酶工程的原理及發(fā)展

酶工程的原理及發(fā)展概述：在生命活動中，構(gòu)成新陳代謝以及生物體內(nèi)的一切化學(xué)變化都是在酶的催化作用下進行的，可以說沒有酶生命就不能進行下去。沒有兩個主要的特點：1，強大的催化能力；2，高度的專一性。酶的催化反應(yīng)速率比其他相似的非酶催化反應(yīng)速率高10101014倍，換句話說，5秒內(nèi)能完成的反應(yīng)，若無酶時則需要1500年才能完成。酶的高度轉(zhuǎn)一性催化機制可以用“鎖和鑰匙模型”來解釋。由于酶分子的空間結(jié)構(gòu)，可以使酶分子形成特定形狀的空穴，成為活性中心，猶如鑰匙和鎖一樣發(fā)生催化反應(yīng)。關(guān)鍵字：蛋白質(zhì)維生素氨基酸脂肪酸固醇脂類半乳聚糖礦物質(zhì)生物催化劑荷爾蒙內(nèi)切酶O酶工程的介紹：酶既可以催化一個反應(yīng)的正反應(yīng)，也可以催化其逆反應(yīng)，但用上述內(nèi)容就無法解釋，而可以用“誘導(dǎo)契合模型”說明之。所謂的酶工程就是指酶制劑在工業(yè)上的大規(guī)模生產(chǎn)及利用。由于美不但廣泛存在于動植物組織細胞中，而且也存在于微生物細胞中和他的培養(yǎng)基中，可通過各種理化反應(yīng)方法把它提取出來，制成純凈的酶制劑，這種酶制劑保存了他的生物催化特性。不同種類的酶制劑可以借不同種類的微生物來制取。某些不同種類的微生物熱可以生產(chǎn)出同一種酶制劑。酶工程的主要研究內(nèi)容有：酶的制備，酶和細胞的固定化，酶反應(yīng)器的設(shè)計和放大，反應(yīng)條件的設(shè)計和優(yōu)化等。酶工程的主要任務(wù)是：通過預(yù)先設(shè)計，經(jīng)過人工操作加以控制，從而大量獲得生產(chǎn)實踐所需要的酶，并通過各種方法保持酶的穩(wěn)定性，發(fā)揮其最大的催化功能。酶催化反應(yīng)的基本步驟：酶制劑得到后，應(yīng)用酶的固定化技術(shù)將酶制劑精制成固態(tài)酶（固態(tài)），然后將其組裝在特殊設(shè)計的器件當(dāng)中（叫做生物反應(yīng)器）中，利用這種反應(yīng)器將原料（底物）轉(zhuǎn)化為人類所需要的產(chǎn)品。例如，將天冬酰胺酶提純，做成反應(yīng)器，以富馬酸為底物，則可以將富馬酸轉(zhuǎn)變成天冬氨酸，轉(zhuǎn)化率達到百分之九十五以上，反應(yīng)產(chǎn)物幾乎是純品。酶工程的實質(zhì)：把酶或細胞直接應(yīng)用于生物工程和化學(xué)工業(yè)的反應(yīng)系統(tǒng)，其特點是轉(zhuǎn)化率高，產(chǎn)品回收和提純工藝簡單，節(jié)約能源。酶工程的應(yīng)用前景非常廣闊。酶工程就是將酶或者微生物細胞，動植物細胞，細胞器等在一定的生物反應(yīng)裝置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)并應(yīng)用于社會生活的一門科學(xué)技術(shù)。它包括酶制劑的制備,酶的固定化,酶的修飾與改造及酶反應(yīng)器等方面內(nèi)容。酶工程的應(yīng)用，主要集中于食品工業(yè)，輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。酶是一種在生物體內(nèi)具有新陳代謝摧化劑作用的蛋白質(zhì)，酶工程就是利用酶摧化的作用。