第十章酶的應用

Chapter10

Theapplicationofenzyme第十章酶的應用

“綠色健康，“酶”力無限醫(yī)藥、洗滌劑、紡織、淀粉制糖、發(fā)酵、酒精、食品（包括果蔬汁、啤酒釀造、谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及食用油脂）、飼料、皮革、造紙和化工等工業(yè)領域

主要內容1、酶在醫(yī)藥方面的應用2、酶在食品方面的應用3、酶在輕工、化工方面的應用4、酶在環(huán)境保護中的應用GoGoGoGo5、酶在生物技術方面的應用Go10.1酶在醫(yī)藥方面的應用用酶進行疾病的診斷用酶進行疾病的治療用酶制造各種藥物1、通過酶活力變化進行疾病診斷酶疾病與酶活力變化淀粉酶胰臟疾病，腎臟疾病時升高；肝病時下降膽堿酯酶肝病、肝硬化、有機磷中毒、風濕等，活力下降酸性磷酸酶前列腺癌、肝炎、紅血球病變時，活力升高堿性磷酸酶佝僂病、軟骨化病、骨瘤、甲狀旁腺機能亢進時，活力升高；軟骨發(fā)育不全等，活力下降谷丙轉氨酶/谷草轉氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高γ-谷氨酰轉肽酶（γ-GT）原發(fā)性和繼發(fā)性肝癌，活力增高至200單位以上，阻塞性黃疸、肝硬化、膽道癌等，血清中酶活力升高醛縮酶急性傳染性肝炎、心肌梗塞，血清中酶活力顯著升高胃蛋白酶胃癌，活力升高；十二指腸潰瘍，活力下降磷酸葡糖變位酶肝炎、癌癥，活力升高乳酸脫氫酶肝癌、急性肝炎、心肌梗塞，活力顯著升高；肝硬化，活力正常端粒酶癌細胞中含有端粒酶，正常體細胞內沒有端粒酶活性山梨醇脫氫酶（SDH）急性肝炎，活力顯著提高脂肪酶急性胰腺炎，活力明顯增高，胰腺癌、膽管炎患者，活力升高肌酸磷酸激酶（CK）心肌梗塞，活力顯著升高；肌炎、肌肉創(chuàng)傷，活力升高α－羥基丁酸脫氫酶心肌梗塞、心肌炎，活力增高磷酸己糖異構酶急性肝炎，活力極度升高；心肌梗塞、急性腎炎，腦溢血，活力明顯升高鳥氨酸氨基甲酰轉移酶急性肝炎，活力急速增高；肝癌，活力明顯升高乳酸脫氫酶同工酶心肌梗塞、惡性貧血，LDH1增高；白血病、肌肉萎縮，LDH2增高；白血病、淋巴肉瘤、肺癌，LDH3增高；轉移性肝癌、結腸癌，LDH4增高；肝炎、原發(fā)性肝癌、脂肪肝、心肌梗塞、外傷、骨折，LDH5增高葡萄糖氧化酶測定血糖含量，診斷糖尿病亮氨酸氨肽酶（LAP）肝癌、陰道癌、阻塞性黃疸，活力明顯升高2、用酶測定物質的量的變化進行疾病診斷

