第 三 章 酶 Enzyme

酶的概念 目前将生物催化剂分为两类 酶 、 核酶（脱氧核酶） 酶是一类由活细胞产生的，对其特异底物具有高效催化作用的蛋白质。

酶学研究简史 公元前两千多年，我国已有酿酒记载。 一百余年前，Pasteur认为发酵是酵母细胞生命活动的结果。 1877年，Kuhne首次提出Enzyme一词。 1897年，Buchner兄弟用不含细胞的酵母提取液，实现了发酵。 1926年，Sumner首次从刀豆中提纯出脲酶结晶。 1982年，Cech首次发现RNA也具有酶的催化活性，提出核酶(ribozyme)的概念。 1995年，Jack W.Szostak研究室首先报道了具有DNA连接酶活性DNA片段，称为脱氧核酶(deoxyribozyme)。

第一节 酶的分子结构与功能 The Molecular Structure and Function of Enzyme

酶的不同形式 单体酶(monomeric enzyme)：仅具有三级结构的酶。 寡聚酶(oligomeric enzyme)：由多个相同或不同亚基以非共价键连接组成的酶。 多酶体系(multienzyme system)：由几种不同功能的酶彼此聚合形成的多酶复合物。 多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)：一些多酶体系在进化过程中由于基因的融合，多种不同催化功能存在于一条多肽链中，这类酶称为多功能酶。

一、 酶的分子组成 单纯酶 (simple enzyme) 结合酶 (conjugated enzyme) 蛋白质部分：酶蛋白 (apoenzyme) 辅助因子 (cofactor) 金属离子 小分子有机化合物 全酶 (holoenzyme)

*辅助因子分类 （按其与酶蛋白结合的紧密程度） 辅酶 (coenzyme): 与酶蛋白结合疏松，可用透析或超滤的方法除去。 辅基 (prosthetic group): 与酶蛋白结合紧密，不能用透析或超滤的方法除去。

*各部分在催化反应中的作用 酶蛋白决定反应的特异性 辅助因子决定反应的种类与性质 金属酶(metalloenzyme) 金属离子与酶结合紧密，提取过程中不易丢失。 金属激活酶(metal-activated enzyme) 金属离子为酶的活性所必需，但与酶的结合不甚紧密。

金属离子的作用 稳定酶的构象； 参与催化反应，传递电子； 在酶与底物间起桥梁作用； 中和阴离子，降低反应中的静电斥力等。 小分子有机化合物的作用 在反应中起运载体的作用，传递电子、质子或其它基团。

二、酶的活性中心 必需基团(essential group) 1.指酶分子中一些与酶活性密切相关的化学基团。 2.常见的有咪唑基（His) 、 -OH（Ser) 、 -SH（Cys)、γ-COOH（Glu)等。 目 录

酶的活性中心(active center) 或称活性部位(active site)，指必需基团在空间结构上彼此靠近，组成具有特定空间结构的区域，能与底物特异结合并将底物转化为产物。通常位于酶分子表面的凹穴（裂隙）中。

活性中心内的必需基团 结合基团 (binding group) 与底物相结合 催化基团 (catalytic group) 催化底物转变成产物 活性中心外的必需基团 位于活性中心以外，维持酶活性中心应有的空间构象所必需。

底 物 活性中心以外的必需基团 催化基团 结合基团 活性中心 目 录

溶菌酶的活性中心 * Glu35和Asp52是催化基团； * Trp62和63、Asp101和Trp108是结合基团； * A~F为底物多糖链的糖基，位于酶的活性中心形成的裂隙中。

三、 同工酶 定义 1.同工酶(isoenzyme)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。 2.国际生化学会建议: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。

* 举例：乳酸脱氢酶(LDH1～ LDH5) 催化的反应 :

H M LDH1 (H4) LDH2 (H3M) LDH3 (H2M2) LDH4 (HM3) LDH5 (M4) 乳酸脱氢酶的同工酶

(2)用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征； (3)同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断； (4)同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。 *生理及临床意义 (1)在代谢调节上起着重要的作用； (2)用于解释发育过程中阶段特有的代谢特征； (3)同工酶谱的改变有助于对疾病的诊断； (4)同工酶可以作为遗传标志，用于遗传分析研究。 心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶谱的变化 1 酶活性 心肌梗死酶谱 正常酶谱 肝病酶谱 2 3 4 5