是指利用酶或者微生物細胞，動植物細胞，細胞器等，借助酶所具有推動功能，通過工程學(xué)的手段向人類提供產(chǎn)品或向社會提供服務(wù)的一門科學(xué)技術(shù)。酶工程的應(yīng)用，主要集中于食品工業(yè)，輕工業(yè)以及醫(yī)藥工業(yè)中。酶的特性及機理：1、酶與無機催化劑比較：⑴相同點：、改變化學(xué)反應(yīng)速率，本身幾乎不被消耗；、只催化已存在的化學(xué)反應(yīng)；、加快化學(xué)反應(yīng)速率，縮短達到平衡時間，但不改變平衡點；、降低活化能，使化學(xué)反應(yīng)速率加快。5）都會出現(xiàn)中毒現(xiàn)象。⑵、不同點：、高效性：酶的催化效率比無機催化劑更高，使得反應(yīng)速率更快；、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;、多樣性：酶的種類很多，大約有4000多種；、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行的。、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。一般來說，動物體內(nèi)的酶最適溫度在35到40攝氏度之間，植物體內(nèi)的酶最適溫度在40-50攝氏度之間；細菌和真菌體內(nèi)的酶最適溫度差別較大，有得酶最適溫度可高達70攝氏度。動物體內(nèi)的酶最適PH大多在6.5-8.0之間，但也有例外，如胃蛋白酶的最適PH為1.5，植物體內(nèi)的酶最適PH大多在4.5-6.5之間。酶的這些性質(zhì)使細胞內(nèi)錯綜復(fù)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(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?。虼嗣概c醫(yī)學(xué)的關(guān)系十分密切。2、酶的發(fā)現(xiàn)1773年，意大利科學(xué)家斯帕蘭扎尼(1729—1799)設(shè)計了一個巧妙的實驗：將肉塊放入小巧的金屬籠中，然后讓鷹吞下去。過一段時間他將小籠取出，發(fā)現(xiàn)肉塊消失了。于是，他推斷胃液中一定含有消化肉塊的物質(zhì)。但是什么，他不清楚。1836年，德國科學(xué)家施旺(1810—1882)從胃液中提取出了消化蛋白質(zhì)的物質(zhì)。解開胃的消化之謎。1926年，美國科學(xué)家薩姆鈉(1887—1955)從刀豆種子中提取出脲酶的結(jié)晶，并通過化學(xué)實驗證實脲酶是一種蛋白質(zhì)。20世紀(jì)30年代，科學(xué)家們相繼提取出多種酶的蛋白質(zhì)結(jié)晶，并指出酶是一類具有生物催化作用的蛋白質(zhì)。20世紀(jì)80年代，美國科學(xué)家切赫(1947—)和奧特曼(1939—)發(fā)現(xiàn)少數(shù)RNA也具有生物催化作用。3、酶的活力酶活力單位：酶活力單位的量度。1961年國際酶學(xué)會議規(guī)定：1個酶活力單位是指在特定條件(25攝氏度，其它為最適條件)下，在imin內(nèi)能轉(zhuǎn)化1卩mo底物的酶量，或是轉(zhuǎn)化底物中1卩mol的有關(guān)基團的酶量。比活:每分鐘每毫克酶蛋白在25攝氏度下轉(zhuǎn)化的底物的微摩爾數(shù)。比活是酶純度的測量?；罨?將1mol反應(yīng)底物中所有分子由基態(tài)轉(zhuǎn)化為過度態(tài)所需要的能量。