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(xué)反應(yīng)的蛋白質(zhì)、RNA或其復(fù)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(diǎn).絕大多數(shù)酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì).

二、酶的特性：

　　1.性：酶的催化效率比無機(jī)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(xué)反應(yīng)一般是在較溫和的條件下進(jìn)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(jià)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(huì)被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞；

適宜溫度：一般來說,動(dòng)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(xì)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(dá)70℃。

適宜PH：動(dòng)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(xué)反應(yīng)，幾乎都是在酶的催化作用下進(jìn)行的，所以酶在生物體的生命活動(dòng)中占有極重要的地位。酶的這些性質(zhì)使細(xì)胞內(nèi)錯(cuò)綜復(fù)雜的物質(zhì)代謝過程能有條不紊地進(jìn)行,使物質(zhì)代謝與正常的生理機(jī)能互相適應(yīng)。

      若因遺傳缺陷造成某個(gè)酶缺損，或其它原因造成酶的活性減弱，均可導(dǎo)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(xué)的關(guān)系十分密切。每個(gè)細(xì)胞由于酶的存在才表現(xiàn)出種種生命活動(dòng),體內(nèi)的新陳代謝才能進(jìn)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(jìn)行各項(xiàng)生化反應(yīng)。

       因此研究酶的化學(xué)性質(zhì)及其作用機(jī)理，對于人們了解生命活動(dòng)的規(guī)律以及指導(dǎo)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(xué)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(dòng)；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(xué)因素（酸堿、有機(jī)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(jī)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(tuán)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(jià)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(xué)催化劑不穩(wěn)定，強(qiáng)酸、強(qiáng)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(jìn)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(rèn)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(tuán)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(gè)單體由449個(gè)氨基酸組成，完整的AKP分子呈現(xiàn)典型的α/β的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，同時(shí)每個(gè)單體均具有一個(gè)活性中心，活性中心區(qū)域由Asp101-Ser102-Ala103三連體、Arg166、水分子、三個(gè)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(xì)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(dǎo)前體跨內(nèi)膜運(yùn)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(tuán)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(tuán)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(tuán)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(xì)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(tuán)，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(xì)胞，第4種產(chǎn)生于胎盤及癌細(xì)胞，而第5種則來自小腸絨毛上皮與成纖維細(xì)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(dòng)性骨沉積(這個(gè)可能譯的不準(zhǔn)，請指正，原文為active bone deposition)，因?yàn)锳LP是成骨細(xì)胞活動(dòng)(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(shí)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(biāo)低也可以見于慢性腎炎，貧血，甲狀腺機(jī)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(shí)需要引起告訴重視，建議做進(jìn)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(jìn)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(xì)膽管性肝炎等；

(3)其他疾病如甲狀旁腺機(jī)能亢進(jìn)。

3．病理性降低：見于重癥慢性腎炎、兒童甲狀腺機(jī)能不全、貧血等。

抑制作用

除來源于胎盤外所有哺乳動(dòng)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(shí)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(jī)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(dǎo)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(shí)常用的指標(biāo).堿性磷酸酶存在于機(jī)體的各個(gè)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(xì)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(shí)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(shí)，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(shí)，有可能是骨軟化癥、骨折愈合期、骨細(xì)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(jī)能亢進(jìn)。

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》。