酶的定义、特性及碱性磷酸酶于人体的意义

一、酶的定义：

酶（enzyme）是具有催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体.是生物催化剂,能通过降低反应的活化能加快反应速度,但不改变反应的平衡点.绝大多数酶的化学本质是蛋白质.

二、酶的特性：

　　1.性：酶的催化效率比无机催化剂更高,使得反应速率更快；

　　2.专一性：一种酶只能催化一种或一类底物,如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽；

  　3.多样性：酶的种类很多,大约有4000多种；

  　4.温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的；

  　5.活性可调节性：包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等；

 　 6.有些酶的催化性与辅因子有关；

      7.易变性,由于大多数酶是蛋白质,因而会被高温、强酸、强碱等破坏；

适宜温度：一般来说,动物体内的酶zui适温度在35到40℃之间；

                  植物体内的酶zui适温度在40-50℃之间；

                  细菌和真菌体内的酶zui适温度差别较大,有的酶zui适温度可高达70℃。

适宜PH：动物体内的酶zui适PH大多在6.5-8.0之间；

                但也有例外：

                 如胃蛋白酶的zui适PH为1.8；

                 植物体内的酶zui适PH大多在4.5-6.5之间。

   　生物体内的化学反应，几乎都是在酶的催化作用下进行的，所以酶在生物体的生命活动中占有极重要的地位。酶的这些性质使细胞内错综复杂的物质代谢过程能有条不紊地进行,使物质代谢与正常的生理机能互相适应。

      若因遗传缺陷造成某个酶缺损，或其它原因造成酶的活性减弱，均可导致该酶催化的反应异常，使物质代谢紊乱，甚至发生疾病，因此酶与医学的关系十分密切。每个细胞由于酶的存在才表现出种种生命活动,体内的新陈代谢才能进行；酶是人体内新陈代谢的催化剂,只有酶存在,人体内才能进行各项生化反应。

       因此研究酶的化学性质及其作用机理，对于人们了解生命活动的规律以及指导工农业生产都具有重要意义。

三、影响酶的因素

     酶的化学本质是蛋白质，具有两性电解质的性质，能在电场中移动；酶的水溶液具有新水胶体的性质，不能通过半透膜。

     酶分子易受某些物理的因素（例如热、紫外线照射等）和化学因素（酸碱、有机溶剂、胍、脲、去垢剂等）的作用变性，从而丧失活力。

     有些酶是单纯蛋白质，其酶活性只决定于蛋白质本身；另些酶是结合蛋白质，其酶活性的表现除除蛋白质外，还需要非蛋白质的辅助因子。在属于结合蛋白质的酶中，蛋白质部分叫酶蛋白(apoenzyme)，非蛋白质部分叫辅助因子（cofactors)。二者都是酶活性表现所必需的，若把它们分开，酶就不具有活性，只有二部分有机地结合在一起才表现出活力。这种由二者结合成为具有生物活性的整体就叫做全酶（holoenzyme） 。

     在催化反应中，酶蛋白与辅助因子所起的作用不同，酶反应的专一性、性取决于酶蛋白本身，而辅助因子往往参与电子、原子或某些基团的传递作用。根据辅助因子与酶蛋白结合程度不同，可以把辅助因子分为辅酶和辅基。在酶分子中，与酶蛋白松驰结合，能通过透析除去的辅助因子称为辅酶（coenzyme），而与酶蛋白以共价牢固结合，不能经透析除去的辅助因子称为辅基（prosthetic group）。

酶分子较其他化学催化剂不稳定，强酸、强碱、高温、高压都能引起酶的变性。酶的作用必须在合适的条件下(常温、常压、近中性pH)进行，否则，温度、PH、底物浓度以及效应物等反应条件对酶活力影响很大。一般认为能使酶活力增大的物质称为酶的激活剂(activator),而使酶活力降低的物质称为酶的抑制剂(inhibitor)。激活剂和抑制剂对酶的作用常表现某种程度的特异性。

四、具有特殊意义的碱性磷酸酶

1、定义：

碱性磷酸酶是一种膜结合蛋白，在生物体内直接参与磷酸基团的转移和代谢的生理过程。属于同源二聚体蛋白，分子量为56KDa。每个单体由449个氨基酸组成，完整的AKP分子呈现典型的α/β的拓扑结构，同时每个单体均具有一个活性中心，活性中心区域由Asp101-Ser102-Ala103三连体、Arg166、水分子、三个金属离子及其配体氨基酸组成。AKP被phoA 基因编码，与很多分泌蛋白一样，在细胞质内合成氨基末端带有信号肽的单体前体，信号肽引导前体跨内膜运输后被切除，同源二聚体形成。