本节要点 单体酶, 寡聚酶, 多功能酶, 串联酶 金属酶和金属激活酶 辅酶和辅基 什么是酶的活性中心，包括哪些必需基团 同工酶的定义和生理以及医学意义

第二节 酶促反应的特点与机理 The Characteristic and Mechanism of Enzyme-Catalyzed Reaction

酶与一般催化剂的共同点 在反应前后没有质和量的变化； 只能催化热力学允许的化学反应； 只能加速可逆反应的进程，而不改变反应的平衡点。

一、 酶促反应的特点 （一）酶促反应具有极高的效率 通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍。 不需要较高的反应温度。 酶比一般催化剂更有效地降低反应的活化能(activation energy) 。

活化能：底物分子从初态转变到活化态所需的能量。 反应总能量改变 非催化反应活化能 酶促反应 活化能 一般催化剂催 化反应的活化能 能 量 反 应 过 程 底物 产物 酶促反应活化能的改变

一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。 （二）酶促反应具有高度的特异性 * 酶的特异性(specificity) 一种酶仅作用于一种或一类化合物，或一定的化学键，催化一定的化学反应并生成一定的产物。酶的这种特性称为酶的特异性或专一性。

绝对特异性(absolute specificity)：只能作用于特定结构的底物，进行一种专一的反应， 生成一种特定结构的产物 。 相对特异性(relative specificity)：作用于一类化合物或一种化学键。 立体结构特异性(stereo specificity)：作用于立体异构体中的一种。

相对特异性(relative specificity)：作用于一类化合物或一种化学键。 (1)键专一性 酯酶 甘油三酯＋3 H2O 甘油＋ 3 脂肪酸 R1-COO-R2+H2O R1-COOH + R2OH

(2)基团专一性（族专一性） 胰蛋白酶

立体结构特异性(stereo specificity)：作用于立体异构体中的一种。 （1）光学特异性（optical specificity): L－氨基酸氧化酶只对L－氨基酸起作用，对D－氨基酸无作用。 D－氨基酸氧化酶只对D－氨基酸起作用，对L－氨基酸无作用。 精氨酸酶催化L-精氨酸；乳酸脱氢酶催化L-乳酸； 苦杏仁酶只催化β-甲基葡萄糖苷水解，对α－甲基葡萄糖苷无水解活性。

（2）几何异构特异性（geometrical specificity): HC-COOH COOH + H2O 延胡索酸酶 HO-C-H HOOC-CH CH2 COOH 延胡索酸（反丁烯二酸） 苹果酸

（三）酶促反应的可调节性 酶促反应受多种因素的调控，以适应机体对不断变化的内外环境和生命活动的需要。包括三方面的调节。 对酶生成与降解量的调节 酶催化效力的调节 通过改变底物浓度对酶进行调节等

二、酶促反应的机理 E + S E + P ES （一）酶-底物复合物的形成与诱导契合假说 酶底物复合物 *诱导契合假说(induced-fit hypothesis) 酶与底物相互接近时，其结构相互诱导、相互变形和相互适应，进而相互结合。这一过程称为酶-底物结合的诱导契合假说 。

目 录

羧肽酶的诱导契合模式 底物 目 录

（二）酶促反应的机理 1. 邻近效应(proximity effect) 与定向排列(orientation arrange ) 2. 多元催化(multielement catalysis) 3. 表面效应(surface effect)

2. 多元催化(multielement catalysis) （1）酸碱催化（acid-base catalysis):

（2）共价催化（covalent catalysis): 通过催化剂与底物的共价结合，形成过渡态 来加速反应。 蔗糖＋磷酸 葡萄糖-1-磷酸＋果糖 蔗糖＋酶 葡萄糖基-酶＋果糖 葡萄糖基-酶＋磷酸 葡萄糖-1-磷酸＋酶 3.表面效应（surface effect)。

本节要点 酶促反应的特点 绝对特异性和相对特异性 诱导契合学说的基本概念

Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction 第三节 酶促反应动力学 Kinetics of Enzyme-Catalyzed Reaction

概念 研究各种因素对酶促反应速度的影响，并加以定量的阐述。 影响因素包括有 酶浓度、底物浓度、pH、温度、 抑制剂、激活剂等。 ※ 研究一种因素的影响时，其余各因素均恒定。