活性部位 :酶中含有底物結(jié)合部位和參與催化底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的氨基酸殘基部分?；钚圆课煌ǔＮ挥诘鞍踪|(zhì)的結(jié)構(gòu)域或亞基之間的裂隙或是蛋白質(zhì)表面的凹陷部位，通常都是由在三維空間上靠得很進的一些氨基酸殘基組成。5、酶活調(diào)節(jié)競爭性抑制作用：通過增加底物濃度可以逆轉(zhuǎn)的一種酶抑制類型。競爭性抑制劑通常與正常的底物或配體競爭同一個蛋白質(zhì)的結(jié)合部位。這種抑制使 Km增大而umax不變。非競爭性抑制作用:抑制劑不僅與游離酶結(jié)合，也可以與酶 -底物復(fù)合物結(jié)合的一種酶促反應(yīng)抑制作用。這種抑制使Km不變而umax變小。反競爭性抑制作用:抑制劑只與酶-底物復(fù)合物結(jié)合而不與游離的酶結(jié)合的一種酶促反應(yīng)抑制作用。這種抑制使Km和umax都變小但umax/Km不變。很大一類復(fù)雜的蛋白質(zhì)物質(zhì),在促進可逆反應(yīng)（如水解和氧化）方面起著像催化劑一樣的作用。在許多工業(yè)過程中是有用的（如發(fā)酵、皮革鞣制及干酪生產(chǎn)）酶是一種有機的膠狀物質(zhì)，由蛋白質(zhì)組成，對于生物的化學(xué)變化起催化作用，發(fā)酵就是靠它的作用：原。三、幾種特殊酶的介紹1、同工酶同工酶的概念：即同工酶是一類催化相同的化學(xué)反應(yīng)，但酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)和免疫原性各不相同的一類酶。它們存在于生物的同一種族或同一個體的不同組織，甚至在同一組織、同一細胞的不同細胞器中。至今已知的同工酶已不下幾十種，如己糖激酶，乳酸脫氫酶等，其中以乳酸脫氫酶研究得最為清楚。人和脊柱動物組織中，有五種分子形式，它們催化下列相同的化學(xué)反應(yīng)：五種同工酶均由四個亞基組成。LDH的亞基有骨骼肌型（M型）和心肌型（H型）之分，兩型亞基的氨基酸組成不同，由兩種亞基以不同比例組成的四聚體，存在五種 LDH形式.M、H亞基的氨基酸組成不同，這是由基因不同所決定。五種 LDH中的M、H亞基比例各異，決定了它們理化性質(zhì)的差別．通常用電冰法可把五種 LDH分開，LDH1向正極泳動速度最快，而LDH5泳動最慢，其它幾種介于兩者之間，依次為LDH2、LDH3和LDH4，不同組織中各種LDH所含的量不同，心肌中以LDHl及LDH2的量較多，而骨骼肌及肝中LDH5和LDH4為主?不同組織中LDH同工酶譜的差異與組織利用乳酸的生理過程有關(guān).LDH1和LDH2對乳酸的親和力大，使乳酸脫氫氧化成丙酮酸，有利于心肌從乳酸氧化中取得能量。LDH5和LDH4對丙酮酸的親和力大，有使丙酮酸還原為乳酸的作用，這與肌肉在無氧酵解中取得能量的生理過程相適應(yīng)．在組織病變時這些同工酶釋放入血，由于同工酶在組織器官中分布差異，因此血清同工酶譜就有了變化。故臨床常用血清同工酶譜分析來診斷疾病。2、 別構(gòu)酶別構(gòu)酶往往是具有四級結(jié)構(gòu)的多亞基的寡聚酶，酶分子中除有催化作用的活性中心也稱催化位點外；還有別構(gòu)位點．后者是結(jié)合別構(gòu)劑的位置，當(dāng)它與別構(gòu)劑結(jié)合時，酶的分子構(gòu)象就會發(fā)生輕微變化，影響到催化位點對底物的親和力和催化效率。