第三章 酶

第三章 酶化学

（一）名词解释

1.米氏常数； 2.寡聚酶；3.比活力(specific activity) 4.变构酶； 5.同工酶； 6.活性中心；7. 竞争性抑制作用； 8. 非竞争抑制作用； 9. 反竞争性抑制作用10.酶的专一性； 11. 酶原的激活； 12. 别构效应； 13. 正协同效应；14. 共价修饰调节；15. 酶活力； 16. 不可逆抑制作用； 17. 可逆抑制作用。

1.变构酶活性中心外还有___________，当以v对[S]作图时，它表现出______型曲线，而不是典型的米氏酶所具有的_______曲线。

2.酶活性的国际单位（I.U.）定义为在最适条件下，将底物转化为产物的速度为_______的酶量。

3.对于符合米氏方程的酶，v-[S]曲线的双倒数作图（Lineweaver-Burk作图法）得到的直线，在横轴的截距为___________，纵轴上的截距为____________。

4.若同一种酶有n个底物就有________个Km值，其中Km值最________的底物，一般为该酶的最适底物。

5.蛋白质磷酸化时，需要__________酶，而蛋白质去磷酸化需要_______酶。 6.当底物浓度等于0.25Km时，反应初速度与最大反应速度的比值是______。 7.酶催化反应的实质在于降低反应的______，使底物分子在较低的能量状态下达到______态，从而使反应速度______。

8.___ ____抑制剂不改变酶促反应Vmax，______抑制剂不改变酶促反应Km。 9.谷丙转氨酶属于___________酶类；它的系统名称是___________。 10.复合酶类有___________和___________两部分组成。

11.合成酶类催化由_______合成一种物质的反应,且必须有_______参加. 12.酶活性中心有两个功能部位,一是___________,一是___________. 13.天冬氨酸转氨甲酰酶的别构激抑活剂为________,别构抑剂_________. 14.对同一种酶来说,酶的比活力越___________,___________越高. 15.解释别构酶作用机理的两个重要模型是___________和___________. 16.磺胺类药物是___________,可干扰___________合成. 17.酶是生物催化剂,其化学本质属于___________或___________ （三）选择题

1.下面关于米氏常数Km的论述哪一个是正确的? 1)与ES复合物形成及分解的速度常数都有关系 2)在不同类型的抑制作用中，Km都改变

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3)用双倒数作图法不能得到Km值 4)在酶促反应的初速度阶段不能得到km 2.测定酶促反应的初速度是为了：

1)使实验尽快完成以避免酶蛋白的变性 3)避免酶被底物饱和 2)防止逆反应对结果分析所造成的影响 4)增加酶催化反应的效率 3.下面关于酶的抑制作用的论述哪一个是正确的? 1)都为可逆的抑制作用

2)增加底物的浓度可消除抑制剂对酶的影响

3)根据抑制剂与酶结合的情况可区分不同类型的抑制作用 4)抑制作用与抑制剂浓度无关

4.下面关于Michealis-Menten方程作图的论述哪一个是正确的? 1)反映了最大反应速度与底物浓度的关系 2)反映出酶促反应的初速度与底物浓度的关系 3)对所有的酶都适合 4)是一个S型的曲线

5.下面关于反竞争性抑制剂的论述哪一个是正确的? 1)通过一个或多个共价键与酶结合 2)当它存在时不改变Km

3)当它存在时不改变最大反应速度 4)只与ES复合物结合，干扰其分解为产物 6.下面关于竞争性抑制剂的论述哪一个是正确的?

1)无论其存在与否，双倒数作图在纵坐标上的截距都是1/Vmax 2)在它存在时不改变Km

3)在它存在时不影响底物与酶的活性部位的结合

4)如果抑制作用发生，需它与底物反应以消除它对酶促反应的影响 7.下列关于底物浓度对反应速度影响作图的表述哪一个是正确的? 1)是一条直线

2)当底物浓度高时，酶被底物饱和

3)说明ES复合物形成的速度比分解的速度小 4)是1/V对1/[S]作图

8.下面关于用双倒数作图法求Km的表述哪一个是不正确的? 1)是一条直线 2)不能测定最大反应速度

3)是1/V对1/S作图 4)双倒数方程由米氏方程转化而来

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9.下列关于别构酶特性的叙述哪一个是正确的? 1)不受抑制剂的影响 2)不具协同性