一、底物浓度对反应速度的影响 研究前提 单底物、单产物反应 酶促反应速度一般在规定的反应条件下，用单位时间内底物的消耗量和产物的生成量来表示 反应速度取其初速度，即底物的消耗量很小（一般在5﹪以内）时的反应速度 底物浓度远远大于酶浓度 在其他因素不变的情况下，底物浓度对反应速度的影响呈矩形双曲线关系。

反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。 [S] V Vmax 当底物浓度较低时 反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。 目 录

反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。 [S] V Vmax 随着底物浓度的增高 反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。 目 录

反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应 [S] V Vmax 当底物浓度高达一定程度 反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应 目 录

（一）米－曼氏方程式 酶促反应模式——中间产物学说 E + S k1 k2 k3 ES E + P

※1913年Michaelis和Menten提出反应速度与底物浓度关系的数学方程式，即米－曼氏方程式，简称米氏方程式(Michaelis equation)。

── Ｖ Vmax[S] Km + [S] ＝ [S]：底物浓度 V：不同[S]时的反应速度 Vmax：最大反应速度(maximum velocity) Ｋm：米氏常数(Michaelis constant)

米－曼氏方程式推导基于两个假设： 1.E与S形成ES复合物的反应是快速平衡反应，而 ES分解为E及P的反应为慢反应，反应速度取决于 慢反应即 V＝k3[ES]。 (1) 2.S的总浓度远远大于E的总浓度，因此在反应的初 始阶段，S的浓度可认为不变即[S]＝[St]。

推导过程 酶促反应的速度与ES的形成和分解速度直接相关。 ES形成的速度: V1=k1[S]([E]－[ES]） ES分解的速度: V2＝k2[ES] ES分解的速度: V3=k3[ES]

稳态：是指ES的生成速度与分解速度相等，即 V1=V2+V3。 K1 ([E]－[ES]) [S]＝K2 [ES] + K3 [ES] (2) ＝ ([E]－[ES])[S] K2+K3 [ES] K1 整理得： K2+K3 ＝ Km （米氏常数） K1 令： 则: ([E]－[ES]) [S] ＝Km [ES]

[ES]＝─── K3[E][S] Km + [S] (3) 整理得: 将(3)代入(1) 得 K3[E][S] Km + [S] (4) V＝──── 当[S]很高，将酶的活性中心全部饱和时，即[E]=[ES]，V=Vmax Vmax＝K3[ES]＝K3[E] (5) Vmax[S] Km + [S] V＝──── 将(5)代入(4)得米氏方程式：

（二）Km与Vmax的意义 Vmax[S] Vmax ＝ 2 Km + [S] Km＝[S] 1.当反应速度为最大反应速度一半时 V ∴Km值等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度，单位是mol/L。

2. Km是酶的特征性常数之一，仅与酶的结构、 底物和反应的环境（温度、pH、离子强度）有 关，与酶的浓度无关。 3.当k2>>k3时， Km时可近似地表示酶对底物的亲 和力，Km力愈小，小酶对底物的亲和力愈大。 4.一种酶有几种底物就有几种Km值，Km值最小 的底物为该酶的天然底物。

5.Vmax 定义：Vm是酶完全被底物饱和时的反应速度，与酶浓度成正比。 意义：Vmax=K3 [E] 如果酶的总浓度已知，可从Vmax计算 酶的转换数(turnover number)，即动力学常数K3。

酶的转换数 Vmax K3＝── [E] 定义 — 当酶被底物充分饱和时，单位时间内每个酶分子催化底物转变为产物的分子数。 意义 — 可用来比较每单位酶的催化能力。 Vmax [E] K3＝──

（三）Ｋm值与Ｖmax值的测定 1. 双倒数作图法(double reciprocal plot)，又称为 林-贝氏(Lineweaver- Burk)作图法 Vmax[S] Km+[S] V = 两边同取倒数 + 1/V= Km Vmax 1/Vmax 1/[S]

[S]/V=Km/Vmax + [S]/Vmax 2. Hanes作图法 在林－贝氏方程基础上，两边同乘[S] [S] [S]/V -Km Km/Vm [S]/V=Km/Vmax + [S]/Vmax

