酶的定義、特性及堿性磷酸酶于人體的意義

一,、酶的定義：

酶（enzyme）是具有催化特定化學反應(yīng)的蛋白質(zhì),、RNA或其復合體.是生物催化劑,能通過降低反應(yīng)的活化能加快反應(yīng)速度,但不改變反應(yīng)的平衡點.絕大多數(shù)酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì).

二、酶的特性：

　　1.性：酶的催化效率比無機催化劑更高,使得反應(yīng)速率更快,；

　　2.專一性：一種酶只能催化一種或一類底物,如蛋白酶只能催化蛋白質(zhì)水解成多肽,；

  　3.多樣性：酶的種類很多,大約有4000多種；

  　4.溫和性：是指酶所催化的化學反應(yīng)一般是在較溫和的條件下進行的,；

  　5.活性可調(diào)節(jié)性：包括抑制劑和激活劑調(diào)節(jié),、反饋抑制調(diào)節(jié)、共價修飾調(diào)節(jié)和變構(gòu)調(diào)節(jié)等,；

 　 6.有些酶的催化性與輔因子有關(guān),；

      7.易變性,由于大多數(shù)酶是蛋白質(zhì),因而會被高溫、強酸,、強堿等破壞,；

適宜溫度：一般來說,動物體內(nèi)的酶zui適溫度在35到40℃之間；

                  植物體內(nèi)的酶zui適溫度在40-50℃之間,；

                  細菌和真菌體內(nèi)的酶zui適溫度差別較大,有的酶zui適溫度可高達70℃,。

適宜PH：動物體內(nèi)的酶zui適PH大多在6.5-8.0之間；

                但也有例外：

                 如胃蛋白酶的zui適PH為1.8,；

                 植物體內(nèi)的酶zui適PH大多在4.5-6.5之間,。

   　生物體內(nèi)的化學反應(yīng)，幾乎都是在酶的催化作用下進行的,，所以酶在生物體的生命活動中占有極重要的地位,。酶的這些性質(zhì)使細胞內(nèi)錯綜復雜的物質(zhì)代謝過程能有條不紊地進行,使物質(zhì)代謝與正常的生理機能互相適應(yīng)。

      若因遺傳缺陷造成某個酶缺損,，或其它原因造成酶的活性減弱,，均可導致該酶催化的反應(yīng)異常，使物質(zhì)代謝紊亂,，甚至發(fā)生疾病，因此酶與醫(yī)學的關(guān)系十分密切,。每個細胞由于酶的存在才表現(xiàn)出種種生命活動,體內(nèi)的新陳代謝才能進行,；酶是人體內(nèi)新陳代謝的催化劑,只有酶存在,人體內(nèi)才能進行各項生化反應(yīng)。

       因此研究酶的化學性質(zhì)及其作用機理,，對于人們了解生命活動的規(guī)律以及指導工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)都具有重要意義,。

三、影響酶的因素

     酶的化學本質(zhì)是蛋白質(zhì)，具有兩性電解質(zhì)的性質(zhì),，能在電場中移動,；酶的水溶液具有新水膠體的性質(zhì)，不能通過半透膜,。

     酶分子易受某些物理的因素（例如熱,、紫外線照射等）和化學因素（酸堿、有機溶劑,、胍,、脲、去垢劑等）的作用變性,，從而喪失活力,。

     有些酶是單純蛋白質(zhì)，其酶活性只決定于蛋白質(zhì)本身,；另些酶是結(jié)合蛋白質(zhì),，其酶活性的表現(xiàn)除除蛋白質(zhì)外，還需要非蛋白質(zhì)的輔助因子,。在屬于結(jié)合蛋白質(zhì)的酶中,，蛋白質(zhì)部分叫酶蛋白(apoenzyme)，非蛋白質(zhì)部分叫輔助因子（cofactors),。二者都是酶活性表現(xiàn)所必需的,，若把它們分開，酶就不具有活性,，只有二部分有機地結(jié)合在一起才表現(xiàn)出活力,。這種由二者結(jié)合成為具有生物活性的整體就叫做全酶（holoenzyme） 。