若別構(gòu)劑結(jié)合使酶與底物親和力或催化效率增高的稱為別構(gòu)激活劑，反之使酶底物的r親和力或催化效率降低的稱為別構(gòu)抑制劑。酶活性受別構(gòu)劑調(diào)節(jié)的作用稱為別構(gòu)調(diào)節(jié)作用．別構(gòu)酶的催化位點與別構(gòu)位點可共處一個亞基的不同部位，但更多的是分別處于不同亞基上．在后一種情況下具催化位點的亞基稱催化亞基，而具別構(gòu)位點的稱調(diào)節(jié)亞基。多數(shù)別構(gòu)酶處于代謝途徑的開端，而別構(gòu)酶的別構(gòu)劑往往是一些生理性小分子及該酶作用的底物或該代謝途徑的中間產(chǎn)物或終產(chǎn)物。故別構(gòu)酶的催化活性受細胞內(nèi)底物濃度、代謝中間物或終產(chǎn)物濃度的調(diào)節(jié)。終產(chǎn)物抑制該途徑中的別構(gòu)酶稱反饋抑制．說明一旦細胞內(nèi)終產(chǎn)物增多，它作為別構(gòu)抑制劑抑制處于代謝途徑起始的酶，及時調(diào)整該代謝途徑的速度，以適應(yīng)細胞生理機能的需要。別構(gòu)酶在細胞物質(zhì)代謝上的調(diào)節(jié)中發(fā)揮重要作用。故別構(gòu)酶又稱調(diào)節(jié)酶。3、 修飾酶體內(nèi)有些酶需在其它酶作用下，對酶分子結(jié)構(gòu)進行修飾后才具催化活性，這類酶稱為修飾酶。其中以共價修飾為多見，如酶蛋白的絲氨酸，蘇氨酸殘基的功能基團-0H可被磷酸化，這時伴有共價鍵的修飾變化生成，故稱共價修飾。由于這種修飾導(dǎo)致酶活力改變稱為酶的共價修飾調(diào)節(jié)。體內(nèi)最常見的共價修飾是酶的磷酸化與去磷酸化，此外還有酶的乙?；c去乙?；?、尿苷酸化與去尿苷酸化、甲基化與去甲基化。由于共價修飾反應(yīng)迅速，具有級聯(lián)式放大效應(yīng)所以亦是體內(nèi)調(diào)節(jié)物質(zhì)代謝的重要方式。如催化糖原分解第一步反應(yīng)的糖原磷酸化酶存在有活性和無活性兩種形式，有活性的稱為磷酸化酶 a,無活性的稱為磷酸化酶b,這兩種形式的互變就是通過酶分子的磷酸化與去磷酸化的過程4、 多酶復(fù)合體與多酶體系體內(nèi)有些酶彼此聚合在一起,組成一個物理的結(jié)合體,此結(jié)合體稱為多酶復(fù)合體。若把多酶復(fù)合體解體,則各酶的催化活性消失。參與組成多酶復(fù)合體的酶有多有少,如催化丙酮酸氧化脫羧反應(yīng)的丙酮酸脫氫酶多酶復(fù)合體由三種酶組成，而在線粒體中催化脂肪酸俟氧化的多酶復(fù)合體由四種酶組成。多酶復(fù)合體第一個酶催化反應(yīng)的產(chǎn)物成為第二個酶作用的底物,如此連續(xù)進行,直至終產(chǎn)物生成．多酶復(fù)合體由于有物理結(jié)合,在空間構(gòu)象上有利于這種流水作業(yè)的快速進行,是生物體提高酶催化效率的一種有效措施。體內(nèi)物質(zhì)代謝的各條途徑往往有許多酶共同參與,依次完成反應(yīng)過程,這些酶不同于多酶復(fù)合體,在結(jié)構(gòu)上無彼此關(guān)聯(lián)。故稱為多種酶靠非共價鍵相互嵌合催化連續(xù)反應(yīng)的體系,稱為多酶復(fù)合體(multienzymecomplex)。。如參與糖酵解的11個酶均存在于胞液,組成一個多酶體系。