酶与酶促反应

酶的分子组成

• 单纯酶：仅由蛋白质组成
• 结合酶：蛋白质部分（酶蛋白）+ 非蛋白部分（辅助因子）
  • 全酶 = 酶蛋白 + 辅助因子
  • 辅助因子：辅酶（与酶蛋白疏松结合，透析可去除）或辅基（共价结合，透析不可去除）
• 活性中心：酶蛋白上结合底物并催化反应的区域。必需基团分结合基团和催化基团

酶的工作原理

酶促反应特点：

• 高效率（比非催化反应快10⁸~10²⁰倍）
• 高度特异性：绝对特异性（只催化一种底物）、相对特异性、立体异构特异性
• 可调节性
• 不稳定性（高温、强酸等变性失活）

作用机制：降低活化能

酶促反应动力学

底物浓度的影响

米氏方程：$$v = \frac{V_{\max}[S]}{K_m + [S]}$$

• Km：酶促反应速度为最大速度一半时的底物浓度。意义：反映酶-底物亲和力（Km小→亲和力大）
• Vmax：底物饱和时的最大反应速度

双倒数作图（Lineweaver-Burk）：1/v vs 1/[S] → 直线，可区分抑制剂类型

抑制剂

类型	与酶结合	Km	Vmax	实例
竞争性	活性中心	↑	不变	磺胺类→抑二氢叶酸合成酶；丙二酸→抑制琥珀酸脱氢酶
非竞争性	非活性中心	不变	↓	—
反竞争性	ES复合物	↓	↓	—

口诀：竞争性Km↑Vmax不变，非竞争性Km不变Vmax↓

其他影响因素

• 温度：最适温度（人体~37°C），低温→可逆抑制，高温→变性失活
• pH：最适pH（多数6~8，胃蛋白酶~2）
• 激活剂：金属离子（Mg²⁺、Zn²⁺等）或小分子有机物

酶活性的调节

• 快速调节（秒-分级）：
  • 别构调节：别构效应剂与调节亚基结合→构象改变
  • 共价修饰：磷酸化/去磷酸化（最常见）、乙酰化等
• 缓慢调节（小时-天级）：酶蛋白合成诱导/阻遏

同工酶

• 催化相同反应但分子结构/理化性质不同的酶
• LDH：5种同工酶（LDH₁~₅），心肌以LDH₁为主、骨骼肌以LDH₅为主→心梗时LDH₁↑＞LDH₂
• CK：CK-MM（骨骼肌）、CK-MB（心肌→AMI诊断）、CK-BB（脑）

酶在医学中的应用

• 酶学诊断：血清ALT/AST→肝功能；CK-MB/肌钙蛋白→心梗；AMY→急性胰腺炎
• 酶作为治疗药物：溶栓酶（链激酶、尿激酶）、消化酶
• 酶作为药物靶点：抗生素（抑菌酶）、抗肿瘤药