二、酶浓度对反应速度的影响 当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。 关系式为：V = K3 [E] V [E] V [E] 当[S]>>[E]时，V = k3 [E] 酶浓度对反应速度的影响 当[S]＞＞[E]，酶可被底物饱和的情况下，反应速度与酶浓度成正比。 关系式为：V = K3 [E]

三、温度对反应速度的影响 最适温度 (optimum temperature)： 酶促反应速度最快时的环境温度。 双重影响 活 性 0.5 1.0 2.0 1.5 0 10 20 30 40 50 60 温度 ºC 温度对淀粉酶活性的影响 最适温度 (optimum temperature)： 酶促反应速度最快时的环境温度。 双重影响 温度升高，酶促反应速度升高；由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度降低 。

环境温度＜最适温度时，温度每升高10°C， V加快1～2倍。 环境温度＞最适温度时，温度升高，V降低， 一般＞60°C时，酶开始变性，80°C时变性 不可逆。 最适温度不是酶的特征性常数，它与反应时 间有关。 * 低温的应用

四、 pH对反应速度的影响 最适pH (optimum pH)： 酶催化活性最大时的环境pH。

环境pH的作用方式: 结合基团 1.影响酶的解离 催化基团 辅助因子. 2.影响底物的解离。 3.影响酶分子的构象。

五、抑制剂对反应速度的影响 酶的抑制剂(inhibitor) 区别于酶的变性 凡能使酶的催化活性下降而不引起酶蛋白 变性的物质称为酶的抑制剂。 区别于酶的变性 抑制剂对酶有一定选择性 引起变性的因素对酶没有选择性

不可逆性抑制 (irreversible inhibition) 抑制作用的类型 不可逆性抑制 (irreversible inhibition) 可逆性抑制 (reversible inhibition)： 竞争性抑制 (competitive inhibition) 非竞争性抑制 (non-competitive inhibition) 反竞争性抑制 (uncompetitive inhibition)

(一) 不可逆性抑制作用 * 概念 抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活。 * 举例 有机磷化合物  羟基酶 (一) 不可逆性抑制作用 * 概念 抑制剂通常以共价键与酶活性中心的必需基团相结合，使酶失活。 * 举例 有机磷化合物  羟基酶 解毒 -- -- -- 解磷定(PAM) 重金属离子及砷化合物  巯基酶 解毒 -- -- -- 二巯基丙醇(BAL)

有机磷化合物 羟基酶 失活的酶 酸 路易士气 巯基酶 失活的酶 酸 失活的酶 BAL 巯基酶 BAL与砷剂结合物

（二） 可逆性抑制作用 * 概念 抑制剂以非共价键与酶或酶-底物复合物可逆性结合，使酶的活性降低或丧失；抑制剂可用透析、超滤等方法除去。 * 类型 竞争性抑制 非竞争性抑制 反竞争性抑制

１.竞争性抑制作用 定义 抑制剂与底物的结构相似，能与底物竞争酶的活性中心，从而阻碍酶底物复合物的形成，使酶的活性降低。 反应模式

+ E S I ES EI E P

抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度； 1/V * 特点 I与S结构类似，竞争酶的活性中心； 抑制程度取决于抑制剂与酶的相对亲和力及底物浓度； 无抑制剂 1/V 1/[S] 抑制剂↑ 动力学特点：Vmax不变，表观Km。

* 举例 丙二酸与琥珀酸竞争琥珀酸脱氢酶 琥珀酸脱氢酶 琥珀酸 延胡索酸

磺胺类药物的抑菌机制 与对氨基苯甲酸竞争二氢叶酸合成酶 二氢蝶呤啶 ＋ 对氨基苯甲酸 ＋ 谷氨酸 二氢叶酸 合成酶

2.非竞争性抑制 * 反应模式

* 特点 抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合，底物与抑制剂之间无竞争关系； 抑制剂↑ 1 / V 1/[S] 无抑制剂 抑制程度取决于抑制剂的浓度； 动力学特点：Vmax，表观Km不变。

3.反竞争性抑制 * 反应模式 + E S ES ESI P

* 特点： 抑制剂只与酶－底物复合物结合； • 抑制程度取决于抑制剂的浓度及底物的浓度； 1/V 1/[S] 无抑制剂 抑制剂↑ 动力学特点：Vmax，表观Km。