5、 多功能酶近年來發(fā)現(xiàn)有些酶分子存在多種催化活性，例如大腸桿菌 DNA聚合酶I是一條分子質(zhì)量為109kDa的多肽鏈，具有催化DNA鏈的合成、3'-5核酸外切酶和5'-3'核酸外切酶的活性，用蛋白水解酶輕度水解得兩個肽段,一個含 5'-3'核酸外切酶活性,另一個含另兩種酶的活性,表明大腸桿菌DNA聚合酶分子中含多個活性中心。哺乳動物的脂肪酸合成酶由兩條多肽鏈組成,每一條多肽鏈均含脂肪酸合成所需的七種酶的催化活性。這種酶分子中存在多種催化活性部位的酶稱為多功能酶或串聯(lián)酶。多功能酶在分子結(jié)構(gòu)上比多酶復(fù)合體 ②更具有優(yōu)越性,因為相關(guān)的化學(xué)反應(yīng)在一個酶分子上進行,比多酶復(fù)合體更有效,這也是生物進化的結(jié)果。四、影響酶活力的因素米契里斯和門坦根據(jù)中間產(chǎn)物學(xué)說推導(dǎo)出酶促反應(yīng)速度方程式， 即米-門公式①。由米門公式可知：酶促反應(yīng)速度受酶濃度和底物濃度的影響，也受溫度、pH、激活劑和抑制劑的影響。1．酶濃度對酶促反應(yīng)速度的影響從米門公式和酶濃度與酶促反應(yīng)速度的關(guān)系圖解可以看出：酶促反應(yīng)速度與酶分子的濃度成正比。當(dāng)?shù)孜锓肿訚舛茸銐驎r,酶分子越多,底物轉(zhuǎn)化的速度越快。但事實上,當(dāng)酶濃度很高時,并不保持這種關(guān)系,曲線逐漸趨向平緩。根據(jù)分析,這可能是高濃度的底物夾帶夾帶有許多的抑制劑所致。2．底物濃度對酶促反應(yīng)速度的影響在生化反應(yīng)中,若酶的濃度為定值,底物的起始濃度較低時,酶促反應(yīng)速度與底物濃度成正比,即隨底物濃度的增加而增加。當(dāng)所有的酶與底物結(jié)合生成中間產(chǎn)物后,即使在增加底物濃度,中間產(chǎn)物濃度也不會增加,酶促反應(yīng)速度也不增加。還可以得出,在底物濃度相同條件下,酶促反應(yīng)速度與酶的初始濃度成正比。酶的初始濃度大,其酶促反應(yīng)速度就大。在實際測定中,即使酶濃度足夠高,隨底物濃度的升高,酶促反應(yīng)速度并沒有因此增加,甚至受到抑制。其原因是：高濃度底物降低了水的有效濃度,降低了分子擴散性,從而降低了酶促反應(yīng)速度。過量的底物聚集在酶分子上,生成無活性的中間產(chǎn)物,不能釋放出酶分子,從而也會降低反應(yīng)速度。3．溫度對酶促反應(yīng)速度的影響各種酶在最適溫度范圍內(nèi),酶活性最強,酶促反應(yīng)速度最大。在適宜的溫度范圍內(nèi),溫度每升高10C,酶促反應(yīng)速度可以相應(yīng)提高 12倍。不同生物體內(nèi)酶的最適溫度不同。如，動物組織中各種酶的最適溫度為3740C；微生物體內(nèi)各種酶的最適溫度為 2560C但也有例外，如黑曲糖化酶的最適溫度為 6264C；巨大芽孢桿菌、短乳酸桿菌、產(chǎn)氣桿菌等體內(nèi)的葡萄糖異構(gòu)酶的最適溫度為80C；枯草桿菌的液化型淀粉酶的最適溫度為 8594C?？梢姡恍┭挎邨U菌的酶的熱穩(wěn)定性較高。過高或過低的溫度都會降低酶的催化效率，即降低酶促反應(yīng)速度。最適溫度在60C以下的酶，當(dāng)溫度達到6080C時，大部分酶被破壞，發(fā)生不可逆變性；當(dāng)溫度接近100C時，酶的催化作用完全喪失。4．pH對酶促反應(yīng)速度的影響酶在最適pH范圍內(nèi)表現(xiàn)出活性，大于或小于最適 pH,都會降低酶活性。主要表現(xiàn)在兩個方面：⑴改變底物分子和酶分子的帶電狀態(tài)，從而影響酶和底物的結(jié)合；⑵過高或過低的pH都會影響酶的穩(wěn)定性，進而使酶遭受不可逆破壞。