很多人不清楚同工酶對機體有什麼作用,甚至把它的名字誤寫成「同功酶」。其實,同工酶對生物體非常重要,它具有重要的代謝調節作用,使生物體能夠適應複雜多變的代謝需求。

同工酶是同一生物催化相同反應的不同的酶分子。比如人體中的乳酸脫氫酶(LDH),心肌和骨骼肌的LDH結構和功能不同,但都催化同一反應,所以叫同工酶,就是說同一種工作,由不同的分子承擔。雖然承擔同一種工作,但他們實現的生理功能是不同的:骨骼肌的同工酶主要催化丙酮酸生成乳酸,以維持肌肉的高速酵解,為運動供能;心肌的同工酶則主要用來氧化乳酸。所以把他們稱為「同功酶」是不妥當的。

同工酶具有相同或相似的活性中心,但其理化性質和免疫學性質不同。同工酶的細胞定位、專一性、活性及其調節方式都可有所不同。骨骼肌的LDH對丙酮酸的Km較高,且不受底物抑制,所以在持續運動時,肌肉中丙酮酸大量積累,此時骨骼肌LDH可高速催化生成乳酸,維持肌肉的高速酵解,為運動供能。心肌的LDH對丙酮酸的 Km小,隨底物增加很快飽和,而且其活性受丙酮酸抑制,所以心肌中丙酮酸大量積累時LDH活性下降,生成乳酸很少,以防酸中毒。而當骨骼肌產生的乳酸被血液送到心肌時,心肌的LDH就可以將其還原為丙酮酸。所以心肌LDH主要用於乳酸的氧化。

當然,這種調控方式的建立也是因為丙酮酸與乳酸本來就處於可逆平衡,而且兩個組織中NAD/NADH比例不同。酶並不能改變化學平衡,它對於正反應和逆反應是同樣加速的。骨骼肌高速酵解的時候,不但丙酮酸濃度升高,而且NAD含量下降,NADH升高,所以平衡傾向於還原(這裡LDH的主要作用就是NAD的再生);心肌並不會像骨骼肌那樣高速酵解,所以NADH含量較低,平衡就傾向於氧化。而在,當丙酮酸含量升高,NADH也足夠多,平衡傾向還原時,心肌LDH活性還會被底物抑制,相當於關閉了逆反應通道。由此可見,酶的代謝調控作用對生物體適應複雜的環境非常重要。

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