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酶
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有一些酶在细胞内初合成时没有催化活性，这是酶的[[前体]]，称为酶原。例如胃和[[胰腺]]合成的[[蛋白水解酶]]都是以酶原的形式分泌到胃肠腔道中，然后经过不同的有限的水解作用，断开特异的肽键，才成为有活性的酶，这称为酶原的激活。体内[[血液凝固]][[和凝]]块溶解也是一些酶原激活过程。酶初合成时呈酶原的形式，这可以防止酶不适时宜的催化活性。例如[[急性胰腺炎]]就是酶原在胰脏内被激活，导致胰腺组织蛋白质被水解，可危及性命。下面列出胰腺分泌的一些酶原的激活反应概要：
由此可见，[[胰蛋白酶原]]一旦被[[肠激酶]]激活，其他酶原也都被激活，它们就可协同作用，彻底水解肠腔中的蛋白质。肠激酶由[[十二�十二指肠]]分泌，是控制蛋白质水解的关键。它特异地催化胰蛋白酶原中由赖氨酸羧基与[[异亮氨酸]]氨基构成的肽键的断开，从而脱下酶原N端一段六肽，蛋白质构象发生变化，可以形成有催化作用的活性部位。其他酶原的激活也是通过脱下或打开一些肽键，使酶分子可以形成活性部位。胰蛋白酶原也可被胰蛋白酶激活，这称为[[自身催化]]或激活；[[胃蛋白酶原]]既可由H<sup>+</sup>激活也可由胃蛋白酶自身激活。 ==酶作用机理== 化学反应无非是旧化学键的断裂和新化学键的形成，在断裂与形成之间有一个过渡状态。在A→P的反应中，A要先开至过渡态A-P<sup>*</sup>方可跌落成为产物P，A-P<sup>*</sup>具有比 A或 P都高的能量。A要有足够的能量(即[[活化]]能△''G''<sup>厵</sup>)方可达到过渡状态：△''G''厵＝－，化学反应的速度与具有等于或大于△''G''厵的自由能的分子数成正比。化学催化剂可降低反应的活化能，使更多的分子升到过渡状态，从而加速化学反应的进行，酶也如此。酶与作用物形成[[复合体]]ES而达到过渡状态［ES］<sup>*</sup>，所需活化能大大低于非催化反应和非酶催化反应，所以酶的催化效率极高。［ES］<sup>*</sup>经 EP（酶与产物复合体）而降解为产物和酶。 酶与作用物的可逆结合是通过离子键、氢键和范德瓦尔斯氏力这些非共价键而实现。换言之，酶的活性部位上的基团具有与作用物形成这种非共价键的能力。酶与作用物复合体的存在已经[[光谱分析]]、[[电子显微镜]]观察甚至分离提纯等技术证明。 ==米凯利斯－门顿二氏方程== 在很[[多酶]]促反应中，当酶浓度恒定时反应速度 υ与作用物浓度 ［S］的关系呈双曲线图形，即在低［S］下υ呈直线上升，而在高［S］下，υ上升缓慢)。 即酶(E)以速度常数''k''<sub>1</sub>与作用物S形成复合体ES。ES可以速度常数''k''<sub>2</sub>[[解离]]为E和S，也可以速度常数''k''<sub>3</sub>生成E和产物P。可以设想，在反应初始时P生成极少，可不考虑其逆转为S的过程。 因此，初始速度υ 决定于［ES］，即υ=''k''<sub>3</sub>［KS］，在低［S］的条件下，作用物不足以结合所有的酶，故若［S］增加，［ES］随即增加，υ急剧增大。若［S］继续增加至所有E均与S结合成［ES］，即［ES］=［E］，反应速度υ即达最大值''V''，即使［S］再增，［ES］也不增多，所以 υ也不升高。在恒态下，ES形成速度''k''<sub>1</sub>［E］［S］等于ES分解速度(''k''<sub>2</sub>+''k''<sub>3</sub>)［ES］，按此推导出下式。即米凯利斯－门顿二氏方程式。 