3)当配基与活性部位以外的部位结合时，引起酶构象的变化 4)只有一个亚基组成

10. 如何区分别构蛋白是否具有协同性? 1)配基结合的齐变模型和序变模型 2)氧合的和脱氧的血红蛋白 3)胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶

4)酶促反应的速度对底物浓度作图所获得的曲线一般是S型 11.当有别构抑制剂存在时，别构酶： 1)不再遭受构象的变化

2)由于构象改变，催化反应的速度降低

3)由于底物和抑制剂之间竞争酶的活性部位，使催化反应的速度降低 4)由于变构抑制剂与酶的活性部位结合，使反应速度降低 12.“齐变模型”和“序变模型”之间最主要的不同点是： 1)都是对具有不同亚基的蛋白质来讲的

2)齐变模型描述相对分子质量较小的蛋白质的性质，序变模型描述相对分子质量较大

的蛋白质的性质

3)齐变模型预测抑制剂与酶的紧密结合

4)序变模型认为变构酶的亚基可以两种以上的状态存在，齐变模型认为酶的所有亚基

只能有两种状态存在

13.下列关于酶的国际单位与“催量”(kat单位)之间关系的叙述哪一个是正确的? 1)lkat＝6×108I.U. 3)1 I.U.＝6×108kat 2)1 I.U.＝6×107kat 4) l kat＝6×107 I.U.

14.一种酶的纯竞争性抑制作用有下面的哪一种动力学性质? 1) Km增加而Vmax不变 3)Km和Vmax均降低 2)Km降低而Vmax不变 4)Km和Vmax均增加 15.当酶促反应达到恒态时，[ES]复合物的浓度如何? 1)浓度为零 2)浓度增加 3)浓度减少 4)浓度不变

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16.在酶的反竞争性抑制作用中，抑制剂影响下列中的哪一个? 1)最大反应速度 3)Vmax和Km都受到影响 2)米氏常数Km 4)Vmax和Km都不会受到影响

17.当底物浓度恰好等于Km时，反应速度与最大反应速度的关系是： 1)相同 2)不同 3) v＝1/2Vmax 4) v＝1/3Vmax

18.当一酶促反应的速度达到最大速度的75％时，Km与[S]的关系是： 1)[S]＝Km 2) [S]＝2 Km 3)[S]＝3 Km 4)[S]＝4 Km 19.酶的高效催化作用是因为酶能：

1)改变化学反应的平衡点 3)降低反应的活化能

2)减少活化分子的数量 4)催化热力学上不能进行的反应 20.当某酶的底物浓度[S]＝4Km时，反应速度v等于： 1) Vmax 2) 0.8Vmax 3) 3/4Vmax 4) 0.5Vmax

21.某酶对其四个底物的Km值如下所示，问该酶的最适底物是哪一个? 1) Km＝4.3×10—3 3) Km＝2.3×10—3 2) Km＝3.5×10—3 4) Km＝4.1×10—3

22.不可逆的抑制作用和可逆的抑制作用的主要区别是下述中的哪一个? 1)抑制剂与酶分子上的某些基团以共价键结合 2)抑制剂与酶分子上的某些基团以非共价键结合

3)抑制剂与酶分子上的某些基团是以非共价键还是共价键结合的 4)以上都是

23.辅酶和辅基的主要区别是下列中的哪一个?

1)与酶蛋白以非共价键结合 3)与酶蛋白结合的紧密程度不同 2)二者的分子大小不同 4)与酶蛋白以共价键结合 24.在下列哪一条件下，酶反应速度与酶浓度成正比? 1)当酶浓度足够大时 3)当底物浓度足够大时 2)在最适温度和最适pH条件下 4)以上都是 25.竞争性抑制剂通过下列何种方式抑制酶的活性? 1)与酶的必须基团结合 3)与酶的活性中心结合 2)与酶的辅基成分结合 4)与酶的辅助因子结合