各种可逆性抑制作用的比较  

竞争性抑制作用与非竞争性抑制作用比较示意图：

六、激活剂对反应速度的影响 激活剂(activator) 使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。 • 必需激活剂 (essential activator) 如多数金属离子。 • 非必需激活剂 (non-essential activator) 如Cl¯。

七、酶活性测定和酶活性单位 酶的活性是指酶催化化学反应的能力，其衡量的标准是酶促反应速度(即在适宜的反应条件下，单位时间内底物的消耗或产物的生成量)。 酶的活性单位是衡量酶活力大小的尺度，它反映在规定条件下，酶促反应在单位时间（s、min或h）内生成一定量（mg、μg、μmol等）的产物或消耗一定数量的底物所需的酶量。

比活力（specific activity）：指每毫克酶蛋白 国际单位(IU) 在特定的条件下，每分钟催化1μmol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位。 催量单位(katal) １催量(kat)是指在特定条件下，每秒钟使１mol底物转化为产物所需的酶量。 kat与IU的换算： 1 IU=16.67×10-9 kat 比活力（specific activity）：指每毫克酶蛋白 含有的酶单位数。

酶活性测定: 酶活性测定的原则是在特定的最适条件(如采用最适pH、最适温度、 适当的底物浓度和排除抑制剂等)下测定酶反应体系内产物的生成量或底物的消耗量, 应尽可能测反应的初速度。底物的量要足够([S]一般>10Km), 使酶被底物饱和。

本节要点 酶促反应有哪些影响因素 Km和Vmax的定义和意义 可逆性抑制和不可逆性抑制的区别 三种可逆性抑制的作用比较

第 四 节 酶 的 调 节 The Regulation of Enzyme

调节对象 关键酶 酶活性的调节（快速调节） 酶含量的调节（缓慢调节） 调节方式

一 、酶活性的调节 （一）酶原与酶原的激活 酶原 (zymogen) 有些酶在细胞内合成或初分泌时只是酶的无活性前体，此前体物质称为酶原。 在一定条件下，酶原向有活性酶转化的过程。

一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽 酶原激活的机理 酶 原 分子构象发生改变 形成或暴露出酶的活性中心 一个或几个特定的肽键断裂，水解掉一个或几个短肽 在特定条件下

肠激酶 胰蛋白酶 甘 异 赖 缬 天 组 丝 S 46 183 活性中心 甘 异 缬 组 丝 S 赖 缬 天 胰蛋白酶原的激活过程

酶原激活的生理意义 避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化，并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证体内代谢正常进行。 有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催化作用。

（二）变构酶 变构调节 (allosteric regulation) 一些代谢物可与某些酶分子活性中心外的某部分可逆地结合，使酶构象改变，从而改变酶的活性，此种调节方式称变构调节。 变构酶 (allosteric enzyme) 变构部位 (allosteric site) 变构激活剂 变构抑制剂 变构效应剂 (allosteric effector)

变构酶常为多个亚基构成的寡聚体: （1）催化亚基——含催化部位(活性中心) （2）调节亚基——含调节部位 变构酶具有协同效应, 即一个效应剂分子与酶结合后对第二个效应剂分子的结合产生影响。

[S] V 变构激活 无变构效应剂 变构抑制 变构酶的Ｓ形曲线

（三） 酶的共价修饰调节 共价修饰(covalent modification) 在其他酶的作用下，酶蛋白肽链上的某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，此过程称为共价修饰。 常见类型 磷酸化与脱磷酸化（最常见） 乙酰化和脱乙酰化 甲基化和脱甲基化 腺苷化和脱腺苷化 －SH与－S－S互变

蛋白激酶 磷蛋白磷酸酶 酶蛋白 酶蛋白 酶的磷酸化与脱磷酸化 ATP ADP Thr Ser Tyr -O-PO32- -OH Thr H2O Pi 磷蛋白磷酸酶 酶的磷酸化与脱磷酸化

二、 酶含量的调节 （一）酶蛋白合成的诱导和阻遏 1.诱导作用(induction):某些化合物可在转录水平上促进酶蛋白合成,此作用称为诱导作用,此化合物称为诱导剂(inducer)。 2.阻遏作用(repression):在转录水平减少酶蛋白合成的物质称为辅阻遏剂(corepressor),辅阻遏剂与阻遏蛋白结合,可影响基因的转录,此作用称为阻遏作用。 （二）酶降解的调控