     在催化反應(yīng)中,，酶蛋白與輔助因子所起的作用不同,，酶反應(yīng)的專一性、性取決于酶蛋白本身,，而輔助因子往往參與電子,、原子或某些基團的傳遞作用。根據(jù)輔助因子與酶蛋白結(jié)合程度不同,，可以把輔助因子分為輔酶和輔基,。在酶分子中，與酶蛋白松馳結(jié)合,，能通過透析除去的輔助因子稱為輔酶（coenzyme）,，而與酶蛋白以共價牢固結(jié)合，不能經(jīng)透析除去的輔助因子稱為輔基（prosthetic group）,。

酶分子較其他化學催化劑不穩(wěn)定,，強酸,、強堿、高溫,、高壓都能引起酶的變性,。酶的作用必須在合適的條件下(常溫、常壓,、近中性pH)進行,，否則，溫度,、PH,、底物濃度以及效應(yīng)物等反應(yīng)條件對酶活力影響很大。一般認為能使酶活力增大的物質(zhì)稱為酶的激活劑(activator),而使酶活力降低的物質(zhì)稱為酶的抑制劑(inhibitor),。激活劑和抑制劑對酶的作用常表現(xiàn)某種程度的特異性,。

四、具有特殊意義的堿性磷酸酶

1,、定義：

堿性磷酸酶是一種膜結(jié)合蛋白,，在生物體內(nèi)直接參與磷酸基團的轉(zhuǎn)移和代謝的生理過程。屬于同源二聚體蛋白,，分子量為56KDa,。每個單體由449個氨基酸組成，完整的AKP分子呈現(xiàn)典型的α/β的拓撲結(jié)構(gòu),，同時每個單體均具有一個活性中心,，活性中心區(qū)域由Asp101-Ser102-Ala103三連體、Arg166,、水分子,、三個金屬離子及其配體氨基酸組成。AKP被phoA 基因編碼,，與很多分泌蛋白一樣,，在細胞質(zhì)內(nèi)合成氨基末端帶有信號肽的單體前體，信號肽引導前體跨內(nèi)膜運輸后被切除,，同源二聚體形成,。

堿性磷酸酶是一種能夠?qū)?yīng)底物去磷酸化的酶，即通過水解磷酸單酯將底物分子上的磷酸基團除去,，并生成磷酸根離子和自由的羥基,，這類底物包括核酸、蛋白,、生物堿等,。而該脫去磷酸基團的過程被稱為去磷酸化或脫磷酸化。堿性磷酸酶是磷酸酶的一種,，磷酸酶的作用與激酶的作用正相反,，激酶是磷酸化酶，可以利用能量分子,，如ATP,，將磷酸基團加到對應(yīng)底物分子上。堿性磷酸酶在堿性環(huán)境有zui大活力,，對來源于細菌中的ALP來說,，其zui適pH是8.0，而對來源于牛的ALP則是8.5,。

ALP是一種含鋅的糖蛋白,，在堿性環(huán)境中（zui適Ph為10左右）可以水解各種天然及人工合成的磷酸單酯化合物底物。

2.分布：

堿性磷酸酶(ALP或AKP)是廣泛分布于人體肝臟,、骨骼,、腸、腎和胎盤等組織經(jīng)肝臟向膽外排出的一種酶,。這種酶能催化核酸分子脫掉5'磷酸基團,，從而使DNA或RNA片段的5'-P末端轉(zhuǎn)換成5'-OH末端。但它不是單一的酶,，而是一組同功酶,。目前已發(fā)現(xiàn)有AKP1、AKP2,、AKP3,、AKP4、AKP5與AKP6六種同功酶,。其中第1,、2、6種均來自肝臟,，第3種來自骨細胞,，第4種產(chǎn)生于胎盤及癌細胞，而第5種則來自小腸絨毛上皮與成纖維細胞,。

