知识二十 酶的概念、分类、病理生理机制

1、知识二十 酶的概念、分类、病理生理机制教学目的：1、 掌握酶的概念；2、 熟悉酶的分类、变化机制。重点：酶的概念。难点：酶的分类、变化机制。教学方法和手段：课堂讲授为主，多媒体教学为辅。授课时数：0.5学时教学内容及组织：酶(enzyme)是能催化生物体内化学反应的一类特殊蛋白质，在人体的各种代谢途径中都起着非常重要的催化作用。酶是活细胞赖以生存的基础，是一类具有特定分子结构和功能的蛋白质。根据组成成分不同可分为单纯酶和结合酶。单纯酶是酶分子中只有氨基酸残基组成的肽链；结合酶的酶分子中除了多肽链组成的蛋白质外，还有非蛋白成分，如金属离子、铁卟啉或含B族维生素的小分子有机物，非蛋白成分也称辅因子

2、。体内大多数酶为结合酶，辅因子按照其与酶蛋白结合的紧密程度不同可分为两类：辅酶(coenzyme) XE "辅酶(coenzyme)" ：与蛋白质结合疏松，往往是维生素或维生素衍生物，如NAD+和NADP+；辅基：与酶蛋白结合紧密，多数是金属离子。酶除具有大分子蛋白质共性之外，还有极高催化效率、高度特异性和可调节性等特点。根据酶所催化的反应类型将酶分为氧化还原酶(oxido-reductases) XE "氧化还原酶(oxido-reductases)" 、转移酶(transferases)、水解酶(hydrolases) XE "水解酶(hy

3、drolases)" 、裂解酶(lyases) XE "裂解酶(lyases)" 、异构酶(isomerases)和合成酶(synthetases)六大类。(一) 血液中酶的来源血液中的酶根据来源及作用不同，可分为血浆特异酶和非血浆特异酶两大类。1.血浆特异酶 主要指作为血浆蛋白的固有成分，在血浆中发挥特定催化作用的酶，也称血浆固有酶。例如凝血酶类、纤溶酶类、胆碱酯酶(CHE)、铜氧化酶(铜蓝蛋白)、脂蛋白酯酶、卵磷脂胆固醇酰基转移酶(lecithin cholesterol acytyl transferase，LCAT)等。血浆特异酶大都由肝细胞合成，一般以失

4、活或酶原状态和恒定速度释放入血。肝实质病变时，血浆特异酶在血中浓度明显下降，故血浆特异酶常作为肝功能试验的一部分。例如凝血酶原活性显著降低可反映肝功能损伤，铜氧化酶活性显著降低可反映肝豆状核变性。2.非血浆特异酶 又分为外分泌酶和细胞内酶。(1)外分泌酶：是由外分泌腺合成并分泌进入血浆的酶。例如淀粉酶(amylase，AMY、脂肪酶(lipase，LPS)、蛋白酶、核酸酶等。外分泌酶不是血浆固有的酶，在血浆中含量一般很低，在血浆中不起催化作用。这些酶随着外分泌腺的分泌迅速进入体液，又很快通过消化道、胆道、肾脏排出体外，因此正常体液中外分泌酶活性低而稳定。当这些酶的来源增加或排泄受阻时，血浆中此

5、类酶活性增高，例如急性胰腺炎时血液中胰AMY活性增高，胆道梗阻时血液中ALP活性增高。(2)细胞内酶：指存在于各种组织细胞中进行代谢的酶类。这些酶极少数进入血液，因此细胞内外浓度差异悬殊。在病理情况下血液中的细胞内酶极易升高。当组织细胞发生病变、细胞膜通透性增加或细胞坏死时，细胞内酶大量进入血液，导致血浆酶活性显著增高。例如病毒性肝炎时ALT活性增高，急性心肌梗死血清LDH、CK和AST活性增高。(二) 血液中酶浓度的变化机制正常情况下血液中酶的活性相对恒定。但在一些病理情况下，如血细胞通透性改变或坏死、细胞内酶合成增加、酶排泄障碍、恶性肿瘤异位分泌、酶合成障碍、中毒或遗传缺陷等常导致酶活性的

6、改变。由于不同组织或器官分泌的酶进入血液中的途径不一，清除方法也有差异，从而构成了不同疾病时酶变化的多样性，了解血液中酶浓度的变化机制对酶学的诊断和治疗有重要意义。1.酶合成异常(1)合成减少：肝脏损害时由于酶的合成能力受损，血液中相应的酶减少，慢性肝病时更为明显。由于酶基因变异，也可引起酶合成减少，如肝豆状核变性(Wilson病)患者，血液中铜氧化酶可明显下降。(2)合成增多：细胞对酶的合成增加或酶的诱导作用是血液中酶升高的重要原因。增生性疾病如骨骼疾病时，可因成骨细胞增生合成和分泌更多的ALP使血液中此酶增高。部分肿瘤患者血液中酶升高可能与肿瘤细胞中酶的合成增多有关，如前列腺癌细胞可大量产

7、生ACP从而导致血液中的ACP增高。此外酶的诱导作用也可引起血液中一些酶的浓度增加，如巴比妥、杜冷丁类药物和酒精可以诱导肝-谷氨酰转肽酶(-glutamyl transpeptidase，-GT)的合成，使血液中的-GT增高。2.酶从损伤细胞中释放增加 酶从病变(或损伤)细胞中释放增加是大多数血清酶增高的主要原因。研究表明，炎症、缺血/缺氧、能源供应缺乏、细胞坏死等是细胞释放大分子酶蛋白的重要原因。酶从损伤细胞中释放的速度和数量受多种因素的影响，主要有以下几个方面：(1)细胞内外酶浓度的差异：酶在细胞内外浓度的差异因酶而异，且随组织来源不同而不同。对于非血浆特异酶，由于细胞内外浓度可相差千倍以

8、上，如肝细胞内的LDH大于细胞外液的3000倍以上，因此只要有少量的肝细胞坏死或轻度病变，血液中的LDH就可能明显升高。(2)酶在细胞内定位与存在形式：细胞病变时最容易释放入血的是胞质中游离的酶，如ALT和LDH等，细胞器中的酶较难溢出，除非细胞病变加重累及细胞器膜。(3)酶分子量的大小：酶分子量大小是影响细胞内酶释放的关键，释放的速度一般与酶分子量的大小成反比。分子量越小的酶从细胞内释放的速度越快。3.酶清除异常 一般认为血清酶的清除方式与其他血清蛋白相似，在血管内失活或分解。酶失活至原来活性的一半时所需的时间为酶的半衰期。一般以半衰期来表示酶从血清中清除的速度。不同的血清酶甚至同工酶之间的半衰期差别很大，这有助于了解同一疾病时不同酶升高的持续时间差异。酶的半衰期长则其在血中存在时间就较长。如在AMI时CK-MB持续时间最短，其半衰期只有6h。部分分子量小于60000的酶可从肾小球滤过，通过尿液排出。如当肾脏严重疾病时血清中AMY可升高。胆道梗阻时由于梗阻区ALP的合成加强，ALP排泄受阻