本节要点 酶原激活的原理 变构调节 共价修饰调节 酶含量的调节

第五节 酶的命名与分类 The Naming and Classification of Enzyme

一、酶的命名 1. 习惯命名法——推荐名称 2. 系统命名法——系统名称

一些酶的命名举例

二、酶的分类 1.氧化还原酶类(oxidoreductases) 2.转移酶类 (transferases ) 3.水解酶类 (hydrolases) 4.裂解酶类 (lyases) 5.异构酶类( isomerases) 6.合成酶类 (ligases, synthetases)

本节要点 酶有哪六大类

第六节 酶与医学的关系 The Relation of Enzyme and Medicine

一、酶与疾病的关系 （一） 酶与疾病的发生 （二） 酶与疾病的诊断 （三） 酶与疾病的治疗

酶与疾病的发生 大多数疾病的发生都与体内酶的活性发生变化有关.

与酶有关的疾病举例 蛋白质变异 （分子病）病症 蛋白质变异 （分子病）病症 --------------------------------------------------------------- 珠蛋白 珠蛋白生成障碍性贫血 酶变异 （先天性代谢缺陷）　 已糖激酶 已糖激酶缺乏型溶血性贫血半乳糖-1-磷酸尿苷转移酶 半乳糖血症酪氨酸酶 白化病磷酸化酶激酶 糖原贮积症β-葡萄苷酸酶 β-葡糖苷酸酶缺乏症苯丙氨酸羟化酶 苯丙酮尿症黄嘌呤氧化酶 黄嘌呤尿症（或痛风）

葡萄糖六磷酸脱氢酶缺乏症 由基因突变造成. 不完全显性遗传 临床表现: 蚕豆病; 新生儿黄疸; 感染诱发的溶血

磷脂酶A1a缺失与毛发生长缺陷

鸟苷酸转氨甲酰酶缺陷症 该酶为尿素循环相关的重要酶. 缺陷会引起严重的尿素中毒症状. 重症患儿常在出生后数日内发生呕吐, 拒食, 嗜睡, 昏迷等症状, 甚至死亡.

苯丙氨酸羟化酶缺陷-苯丙酮尿症 遗传性疾病。发病率随种族而异，约为 l／6000～l／25000，我国发病率约为1／16500 由于酶缺陷，患儿无法将苯丙氨酸转化为酪氨酸。

环氧合酶（COX)与心血管疾病 环氧合酶（COX）是花生四烯酸代谢途径的重要限速酶

磷脂酶A2与神经系统疾病 磷脂酶A2是一大类能催化水解磷脂特定酯键的酶,与哺乳动物神经系统存在密切的关系.磷脂酶A2在神经系统广泛表达,以海马最为丰富,在维持神经元的正常功能中起重要作用.

诱导型一氧化氮合酶与多种疾病 NO既有细胞毒性的一面，又作为机体内的重要信使分子参与很多生命活动。

端粒酶与恶性肿瘤 端粒酶与90%的恶性肿瘤相关

酶与疾病的诊断 通过血液检查酶的活性来进行疾病的诊断

肝脏疾病的诊断 急性肝炎患者在黄疸前期，血清中转氨酶（ALT，AST）活性就已明显增高 γ-谷氨酰基转移酶（GGTP），碱性磷酸酶（ALP）指标都可以用于诊断多种肝病 GGTP和ALP同工酶测定有辅助诊断肝癌作用

心血管疾病的酶学检测 肌酸磷酸激酶（CK或CPK）：参考范围0－190IU/L 天冬氨酸氨基转移酶（AST）：参考范围0－40IU/L 乳酸脱氢酶（LDH）：参考范围114－240IU/L

肿瘤的酶学诊断 端粒酶与肿瘤诊断 酸性磷酸酶：由前列腺分泌，前列腺癌时可见血清酸性磷酸酶增高。 乳酸脱氢酶（LDH）：肝癌及恶性淋巴瘤有不同程度的增高。 5一核苷酸磷酸二酯酶同工酶和γ一谷酰胺转移酶Ⅱ（GGT-Ⅱ）：原发或转移性肝癌时可增高。