3,、正常范圍：

正常范圍（連續(xù)監(jiān)測法）　

女性，1-12歲小于500U/L,；大于15歲,，40-150U/L；

男性,，1-12歲小于500U/L,；12-15歲，小于750U/L,；大于15歲,，40-150U/L,。

高值可能說明有膽管阻塞現(xiàn)象；低值更多出現(xiàn)于兒童和孕婦身上,。高值表明有可能發(fā)生了活動性骨沉積(這個可能譯的不準,，請指正，原文為active bone deposition),，因為ALP是成骨細胞活動(造骨)的副產(chǎn)物(例如在佩吉氏斯癥[畸形性骨炎]的案例中),。

一般來說，低值要比高值少見,。堿性磷酸酶偏低有著實際臨床意義,，在臨床上一般堿性磷酸酶偏高說明有肝膽系統(tǒng)疾病。堿性磷酸酶指標低也可以見于慢性腎炎,，貧血,，甲狀腺機能不全等。此外,，堿性磷酸酶偏低在肝病患者朋友們也是比較常見的,，此時需要引起告訴重視，建議做進一步檢查,，查明病因,，以便對癥施治。

4,、臨床意義：

臨床上測定ALP主要用于骨骼 ,、肝膽系統(tǒng)疾病的診斷和鑒別診斷，尤其是黃疸的鑒別診斷,。對于不明原因的高ALP血清水平,，可測定同工酶以協(xié)助明確其器官來源。

1．生理性增高：兒童在生理性的骨骼發(fā)育期,，堿性磷酸酶活力可比正常人高1～2倍,。處于生長期的青少年，以及孕婦和進食脂肪含量高的食物后均可以升高,。

2．病理性升高：

(1)骨骼疾病如佝僂病,、軟骨病、骨惡性腫瘤,、惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移等,；

(2)肝膽疾病如肝外膽道阻塞、肝癌,、肝硬化,、毛細膽管性肝炎等；

(3)其他疾病如甲狀旁腺機能亢進,。

3．病理性降低：見于重癥慢性腎炎,、兒童甲狀腺機能不全,、貧血等。

抑制作用

除來源于胎盤外所有哺乳動物的ALP同工酶都能被高精氨酸所抑制,；而除來源于腸和胎盤外所有的ALP同工酶都能被左旋咪唑所抑制,；而除了來源于胎盤的ALP(PALP和SEAP)外，幾乎所有的ALP都能在65℃2小時即被滅活,。

單乙醇胺對堿性磷酸酶有溫度依賴的抑制作用；

較高濃度的無機磷可競爭性地抑制堿性磷酸酶的活性,；

EDTA通過絡(luò)合堿性磷酸酶而導致該酶活性中心微環(huán)境構(gòu)象發(fā)生變化,，從而不可逆地抑制堿性磷酸酶的活性；

其他的抑制劑還有聯(lián)苯胺(競爭性),、L-苯丙氨酸和丹酰-L-苯丙氨酸(反競爭性),、含氮雜環(huán)氧釩配合物(選擇性)、五氯酚(對人胎盤堿性磷酸酶反競爭性抑制)等,。

偏高危害

堿性磷酸酶（ALP）是診斷膽道系統(tǒng)疾病時常用的指標.堿性磷酸酶存在于機體的各個組織,以骨骼,肝臟,腎臟含量較多.正常血清中的堿性磷酸酶主要來自于骨骼,由成骨細胞產(chǎn)生,由血液到肝臟,從膽道系統(tǒng)排泄.膽汁淤積性肝炎肝炎和肝外梗阻時此酶明顯升高,ALP只能提示膽道梗阻性病變,不能鑒別梗阻是良性還是惡性.一般慢肝大多都有多多少少的纖維化現(xiàn)象,只是輕重而已.

堿性磷酸酶偏高預(yù)示著肝臟異常,，堿性磷酸酶偏高時，有可能是肝囊腫,、肝結(jié)核,、阻塞性黃疸、繼發(fā)性肝癌和原發(fā)性肝癌等,；堿性磷酸酶偏高預(yù)示著骨骼疾病,，堿性磷酸酶偏高時，有可能是骨軟化癥,、骨折愈合期,、骨細胞癌和惡性腫瘤骨轉(zhuǎn)移等；堿性磷酸酶偏高預(yù)示著白血病,、甲狀腺機能亢進,。

五、如何提取及測定請見：《堿性磷酸酶的分離提取及比活力測定》,。