碱性磷酸酶是一种能够将对应底物去磷酸化的酶，即通过水解磷酸单酯将底物分子上的磷酸基团除去，并生成磷酸根离子和自由的羟基，这类底物包括核酸、蛋白、生物碱等。而该脱去磷酸基团的过程被称为去磷酸化或脱磷酸化。碱性磷酸酶是磷酸酶的一种，磷酸酶的作用与激酶的作用正相反，激酶是磷酸化酶，可以利用能量分子，如ATP，将磷酸基团加到对应底物分子上。碱性磷酸酶在碱性环境有zui大活力，对来源于细菌中的ALP来说，其zui适pH是8.0，而对来源于牛的ALP则是8.5。

ALP是一种含锌的糖蛋白，在碱性环境中（zui适Ph为10左右）可以水解各种天然及人工合成的磷酸单酯化合物底物。

2.分布：

碱性磷酸酶(ALP或AKP)是广泛分布于人体肝脏、骨骼、肠、肾和胎盘等组织经肝脏向胆外排出的一种酶。这种酶能催化核酸分子脱掉5'磷酸基团，从而使DNA或RNA片段的5'-P末端转换成5'-OH末端。但它不是单一的酶，而是一组同功酶。目前已发现有AKP1、AKP2、AKP3、AKP4、AKP5与AKP6六种同功酶。其中第1、2、6种均来自肝脏，第3种来自骨细胞，第4种产生于胎盘及癌细胞，而第5种则来自小肠绒毛上皮与成纤维细胞。

3、正常范围：

正常范围（连续监测法）　

女性，1-12岁小于500U/L；大于15岁，40-150U/L；

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

高值可能说明有胆管阻塞现象；低值更多出现于儿童和孕妇身上。高值表明有可能发生了活动性骨沉积(这个可能译的不准，请指正，原文为active bone deposition)，因为ALP是成骨细胞活动(造骨)的副产物(例如在佩吉氏斯症[畸形性骨炎]的案例中)。

一般来说，低值要比高值少见。碱性磷酸酶偏低有着实际临床意义，在临床上一般碱性磷酸酶偏高说明有肝胆系统疾病。碱性磷酸酶指标低也可以见于慢性肾炎，贫血，甲状腺机能不全等。此外，碱性磷酸酶偏低在肝病患者朋友们也是比较常见的，此时需要引起告诉重视，建议做进一步检查，查明病因，以便对症施治。

4、临床意义：

临床上测定ALP主要用于骨骼 、肝胆系统疾病的诊断和鉴别诊断，尤其是黄疸的鉴别诊断。对于不明原因的高ALP血清水平，可测定同工酶以协助明确其器官来源。

1．生理性增高：儿童在生理性的骨骼发育期，碱性磷酸酶活力可比正常人高1～2倍。处于生长期的青少年，以及孕妇和进食脂肪含量高的食物后均可以升高。

2．病理性升高：

(1)骨骼疾病如佝偻病、软骨病、骨恶性肿瘤、恶性肿瘤骨转移等；

(2)肝胆疾病如肝外胆道阻塞、肝癌、肝硬化、毛细胆管性肝炎等；

(3)其他疾病如甲状旁腺机能亢进。

3．病理性降低：见于重症慢性肾炎、儿童甲状腺机能不全、贫血等。

抑制作用

除来源于胎盘外所有哺乳动物的ALP同工酶都能被高精氨酸所抑制；而除来源于肠和胎盘外所有的ALP同工酶都能被左旋咪唑所抑制；而除了来源于胎盘的ALP(PALP和SEAP)外，几乎所有的ALP都能在65℃2小时即被灭活。

单乙醇胺对碱性磷酸酶有温度依赖的抑制作用；

较高浓度的无机磷可竞争性地抑制碱性磷酸酶的活性；

EDTA通过络合碱性磷酸酶而导致该酶活性中心微环境构象发生变化，从而不可逆地抑制碱性磷酸酶的活性；

其他的抑制剂还有联苯胺(竞争性)、L-苯丙氨酸和丹酰-L-苯丙氨酸(反竞争性)、含氮杂环氧钒配合物(选择性)、五氯酚(对人胎盘碱性磷酸酶反竞争性抑制)等。

偏高危害

碱性磷酸酶（ALP）是诊断胆道系统疾病时常用的指标.碱性磷酸酶存在于机体的各个组织,以骨骼,肝脏,肾脏含量较多.正常血清中的碱性磷酸酶主要来自于骨骼,由成骨细胞产生,由血液到肝脏,从胆道系统排泄.胆汁淤积性肝炎肝炎和肝外梗阻时此酶明显升高,ALP只能提示胆道梗阻性病变,不能鉴别梗阻是良性还是恶性.一般慢肝大多都有多多少少的纤维化现象,只是轻重而已.

碱性磷酸酶偏高预示着肝脏异常，碱性磷酸酶偏高时，有可能是肝囊肿、肝结核、阻塞性黄疸、继发性肝癌和原发性肝癌等；碱性磷酸酶偏高预示着骨骼疾病，碱性磷酸酶偏高时，有可能是骨软化症、骨折愈合期、骨细胞癌和恶性肿瘤骨转移等；碱性磷酸酶偏高预示着白血病、甲状腺机能亢进。

五、如何提取及测定请见：《碱性磷酸酶的分离提取及比活力测定》。