糖尿病的酶学诊断 谷氨酸脱羧酶抗体(GAD-Ab)检测 N-乙酰-β-D-氨基葡萄糖苷酶(NAG)对糖尿病肾病早期诊断具有重要的辅助价值。

急性胰腺炎的酶学诊断 脂肪酶和淀粉酶急剧升高。

神经系统疾病的酶学诊断 酸性磷酸酶增高可见于脑萎缩、脑肿瘤、脑膜炎及多发性硬化等。 核糖核酸酶（RNase）增高见于癫痫、脑肿瘤、痴呆、脱髓鞘性疾病及脑膜炎等。 多巴胺-β-羟化酶（DβH）精神分裂症患者血中DβH活性增高，而老年性痴呆患者CSF中DβH活性降低。 蛋白酶及鸟嘌呤酶增高见于多发性硬化。 乙酰胆碱酯酶（AchE）及假胆碱酯酶（BchE）Alzheimer病患者脑脊液中AchE活性降低，但血浆及脑脊液中BchE活性增高。癫痫患者血清AchE显著增高。 β-葡萄糖苷酶增高见于脱髓鞘性疾病、糖尿病性神经病、癫痫、脑肿瘤及细菌性脑膜炎等。

酶与疾病的治疗 通过引入或者抑制酶的活性来有针对性的对不同疾病进行治疗

酶类药物在心脑血管疾病治疗中的应用 酶类药物包括尿激酶、蝮蛇抗栓酶、蚓激酶、降纤酶等

酶抑制剂在疾病治疗中的作用 磷酸二酯酶4抑制剂在肺疾病中的治疗 血管紧张素转化酶抑制剂在慢性冠状动脉疾病中的治疗 磷酸二酯酶抑制剂在过敏性疾病治疗

二、酶在医学上的其他应用 （一）酶作为试剂用于临床检验和科学研究 1．酶法分析 即酶偶联测定法(enzyme coupled assays)，是利用酶作为分析试剂，对一些酶的活性、底物浓度、激活剂、抑制剂等进行定量分析的一种方法。

荧光素酶报告基因检测 是以荧光素(luciferin)为底物来检测萤火虫荧光素酶(firefly luciferase)。荧光素酶可以催化luciferin氧化成oxyluciferin，在luciferin氧化的过程中，会发出生物荧光(bioluminescence)。然后可以通过荧光测定仪也称化学发光仪(luminometer)或液闪测定仪测定luciferin氧化过程中释放的生物荧光。     通过荧光素和荧光素酶这一生物发光体系，可以极其灵敏、高效地检测基因的表达。通常把感兴趣的基因转录的调控元件克隆在luciferase的上游或其他适当的地方，构建成报告基因质粒。然后转染细胞，适当刺激或处理后裂解细胞，测定荧光素酶活性。通过荧光素酶活性的高低判断刺激前后或不同刺激对感兴趣的调控元件的影响。

酶联吸附免疫法 (ELISA) 原理是将特异性抗体结合到固相载体上形成固相抗体，然后和待检血清中的相应抗原结合形成免疫复合物，洗涤后再加酶标记抗体，与免疫复合物中抗原结合形成酶标抗体-抗原-固相抗体复合物，加底物显色，判断抗原含量。

辣根过氧化物酶在Western Blot检测蛋白中的应用 原理：利用特异的第一抗体与目标蛋白结合，再用辣根过氧化物酶标记的第二抗体与第一抗体相结合，加以底物显色来反映检测蛋白的强度。

2．酶标记测定法 酶可以代替同位素与某些物质相结合，从而使该物质被酶所标记。通过测定酶的活性来判断被标记物质或与其定量结合的物质的存在和含量。 3．工具酶 除上述酶偶联测定法外，人们利用酶具有高度特异性的特点，将酶做为工具，在分子水平上对某些生物大分子进行定向的分割与连接。

1．固定化酶 (immobilized enzyme) （二）酶作为药物用于临床治疗 （三）酶的分子工程 1．固定化酶 (immobilized enzyme) 将水溶性酶经物理或化学方法处理后，成为不溶于水但仍具有酶活性的一种酶的衍生物。 固定化酶在催化反应中以固相状态作用于底物，并保持酶的活性。

2．抗体酶 3．模拟酶 具有催化功能的抗体分子称为抗体酶(abzyme) 。 模拟酶是根据酶的作用原理，利用有机化学合成方法，人工合成的具有底物结合部位和催化部位的非蛋白质有机化合物。

本节要点 了解酶与医学的联系