26.增加底物浓度可解除下列哪种抑制剂或抑制作用对酶活性的影响? 1)非竞争性抑制剂 3)可逆的抑制作用 2)竞争性抑制剂 4)反竞争性抑制剂

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27.下列关于酶活性中心的叙述哪一个是不正确的? 1)是酶分子中直接与酶的催化作用有关的部位

2)对简单酶类来说，活性中心一般有少数几个氨基酸组成 3)必需基团一定在活性中心内

4)活性中心一般只占酶分子的很小一部分结构 28.琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂是下列中的哪一个? 1)草酰乙酸 2)丙酮酸 3)丙二酸 4)琥珀酰CoA

29.下列关于磺胺类药物杀菌机理的叙述哪一项是正确的? 1)是叶酸合成酶的反竞争性抑制剂 3)是叶酸合成酶的竞争性抑制剂 2)是B12合成酶的竞争性抑制剂 4)使B12合成酶的反竞争性抑制剂 30.下列有关温度对酶反应速度影响的叙述哪一项是正确的? 1)酶反应速度随着温度的升高而加快

2)酶反应速度随着温度的升高而减慢，因酶变性失活 3)每种酶都有其最适温度 4)最适温度是酶的特征常数

31.下列有关pH对酶反应速度影响的叙述哪一项是不正确的? 1)pH不是酶的特征常数

2)在最适pH条件下酶表现出最大活性 3)在极端pH条件下酶易变性失活

4)酶反应速度对pH变化的曲线都是钟罩型的 32.下列关于酶的激活剂的叙述哪一个是正确的?

1)激活剂对酶的作用无选择性 3)激活剂一般都是小分子的有机化合物 2)激活剂一般都是无机离子 4)激活剂是能提高酶活性的物质 33.下列哪个是Km的单位?

1)单位/m1 2)nmol/s 3)mmol/min 4)mol/L 34.下列关于同功酶的叙述哪一项是错误的? 1)同功酶具有不同的理化性质

2)同功酶一般为寡聚酶，都具有特定的四级结构

3)同功酶能催化相同的化学反应，因此具有相同的分子结构

4)同功酶能催化相同的化学反应，但它们的分子结构、理化性质均不相同 35；下列关于酶的国际单位的论述哪一个是正确的?

1)1 I.U.指在最适条件下，每分钟催化lmol底物转化所需的酶量 2)1 I.U.指在最适条件下，每分钟催化lmol产物生成所需的酶量

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3) 1I.U.指在最适条件下，每分钟催化lμmol底物转化所需的酶量 4) 1I.U.指在最适条件下，每秒钟催化1μmol底物转化所需的酶量 （四）判断题

1.测定酶活力时，底物浓度不必大于酶浓度。

2.当[S]>>Km时，v趋向于Vmax，此时只有通过增加[E]来增加v。 3.酶的最适温度与酶的作用时间有关，作用时间愈长，则最适温度愈高。 4.别构酶的速度-底物关系曲线均呈S形曲线。

5.酶的过渡态底物类似物与底物类似物相比较，是更有效的竞争性抑制剂。 6.能催化蛋白质磷酸化反应的酶，称为磷酸化酶。

7.在酶的催化反应中，组氨酸残基的咪唑基既可以起碱化作用，也可以起酸化作用。

8.酶促反应的速度与底物浓度成正比. 9.酶促反应的初速度与底物浓度无关.

10.几乎所有的酶的Km值随酶浓度的变化而变化. 11.一般来讲,酶催化的反应速度愈快,酶的活力就愈高. 12.酶的催化效率极高,因为它能改变反应的平衡点. （五）分析和计算题

1.称取25mg蛋白酶配成25mL溶液，取2mL溶液测得含蛋白氮0.2mg，另取0.1mL溶液测酶活力，结果每小时可以水解酪蛋白产生1500μg酪氨酸，假定1个酶活力单位定义为每分钟产生1μg酪氨酸的酶量，请计算：（1）酶溶液的蛋白浓度及比活。（2）每克纯酶制剂的总蛋白含量及总活力。 2.试比较酶的竞争性抑制作用与非竞争性抑制作用的异同。