酶測定的物質用途葡萄糖氧化酶葡萄糖測定血糖、尿糖，診斷糖尿病葡萄糖氧化酶+過氧化物酶葡萄糖測定血糖、尿糖，診斷糖尿病尿素酶尿素測定血液、尿液中尿素的量，診斷肝臟、腎臟病變谷氨酰胺酶谷氨酰胺測定腦脊液中谷氨酰胺的量，診斷肝昏迷、肝硬化膽固醇氧化酶膽固醇測定膽固醇含量，診斷高血脂等DNA聚合酶基因通過基因擴增，基因測序，診斷基因變異、檢測癌基因體檢表中有關酶的選項3、酶在疾病治療方面的應用酶名來源用途淀粉酶胰臟、麥芽、微生物治療消化不良，食欲不振蛋白酶胰臟、胃、植物、微生物治療消化不良，食欲不振，消炎，消腫，除去壞死組織，促進創(chuàng)傷愈合，降低血壓脂肪酶胰臟、微生物治療消化不良，食欲不振纖維素酶霉菌治療消化不良，食欲不振溶菌酶蛋清、細菌治療各種細菌性和病毒性疾病尿激酶人尿治療心肌梗塞，結膜下出血，黃斑部出血鏈激酶鏈球菌治療血栓性靜脈炎，咳痰，血腫，下出血，骨折青霉素酶蠟狀芽孢桿菌治療青霉素引起的變態(tài)反應L-天冬酰胺酶大腸桿菌治療白血病超氧化物歧化酶微生物，植物，動物預防輻射損傷，治療紅斑狼瘡，皮肌炎，結腸炎凝血酶動物，蛇，細菌，酵母等治療各種出血病膠原酶細菌分解膠原，消炎，化膿，脫痂，治療潰瘍右旋糖酐酶微生物預防齲齒膽堿酯酶細菌治療皮膚病，支氣管炎，氣喘溶纖酶蚯蚓溶血栓彈性蛋白酶胰臟治療動脈硬化，降血脂核糖核酸酶胰臟抗感染，祛痰，治肝癌尿酸酶牛腎治療痛風溶菌酶栓溶酶類與心血管疾病凝血酶健美生消化酶—幫助腸胃蠕動【產品規(guī)格】90片／瓶【食用方法】成人每日3片，隨主餐服用【成分(每片含)】1)消化蛋白質：木瓜蛋白酶50毫克、菠蘿蛋白酶30毫克；2)消化脂肪：脂肪酶30毫克；3)消化碳水化合物/淀粉：淀粉酶50毫克；4)消化乳制品：乳糖酶30毫克；5)消化纖維：纖維素酶15毫克。另含：能抑制過多胃酸的葡萄糖酸鈣，能緩解反胃薄荷葉和茴香【適用人群】·消化不良者·腸胃疾病患者·大病初愈者消化酶類SOD

美國醫(yī)學家W·F·安德森等人對腺苷脫氨酶缺乏癥（ADA缺乏癥）的基因治療，是世界上第一個基因治療成功的范例。1990年9月14日，安德森對一例患ADA缺乏癥的4歲女孩謝德爾進行基因治療。這個4歲女孩由于遺傳基因有缺陷，自身不能生產ADA，先天性免疫功能不全，只能生活在無菌的隔離帳里。他們將含有這個女孩自己的白血球的溶液輸入她左臂的一條靜脈血管中，這種白血球都已經過改造，有缺陷的基因已經被健康的基因所替代。在以后的10個月內她又接受了7次這樣的治療，同時也接受酶治療。經治療后，免疫功能日趨健全，能夠走出隔離帳，過上了正常人的生活。謝德爾，19994、酶在藥物制造方面的應用

酶主要來源用途青霉素?；肝⑸镏圃彀牒铣汕嗝顾睾皖^孢菌素11-β-羥化酶霉菌制造氫化可的松L-酪氨酸轉氨酶細菌制造多巴（L-二羥苯丙氨酸）β-酪氨酸酶植物制造多巴α-甘露糖苷酶鏈霉菌制造高效鏈霉素核苷磷酸化酶微生物生產阿拉伯糖腺嘌呤核苷（阿糖腺苷）酰基氨基酸水解酶微生物生產L-氨基酸5’-磷酸二酯酶桔青霉等微生物生產各種核苷酸多核苷酸磷酸化酶微生物生產聚肌胞，聚肌苷酸無色桿菌蛋白酶細菌由豬胰島素（Ala-30）轉變?yōu)槿艘葝u素（Thr-30）核糖核酸酶微生物生產核苷酸蛋白酶動物、植物、微生物生產L-氨基酸β-葡萄糖苷酶黑曲霉等微生物生產人參皂甙-Rh2青霉素酰化酶與抗生素改造

頭孢菌素7-ACA青霉素6-APA

天然發(fā)酵生成的青霉素有兩種，一為青霉素G

（R：），另一為青霉素V（R：），通過青霉素?；傅淖饔茫梢园牒铣傻玫剑?/p>

氨芐青霉素（R：），羥氨芐青（R：）羧芐青霉素（R：）等（P269表9-5）

發(fā)酵生成的天然頭孢霉素是頭孢霉素C

通過青霉素?；傅淖饔茫^孢霉素經水解生成7-ACA后,

再與側鏈羧酸衍生物反應，可半合成得到各種新型頭孢霉素。

例如：頭孢利定,頭孢金素，頭孢氨卞等（P271表9-6）9.2酶在食品方面的應用食品保鮮食品生產食品添加劑的生產增強或改善食品的風味和品質淀粉酶類與淀粉糖業(yè)環(huán)狀糊精環(huán)糊精葡糖基轉移酶果汁生產與果膠酶奶酪與凝乳酶在果酒生產中使用的酶制劑主要有果膠酶、纖維素酶、半纖維素酶、淀粉酶、蛋白酶和風味酶等1、焙烤食品：將菠蘿蛋白酶加入生面團中，可使面筋降解，生面團被軟化后易于加工。并能提高餅干與面包的口感與品質。