5．激活劑對酶促反應(yīng)速度的影響能激活酶的物質(zhì)稱為酶的激活劑。激活劑種類很多,有⑵機陽離子,如鈉離子、鉀離子、銅離子、鈣離子等;⑵無機陰離子，如氯離子、溴離子、碘離子、硫酸鹽離子磷酸鹽離子等；⑶有機化合物，如維生素C、半胱氨酸、還原性谷胱甘肽等。許多酶只有當(dāng)某一種適當(dāng)?shù)募せ顒┐嬖跁r,才表現(xiàn)出催化活性或強化其催化活性,這稱為對酶的激活作用。而有些酶被合成后呈現(xiàn)無活性狀態(tài),這種酶稱為酶原。它必須經(jīng)過適當(dāng)?shù)募せ顒┘せ詈蟛啪呋钚浴?抑制劑對酶促反應(yīng)速度的影響能減弱、抑制甚至破壞酶活性的物質(zhì)稱為酶的抑制劑。它可降低酶促反應(yīng)速度。酶的抑制劑有重金屬離子、一氧化碳、硫化氫、氫氰酸、氟化物、碘化乙酸、生物堿、染料、對 -氯汞苯甲酸、二異丙基氟磷酸、乙二胺四乙酸、表面活性劑等。對酶促反應(yīng)的抑制可分為競爭性抑制和非競爭性抑制。與底物結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)爭先與酶的活性中心結(jié)合,從而降低酶促反應(yīng)速度,這種作用稱為競爭性抑制。競爭性抑制是可逆性抑制,通過增加底物濃度最終可解除抑制,恢復(fù)酶的活性。與底物結(jié)構(gòu)類似的物質(zhì)稱為競爭性抑制劑。抑制劑與酶活性中心以外的位點結(jié)合后,底物仍可與酶活性中心結(jié)合,但酶不顯示活性,這種作用稱為非競爭性抑制。非競爭性抑制是不可逆的,增加底物濃度并不能解除對酶活性的抑制。與酶活性中心以外的位點結(jié)合的抑制劑,稱為非競爭性抑制劑。有的物質(zhì)既可作為一種酶的抑制劑,又可作為另一種酶的激活劑。五、 酶的分類根據(jù)酶所催化的反應(yīng)性質(zhì)的不同,將酶分成六大類：氧化還原酶類:促進底物的氧化或還原。轉(zhuǎn)移酶類:促進不同物質(zhì)分子間某種化學(xué)基團的交換或轉(zhuǎn)移。水解酶類：促進水解反應(yīng)。裂解酶類:催化從底物分子雙鍵上加基團或脫基團反應(yīng),即促進一種化合物分裂為兩種化合物,或由兩種化合物合成一種化合物。異構(gòu)酶類:促進同分異構(gòu)體互相轉(zhuǎn)化,即催化底物分子內(nèi)部的重排反應(yīng)。合成酶類:促進兩分子化合物互相結(jié)合,同時ATP分子（或其它三磷酸核苷）中的高能磷酸鍵斷裂,即催化分子間締合反應(yīng)。按照國際生化協(xié)會公布的酶的統(tǒng)一分類原則,在上述六大類基礎(chǔ)上,在每一大類酶中又根據(jù)底物中被作用的基團或鍵的特點,分為若干亞類；為了更精確地表明底物或反應(yīng)物的性質(zhì),每一個亞類再分為幾個組（亞亞類）；每個組中直接包含若干個酶。酶的應(yīng)用及發(fā)展：1．酶在生物體內(nèi)在生物體內(nèi)的酶是具有生物活性的蛋白質(zhì),存在于生物體內(nèi)的細胞和組織中,作為生物體內(nèi)化學(xué)反應(yīng)的催化劑,不斷地進行自我更新,使生物體內(nèi)及其復(fù)雜的代謝活動不斷地、有條不紊地進行．酶的催化效率特別高（即高效性）,比一般的化學(xué)催化劑的效率高 10A710X8倍,這就是生物體內(nèi)許多化學(xué)反應(yīng)很容易進行的原因之一．酶的催化具有高度的化學(xué)選擇性和專一性．