3.何谓酶的专一性？酶的专一性有哪几类？如何解释酶作用的专一性？研究酶的专一性有何意义？

4.阐述酶活性部位的概念。可使用哪些主要方法研究酶的活性中心？ 5.影响酶反应效率的因素有哪些(高效机制)?它们是如何起作用的? 6.试比较酶与非酶催化剂的异同点。 7.酶原及酶原激活的生物学意义是什么？

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参考答案

（一）名词解释

1.米氏常数（Km值）：是米氏酶的一个重要参数。Ｋm值是酶反应速度（v）达到最大反应速度（Vmax）一半时底物的浓度（单位mol或mmol）。米氏常数是酶的特征常数，只与酶的性质有关，不受底物浓度和酶浓度的影响。

2.寡聚酶：有两个或两个以上亚基组成的酶称为寡聚酶。寡聚酶中的亚基可以是相同的， 也可以是不同的。亚基间以非共价键结合，容易用酸碱，高浓度的盐或其它的变性剂分离。 寡聚酶的相对分子质量从35 000到几百万。

3.指酶对它所催化的反应或反应物有严格的选择性，酶往往只能催化一种或一类反应，作用于一种或一类物质。

4.变构酶：或称别构酶，一般具有多个亚基，在结构上除具有活性中心外，还具有可结合调节物的别构中心，活性中心负责酶对底物的结合与催化，别构中心负责调节酶反应速度。

5.同工酶：是指有机体内能够催化同一种化学反应，但其酶蛋白本身的分子结构组成及理化性质却有所不同的一组酶。

6.活性中心：酶分子中直接与底物结合，并催化底物发生化学反应的部位，称为酶的活性中心。由若干个在一级结构上相距很远，但在空间结构上彼此靠近的氨基酸残基集中在一起形成具有一定空间结构的区域，该区域与底物相结合并将底物转化为产物，对于结合酶来说，辅酶或辅基往往是活性中心的组成成分。

7.竞争性抑制作用：通过增加底物浓度可逆转的一种酶抑制类型。竞争性抑制剂因具有与底物相似的结构，通常与正常的底物或配体竞争酶的结合部位。这种抑制使得Km增大，而Vmax不变。

8.非竞争抑制作用：抑制剂与酶活性中心以外的基团结合，形成酶-抑制剂或酶-底物-抑制剂复合物的一种酶促反应抑制作用。这种抑制使得Vmax变小，但Km不变。这种抑制不能通过增加底物浓度的方法解除。

9.反竞争性抑制作用：抑制剂与酶-底物复合物结合，而不与游离酶结合的一种酶促反应抑制作用。这种抑制作用使得Vmax和Km都变小，但Vmax/Km比值不变。

10.酶的比活力也称为比活性，是指每毫克酶蛋白所具有的活力单位数。有时也用每克酶制剂或每毫升酶制剂所含的活力单位数来表示；比活力是表示酶制剂纯度的一个重要指标。对同一种酶来说，酶的比活力越高，纯度越高。

11.酶原的激活：有些酶在细胞内合成和初分泌时，并不表现有催化活性，这种无活性状态的酶的前身物称为酶原。在一定条件下，受某种因素的作用，酶原分子的部分肽键被水解，使分子结构发生改变，形成酶的活性中心，无活性的酶原转化成有活性的酶称为酶原的激活。

12.别构效应：又称为变构效应，当某些寡聚蛋白的别构中心与别构效应剂（变构效应剂）发生作用时，可以通过蛋白质构象的变化来改变酶的活性，这种改变可以是活性的增加或减少。别构效应剂（变构效用剂）可以是蛋白质本身的作用物也可以是作用物以外的物质（如底物、激活剂、抑制剂等）。

13.正协同效应：当底物与一个亚基上的活性中心结合后，引起酶分子构象的改变，使其它亚基的活性中心与底物的结合能力增强的作用，称为正协同效应。

14.共价修饰调节：指一类可在其它酶的作用下对其结构通过共价修饰（如磷酸化、腺苷酰化），使该酶在活性形式与非活性形式之间相互转变，这种调节称为共价修饰调节。

15.酶活力：也称酶活性，指酶催化一定化学反应的能力，可用在一定条件下它所催化

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的某一化学反应的速度表示。单位：浓度/单位时间。

16.不可逆抑制作用：某些抑制剂通常以共价键与酶蛋白中的必须基团结合，而使酶失活，抑制剂不能用透析、超滤等物理方法除去，由这样的不可逆抑制剂引起的抑制作用称不可逆抑制作用。