若反应速度υ 为最大速度''V''的一半，即''V''=2υ时，则''K<sub>m</sub>''=［S］；亦即''K<sub>m</sub>''为[[酶促反应]]速度等于最大速度的一半时的作用物浓度，其单位是摩尔/升(mol/L)。不同的酶，''K<sub>m</sub>''值不同，''K<sub>m</sub>''是酶的特征常数。在很多情况下，ES逆转为E和S的速度远大于ES生成E和P的速度，即''k''<sub>2</sub>》''k''<sub>3</sub>，此时''K<sub>m</sub>''等于''k''<sub>2</sub>/''k''<sub>1</sub>。''K<sub>m</sub>''值愈小，表示ES解离愈少，即酶与作用物的亲和力愈大；反之''K<sub>m</sub>''愈大，其亲和力则愈小。 酶浓度恒定时，''V''也是个常数。因为''V''=''k''<sub>3</sub>［E］，若已知酶的[[摩尔浓度]]，得到''V''的值就可计算出''k''<sub>3</sub>，例如10<sup>-6</sup>摩尔[[碳酸酐酶]]被作用物完全[[饱和]]时，每秒可催化生成0.6摩尔H<sub>2</sub>CO<sub>3</sub>，其''k''<sub>3</sub>=6×10<sup>5</sup>秒<sup>-3</sup>。常数''k''<sub>3</sub>称为[[转换率]]，又称[[催化常数]]，以''K''<sub>cat</sub>表示。''K''<sub>cat</sub>愈大， 酶的催化效率愈高。碳酸酐酶的转换率是已知酶中最高的。大多数酶的''K''<sub>cat</sub>值在1～10<sup>4</sup>秒<sup>-1</sup>范围内。 ==酶的抑制作用== 许多物质可抑制酶的催化作用，这些物质称为[[抑制剂]]。抑制作用有重要意义，体内代谢调节的一种方式就是代谢产物的[[反馈]]抑制，而且很多药物或毒物也是通过抑制酶而起作用的。抑制作用可分为可逆抑制作用和不可逆抑制作用两类。后者指抑制物与酶活性部位牢固结合而使之持久地失去活性。如二异丙基氟化磷这一[[有机磷]]毒物就是与[[乙酰胆碱酯酶]]活性部位的[[丝氨酸]]共价结合而使该酶失去活性，不能水解在[[突触]]积累的[[乙酰胆碱]]。不可逆抑制剂不能用[[透析]]、[[超滤]]等[[物理]]手段从酶分子上除去。 可逆抑制作用指抑制剂与酶以非共价键结合，此时可用一些物理方法恢复酶的活性。按抑制剂与作用物及酶之间的相互关系，可逆抑制作用可分为[[竞争性抑制]]、非竞争性抑制、反竞争抑制和混合性抑制。①竞争性抑制剂与作用物竞争酶的相同结合部位。酶与抑制物结合就不能与作用物结合，反之亦然，它们相互排斥。抑制剂与作用物在结构上常有类似之处，如丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂；但也不尽然。在竞争性抑制剂存在下，酶的''K<sub>m</sub>''值增大而且随抑制剂浓度的增加而增加，但是''V''不变。竞争性抑制是很多药物发挥作用的方式。如有[[抗菌作用]]的[[磺胺药]]是[[细菌]][[二氢叶酸]][[合成酶]]作用物[[对氨基苯甲酸]]的竞争性抑制剂。②非竞争性抑制剂既可与游离的酶结合，也可与酶－作用物复合体结合；作用物也可与酶－抑制剂复合体结合，它们不互相排斥而可[[形成酶]]－作用物－抑制剂[[三元]]复合体，但这个复合体不能释放产物。从上可见，此种抑制剂与作用物并不结合在酶上的相同部位，不影响作用物与酶的亲和力，但阻止酶的催化作用。在此种抑制剂作用下，酶的''K<sub>m</sub>''不变，但''V''减少并随抑制剂浓度的增大而减小。