一種酶往往只能對某一種或某一類反應(yīng)起催化作用，且酶和被催化的反應(yīng)物在結(jié)構(gòu)上往往有相似性．—般在37C左右，接近中性的環(huán)境下，酶的催化效率就非常高，雖然它與一般催化劑一樣，隨著溫度升高，活性也提高，但由于酶是蛋白質(zhì)，因此溫度過高，會失去活性（變性） ，因此酶的催化溫度一般不能高于60C,否則，酶的催化效率就會降低，甚至?xí)ゴ呋饔?強酸、強堿、重金屬離子、紫外線等的存在，也都會影響酶的催化作用．人體內(nèi)存在大量酶，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，種類繁多，到目前為止，已發(fā)現(xiàn)3000種以上（即多樣性）．如米飯在口腔內(nèi)咀嚼時，咀嚼時間越長，甜味越明顯，是由于米飯中的淀粉在口腔分泌出的唾液淀粉酶的作用下，水解成葡萄糖的緣故．因此，吃飯時多咀嚼可以讓食物與唾液充分混合，有利于消化．此外人體內(nèi)還有胃蛋白酶，胰蛋白酶等多種水解酶．人體從食物中攝取的蛋白質(zhì)，必須在胃蛋白酶等作用下，水解成氨基酸，然后再在其它酶的作用下，選擇人體所需的20多種氨基酸，按照—定的順序重新結(jié)合成人體所需的各種蛋白質(zhì)，這其中發(fā)生了許多復(fù)雜的化學(xué)反應(yīng)．可以這樣說，沒有酶就沒有生物的新陳代謝，也就沒有自然界中形形色色、豐富多彩的生物界．2．酶在醫(yī)療上隨著對酶研究的發(fā)展，酶在醫(yī)學(xué)上的重要性越來越引起了人們的注意，應(yīng)用越來越廣泛．下面分三個方面介紹．⑴酶與某些疾病的關(guān)系酶缺乏所致之疾病多為先天性或遺傳性，如白化癥是因酪氨酸羥化酶缺乏，蠶豆病或?qū)Σ编舾谢颊呤且?－磷酸葡萄糖脫氫酶缺乏．許多中毒性疾病幾乎都是由于某些酶被抑制所引起的．如常用的有機磷農(nóng)藥（如敵百蟲、敵敵畏、1059以及樂果等）中毒時，就是因它們與膽堿酯酶活性中心必需基團絲氨酸上的—個-OH結(jié)合而使酶失去活性膽堿酯酶能催化乙酰膽堿水解成膽堿和乙酸，當(dāng)膽堿酯酶被抑制失活后，乙酰膽堿水解作用受抑，造成乙酰膽堿推積，出現(xiàn)—系列中毒癥狀，如肌肉震顫、瞳孔縮小、多汗、心跳減慢等．某些金屬離子引起人體中毒，則是因金屬離子（如Hg2+）可與某些酶活性中心的必需基團（如半胱氨酸的-SH）結(jié)合而使酶失去活性.⑵酶在疾病診斷上的應(yīng)用正常人體內(nèi)酶活性較穩(wěn)定，當(dāng)人體某些器官和組織受損或發(fā)生疾病后，某些酶被釋放入血、尿或體液內(nèi)．如急性胰腺炎時，血清和尿中淀粉酶活性顯著升高；肝炎和其它原因肝臟受損，肝細胞壞死或通透性增強，大量轉(zhuǎn)氨酶釋放入血，使血清轉(zhuǎn)氨酶升高；心肌梗塞時，血清乳酸脫氫酶和磷酸肌酸激酶明顯升高；當(dāng)有機磷農(nóng)藥中毒時，膽堿酯酶活性受抑制，血清膽堿酯酶活性下降；某些肝膽疾病，特別是膽道梗阻時，血清r-谷氨酰移換酶增高等等. 因此，借助血、尿或體液內(nèi)酶的活性測定，可以了解或判定某些疾病的發(fā)生和發(fā)展．3．酶在臨床治療上的應(yīng)用近年來，酶療法已逐漸被人們所認(rèn)識，廣泛受到重視，各種酶制劑在臨床上的應(yīng)用越來越普遍．如胰蛋白酶、糜蛋白酶等，能催化蛋白質(zhì)分解，此原理已用于外科擴創(chuàng)，化膿傷口凈化及胸、腹腔漿膜粘連的治療等．在血栓性靜脈炎、心肌梗塞、肺梗塞以及彌漫性血管內(nèi)凝血等病的治療中，可應(yīng)