17.可逆抑制作用：可逆抑制作用的特点是抑制剂以非共价键与酶蛋白中的必须基团结合，可用透析等物理方法除去抑制剂而使酶重新恢复活性。

（二）填充题

1.变构中心，S，直角双； 2. 1?mol/min； 3. -1/Km，1/Vmax； 4. n，小； 5. 蛋白激；蛋白磷酸酯； 6. 1:5； 7. 活化能，活化，加快； 8. 竞争性，非竞争性；9.转移，L-丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶10.酶蛋白,非蛋白质成分;11.两种或两种以上的物质,ATP;12.结合部位,催化部位; 13.ATP,CTP; 14.高,纯度;15.序变模型,齐变模型.16.对氨基苯甲酸,叶酸17.蛋白质,核酸

（三）选择题

1.1) 2.2) 3.3) 4.2) 5.4) 6.1) 7.2) 8.2) 9.3) 10.4) 11.2) 12.4) 13.4) 14.1) 15.4) 16.3) 17.3) 18.3) 19.3) 20.2) 21.3) 22.3) 23.3) 24.3) 25.3) 26.2) 27.3) 28.3) 29.3) 30.3) 31.4) 32.4)33.4) 34.3) 35.3)

（四）判断题

1.错。底物应该过量才能更准确的测定酶的活力。

2.对。当[S]>>Km时，v趋向于Vmax，因为v=k3[E]，所以可以通过增加[E]来增加v。 3.错。酶最适温度与酶的作用时间有关，作用时间越长，则最适温度低。

4.错。别构酶的速度-底物关系曲线不一定均呈S形曲线，负协同效应为平坦的双曲线形式。

5.对。过渡态互补学说认为，酶与底物形成中间物的过程中，酶和底物的结构均会发生一定的变化，与酶结合的是底物的过渡态，因此，过渡态类似物更容易与酶的活性部位结合。

6.错。能催化蛋白质磷酸化反应的酶称为蛋白激酶。 7.对。8.错。9.错。10. 错 11.对 12. 错

（五）分析和计算题

1.（1）蛋白浓度=0.2×6.25mg/2mL=0.625mg/mL；

（2）比活力=（1500/60×1ml/0.1mL）÷0.625mg/mL=400U/mg； （3）总蛋白=0.625mg/mL×1000mL=625mg； （4）总活力=625mg×400U/mg=2.5×105U。

2.竞争性抑制是指抑制剂I和底物S对游离酶E的结合有竞争作用，互相排斥，已结合底物的ES复合体，不能再结合I；同样已结合抑制剂的EI复合体，不能再结合S。多数竞争性抑制在化学结构上与底物S相似，能与底物S竞争与酶分子活性中心的结合，因此，抑制作用大小取决于抑制剂与底物的浓度比，加大底物浓度，可使抑制作用减弱甚至消除。竞争性抑制作用的双倒数曲线与无抑制剂的曲线相交于纵坐标I/Vmax处，但横坐标的截距，因竞争性抑制存在而变小，说明该抑制作用，并不影响酶促反应的最大速度Vmax，而使Km值变大。非竞争性抑制是指抑制剂I和底物S与酶E的结合互不影响，抑制剂I可以和酶E结合生成EI，也可以和ES复合物结合生成ESI。底物S和酶E结合成ES后，仍可与I结合生成ESI，但一旦形成ESI复合物，再不能释放酶E和形成产物P。其特点是：I和S在结构上一般无相似之处，I常与酶分子活性部位以外的化学基团结合，这种结合并不影响底物和酶的结合，增加底物浓度并不能减少I对酶的抑制程度。非竞争性抑制剂的双倒数曲线与无抑制剂的曲线相交于横坐标- 1/Km处，但纵坐标的截距，因竞争性抑制存在变大，说明

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该抑制作用，不影响酶促反应的Km值，而使Vmax值变小。