2、肉類的嫩化：菠蘿蛋白酶將肉類蛋白質的大分子蛋白質水解為易吸收的小分子氨基酸和蛋白質。可廣泛地應用于肉制品的精加工。

菠蘿蛋白酶9.3酶在輕工、化工方面的應用用酶進行原料處理用酶生產各種輕工、化工產品用酶增強產品的使用效果。生物拋光是一種用纖維素酶改善纖維素纖維制品表面的整理工藝,以達到持久的抗起毛起球并增加織物的光潔度和柔軟度

酶水解了毛根部的毛囊蛋白而使毛松動脫落。蛋白酶分解皮纖維間質中的可溶性蛋白質，使皮纖維進一步松散軟化。皮革脫毛與軟化生絲脫膠溫和條件下催化絲膠蛋白水解蛋白酶乙酰-DL—AlaL—Ala+乙酸 乙酰-D—AlaAminoacylase

氨基?；副脙薹磻a物離心機消旋反應器固定化酶柱子晶體L-AlaL-AlaA-D-AlaA-L-AlaA-D-Ala縮短洗滌時間，提高洗滌效果加酶洗滌劑-堿性蛋白酶酶制劑在國外飼料工業(yè)中得到不斷應用，不僅提高了飼料原料的轉化率，也促進了對飼料的消化。植酸酶：

主要用于提高植酸磷的消化率，并相應改善鈣和其它礦物元素的利用率。大大降低了動物糞便中磷的排放量，有益環(huán)保。9.4酶在環(huán)境保護中的應用環(huán)境監(jiān)測廢水處理可降解材料開發(fā)利用膽堿酯酶檢測有機磷農藥污染

膽堿酯膽堿脂肪酸

有機磷農藥是膽堿酯酶的一種抑制劑，可以通過檢測膽堿酯酶的活性變化，來判定是否受到有機磷農藥的污染。廢水處理有的廢水中含有淀粉、蛋白質、脂肪等各種有機物質，可以在有氧和無氧的條件下用微生物處理，也可以通過固定化淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等進行處理。冶金工業(yè)產生的含酚廢水，可以采用固定化酚氧化酶進行處理。含有硝酸鹽、亞硝酸鹽的地下水或廢水，可以采用相應的固定化還原酶進行處理。使硝酸根、亞硝酸根逐步還原，最終成為氮氣。其反應過程如下：

在脂肪酶催化下，己二酸（或癸二酸）與蔗糖在己烷溶液中進行酯化反應，能夠生成聚糖酯高聚物：回本章目錄合成可生物降解材料9.5酶在生物技術方面的應用除去細胞壁大分子切割大分子連接

現(xiàn)代基因工程的創(chuàng)始人P·伯格（美國,1926－）在1960年以敏銳的科學預見力提出一個大膽的設想：是否可以創(chuàng)造出一種人工方法，把外界的遺傳基因引入動物體內，以達到改變遺傳性狀和治療某些疾病的需要呢？1972年，伯格把兩種病毒的DNA用同一種限制性內切酶切割后，再用DNA連接酶把這兩種DNA分子連接起來，于是產生了一種新的重組DNA分子，首次實現(xiàn)兩種不同生物的DNA體外連接，獲得了第一批重組DNA分子，這標志著基因工程技術的誕生。伯格因此獲得了1980年諾貝爾化學獎。

目的基因基因載體重組體分切接轉篩DNA連接酶

“分子針線”限制性內切酶

“分子手術刀”高度專一性

一些限制性核酸內切酶的來源與作用位點酶識別序列與作用位點5′－3′來源AluⅠAG↓CTArthrobacterluteusAvaⅠC↓PyCGPuGAnabaenavayiabilisBamHⅠG↓GATCCBacillusamyloliquefaciensBglⅡA↓GATCTBacilluglobigiiEcoRⅠG↓AATTCEscherichiacoliRye13HaeⅢG↓GCCHacmophilusaegyptiusHindⅢA↓AGCTTHaemophilusinfluenzaeHpaⅠGTT↓AACHacmophilusparainfluenzaeKpnⅠGGTAC↓CKlebsiellapneumoniaePst