③反竞争性抑制剂不与[[游离酶]]分子结合，而只与酶－作用物复合体结合成三元复合体，使之不能释放产物。在反竞争性抑制剂作用下，酶的''K<sub>m</sub>''和''V''都减小。 ==酶的调节== 体内代谢可藉酶的[[隔离]]分布、数量和活性的变化而调节。不同细胞器有不同的[[酶谱]]。酶的数量可藉合成的诱导和[[阻遏]]以及降解的快慢而改变。酶的催化活性则可经化学修饰或非共价结合[[配体]]而改变。这种调节可在数秒至数分钟内完成，迅速精确。酶分子上磷酸化与脱磷酸是常见的[[化学修饰]]调节，如无活性[[磷酸化酶]]经磷酸化而具活性，脱磷酸后又失去活性。前述一些抑制剂就是非共价结合的配体，可起调节作用。也有能使酶活性增加的配体，即[[激活剂]]，如常见的某些金属离子。 另有一类[[别构酶]]，它们是[[寡聚体]]或具多个活性部位的单位。作用物与这类酶的一个活性部位结合后即影响余下活性部位与作用物的[[解离常数]]，即酶与作用物的结合有协同作用，别[[变构酶]]催化的反应速度与作用物浓度的关系曲线不呈双曲线而呈S形曲线。再者，别构酶的构象可因活性部位（催化单位）以外的别个部位（调节部位），与配体结合而有所改变。若这种结合促进酶的活性，该配体即为[[别构]]正效应剂或激活剂，反之为别构负效应剂或抑制剂。别构酶多处在[[代谢途径]]关键处，对调节代谢速度十分重要，可称为关键酶或调节酶。 ==酶的医学意义== 疾病多与代谢失调相关，这常涉及酶的变化，因此酶在病因、诊断以至治疗上都有其地位。不少[[代谢性疾病]]是先天性某种酶的缺乏，如[[白化病]]因缺乏[[酪氨酸羟化酶]]，[[糖原贮积病]]、[[脂质贮积病]][[苯丙酮酸尿症]]等也是酶缺陷所致。有机磷（如[[敌敌畏]]）等农药可抑制[[胆碱酯酶]]的活性，故有毒性。疾病时常有[[血清酶]]的改变，可用此作为诊断的依据。常用于诊断的血清酶有20多种。如[[肝脏疾病]]时可测定[[血清]][[谷丙转氨酶]]([[AST]]、GPT)。几种疾病可引起同一种酶的变化。具有不同理化性质、催化特点以及不同[[免疫性]]质的酶可催化同一反应，它们称为[[同工酶]]。可根据同工酶的变化以助某些疾病的鉴别诊断。如[[肌酸激酶]]有MM、MB和BB三型同工酶，[[心肌梗死]]时血清MB型增高，这是极好的诊断指标；而大多数[[前列腺癌]]病人血清中出现肌酸激酶BB型，而正常血清几乎不含该型酶。许多酶可应用于治疗，各类水解酶，如淀粉酶、胃蛋白酶可口服以帮助消化。[[尿激酶]]、[[链激酶]]可以激活[[纤溶酶原]]，用以溶解[[血栓]]，疏通[[血管]]，治疗各类[[栓塞]]，如心肌梗死和[[脑栓塞]]。 ==酶类药品列表==*[[巴曲酶注射液]]*[[菠萝蛋白酶肠溶片]]*[[多酶片]]*[[弹性酶片]]*[[弹性酶肠溶片]]*[[弹性酶肠溶胶囊]]*[[淀粉酶口服溶液]]*[[复合磷酸酯酶肠溶片]]*[[复方淀粉酶口服溶液]]*[[复合凝乳酶胶囊]]*[[复方消化酶胶囊]]*[[含糖胃蛋白酶]]*[[蕲蛇酶注射液]]*[[溶菌酶含片]]*[[溶菌酶肠溶片]]*[[三磷酸腺苷二钠注射液]]*[[三磷酸腺苷二钠片]]*[[舍雷肽酶片]]*[[血糖试剂盒]]*[[胰激肽原酶肠溶片]]*[[注射用胰激肽原酶]]*[[注射用胰蛋白酶]]*[[注射用三磷酸腺苷二钠]]*[[注射用糜蛋白酶]]*[[注射用辅酶Ⅰ]]*[[注射用胶原酶]]*[[注射用醋酸奥曲肽微球]]*[[注射用胸腺肽α1]]*[[注射用心肌肽]]*[[注射用抑肽酶]]*[[注射用白眉蛇毒血凝酶]]*[[注射用血凝酶]]
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