3.酶的专一性是指酶对催化的反应和反应物所具有的选择性。根据对底物的选择性，酶的专一性可以分为结构专一性和立体异构专一性。结构专一性指每对底物的特征结构——化学键或功能团等有选择，例如肽酶只能水解肽键， 酯酶只作用酯键。立体异构专一性指酶对底物的构型有选择。例如只作用于L构型或只作用于顺式构型。根据过渡态互补假说，酶的专一性实质上是酶与底物分子在结构上互补。研究酶的专一性可以揭示酶的催化机理，获得有关酶的结构与功能信息，为酶的应用、酶分子设计或分子修饰提供指导。在生物化工中运用酶的专一性可以减少副反应，特别是利用酶的立体异构专一性进行不对称合成或不对称拆分。

4. 酶的活性中心往往是若干个在一级结构上相距很远，但在空间结构上彼此靠近的氨基酸残基集中在一起形成具有一定空间结构的区域，该区域与底物相结合并将底物转化为产物，对于结合酶来说，辅酶或辅基往往是活性中心的组成成分。酶的活力中心通常包括两部分：与底物结合的部位称为结合中心，决定酶的专一性；促进底物发生化学变化的部位称为催化中心，它决定酶所催化反应的性质以及催化的效率。有些酶的结合中心与催化中心是同一部分。对ES和EI的X-射线晶体分析、NMR分析、对特定基团的化学修饰、使用特异性的抑制剂和对酶作用的动力学研究等方法可用于研究酶的活性中心。

5. 影响酶催化效率的有关因素包括：（1）底物和酶的邻近效应与定向效应，邻近效应是指酶与底物结合形成中间复合物后，使底物和底物（如双分子反应）之间，酶的催化基团与底物之间结合于同一分子而使有效浓度得以极大的升高，从而使反应速率大大增加的一种效应；定向效应是指反应物的反应基团之间和酶的催化基团与底物的反应基团之间的正确取位产生的效应。（2）底物的形变和诱导契合（张力作用），当酶遇到其专一性底物时，酶中某些基团或离子可以使底物分子内敏感键中的某些基团的电子云密度增高或降低，产生“电子张力”，使敏感键的一端更加敏感，底物分子发生形变，底物比较接近它的过渡态，降低了反应活化能，使反应易于发生。（3）酸碱催化，酸碱催化是通过瞬时的向反应物提供质子或从反应物接受质子以稳定过渡态，加速反应的一类催化机制。（4）共价催化，在催化时，亲核催化剂或亲电子催化剂能分别放出电子或接受电子并作用于底物的缺电子中心或负电中心，迅速形成不稳定的共价中间复合物，降低反应活化能，使反应加速。（5）微环境的作用：酶的活性部位形成的微环境通常是疏水的，由于介电常数较低，可以加强有关基团之间的静电相互作用，加快酶促反映的速度。在同一个酶促反应中，通常会有上述的3个左右的因素同时起作用，称作多元催化。

6.酶具有一般催化剂的特征，如用量少而催化效率高；凡催化剂都能加快化学反应的速度，而其本身在反应前后没有结构和性质的改变；催化剂只能缩短反应达到平衡所需的时间，而不能改变反应的平衡点，酶亦如此。然而酶是生物大分子，具有其自身的特性，如1）催化效率高，2）酶的催化活性可被调节控制，3）具高度专一性等。

7.有些酶，如消化系统中的各种蛋白酶，以无活性的前体形式合成和分泌，然后输送到特定的部位；当功能需要时，经特异性蛋白酶的作用转变为有活性的酶而发挥作用。此外还有执行防御功能的酶。这些不具催化活性的酶的前体称为酶原。如胃蛋白酶原，胰蛋白酶原和胰凝乳蛋白酶原等。

特定肽键的断裂所导致的酶原激活在生物机体中广泛存在，是生物体中存在的重要的调控酶活性的一种方式。哺乳动物消化系统中的几种蛋白酶以无活性的酶原形式分泌出来，使其达到特定的部位后发挥作用，这具有保护消化道本身的生物学意义。如果酶原的激活过程发生异常，将导致一系列疾病的发生。出血性胰腺炎的发生就是由于蛋白酶原在未进入小肠时就被激活，激活的蛋白酶水解自身的胰腺细胞，导致胰腺出血、肿胀、腹部严重疼痛并伴有恶心呕吐等症状。

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