，即不改变平衡常数。都能降低反应所需的活化能，从而增加活化分子的数量，加速反应进行。反应前后酶的质和量保持不变。

想一想：

酶作为生物催化剂与一般催化剂相比有哪些相同和不同之处？

（二）酶的催化作用特点

酶的化学本质是蛋白质，与一般催化剂相比有其自身的作用特点：

1.极高的催化效率　在常温、常压及pH接近中性的条件下，酶比一般催化剂的效率高10⁶～10¹²倍。例如脲酶水解尿素的速度常数比酸水解尿素高7×10¹²倍左右，过氧化氢酶催化过氧化氢分解的速度常数比Fe²⁺高6×10⁵倍左右。

2.高度的专一性　酶对其所催化的底物有较严格的选择性。一种酶只作用于一类化合物或一定的化学键，促进一定的化学反应，生成一定的产物，这种现象称为酶的专一性或特异性。根据酶对底物选择的严格程度不同，酶的专一性可分为三种类型。

（1）绝对专一性（absolute specificity）：一种酶只能催化一种底物进行一种化学反应，这种专一性称为绝对专一性。如琥珀酸脱氢酶催化琥珀酸脱氢，生成延胡索酸，而对结构相似的丙二酸则不起作用。

（2）相对专一性（relative specificity）：一种酶能作用于一类化合物或一种化学键，这种不太严格的选择性称为相对专一性。如蔗糖酶作用于蔗糖分子中的β－1，2－糖苷键，也可作用于棉子糖分子中葡萄糖与果糖间的β－1，2－糖苷键等。

（3）立体异构特异性（stereospecificity）：某些酶对底物的立体构型有严格的要求，称之为立体异构特异性。例如精氨酸酶只能催化L－精氨酸水解生成L－鸟氨酸和尿素，而对D－精氨酸则无作用。

3.高度不稳定性　由于酶的化学本质是蛋白质，所以凡能使蛋白质变性的理化因素均可影响酶的活性，甚至使酶完全失活。故要保持酶的活性，必须避免能使蛋白质变性的因素。此外，酶活性还受特异抑制剂的抑制。

4.酶活性的可调控性　酶与体内其他代谢物一样，其自身也要不断进行新陈代谢，通过改变酶的合成和降解速度可调节酶含量。代谢物浓度或产物浓度变化、外界环境变化和生理功能的需要均可通过激素和神经系统，通过关键酶的变构调节和共价修饰来影响整个酶促反应速度，从而保证物质代谢的速度和方向。

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核酶与脱氧核酶

1981年，Cech研究四膜虫的rRNA剪接时发现，在没有任何蛋白质的参与下rRNA能够完成特异性的自我剪接，这说明RNA有自我催化作用。人们将具有催化活性的RNA称为核酶（ribozyme）。后来又发现具有催化作用的DNA，称之为脱氧核酶。

核酶的发现打破了多年来认为的酶全部都是蛋白质的观念，对其进一步的深入研究开拓了人们的视野，拓展了人们对酶学的研究范围。在天然核酶研究的基础上，人们设计并合成出了人工核酶及脱氧核酶，这些人工核酶及脱氧核酶可以特异性地作用于某些基因，可以应用于抗病毒、抗病原微生物、抗肿瘤的实验研究。