酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用

1、酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用,據(jù)左傳記載，我們的祖先在2500多年前，就懂得利用麥麹治病，實(shí)際上是利用在谷物中生長(zhǎng)的各種微生物所產(chǎn)生的酶類進(jìn)行疾病的治療，說明酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用具有悠久的歷史。1894年，日本的高峰讓吉從米曲霉中制得淀粉酶，用于治療消化不良。 20世紀(jì)后半葉，生物科學(xué)和生物工程飛速發(fā)展，酶在醫(yī)藥領(lǐng)域的用途越來越廣泛。隨著新型酶種的研究開發(fā)，以及酶分子修飾、酶固定化、酶定向進(jìn)化和酶非水相催化等技術(shù)的發(fā)展，將不斷擴(kuò)大酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用。,酶在醫(yī)藥方面的應(yīng)用,用酶進(jìn)行疾病的診斷 用酶進(jìn)行疾病的預(yù)防和治療 用酶制造各種藥物,一.用酶進(jìn)行疾病的診斷,用酶進(jìn)行疾病的診斷,酶學(xué)診斷是通過酶的催化作用測(cè)

2、定體內(nèi)某些物質(zhì)的含量及其變化，或者通過體內(nèi)原有酶活力的變化情況進(jìn)行疾病診斷的方法。 酶學(xué)診斷方法包括兩個(gè)方面，即根據(jù)體內(nèi)原有酶活性的變化和利用酶來測(cè)定體內(nèi)某些物質(zhì)的含量來診斷某些疾病。 由于酶具有專一性強(qiáng)、高效性、作用條件溫和等顯著的催化特點(diǎn)，酶學(xué)診斷已經(jīng)發(fā)展為可靠、簡(jiǎn)便又快捷的診斷方法。,（一）根據(jù)體內(nèi)酶活性的變化診斷疾病,酸性磷酸酶,酸性磷酸酶是一種在酸性條件下催化磷酸單酯水解生成無機(jī)磷酸的水解酶。人血清中酸性磷酸酶的最適PH為56，最適作用溫度為370C。 正常人血清中的酸性磷酸酶來源于骨、肝、腎、脾、胰等組織，故不論男、女、老、幼，其含量大致相同。 而前列腺癌患者以及出現(xiàn)肝炎、甲狀旁腺

3、功能亢進(jìn)、紅細(xì)胞病變等疾病時(shí)，患者血清中酸性磷酸酶的活性都會(huì)升高。 血清中酸性磷酸酶的活性測(cè)定可以采用定磷法、測(cè)酚法、磷酸麝香草酚酜法、硝基酚磷酸法等。,為進(jìn)一步診斷鑒定血清中增加的酸性磷酸酶是來自前列腺還是來自其他組織器官，可采用某些抑制劑進(jìn)行選擇性抑制作用。 乙醇和酒石酸對(duì)前列腺酸性磷酸酶有抑制作用。 銅離子和甲醛對(duì)紅細(xì)胞酸性磷酸酶有抑制作用。,堿性磷酸酶,堿性磷酸酶是一種在堿性條件下催化磷酸單酯水解生成無機(jī)磷酸的水解酶。人血清中堿性磷酸酶的最適PH為9.510，最適作用溫度為370C。 堿性磷酸酶在骨骼組織、牙齒、腎臟和小腸中含量較高。 該酶主要由造骨細(xì)胞產(chǎn)生，所以對(duì)于佝僂病、骨骼軟化癥

4、、骨瘤、骨骼廣泛性轉(zhuǎn)移癌等骨骼疾病患者，以及甲狀旁腺功能亢進(jìn)、黃疸性肝炎疾病患者，血清中堿性磷酸酶活性升高。 軟骨發(fā)育不全等疾病，引起患者血清中堿性磷酸酶的活性下降。 堿性磷酸酶的活性測(cè)定可以采用與上述酸性磷酸酶相同的方法，只是將反應(yīng)的PH調(diào)到堿性磷酸酶作用的適宜范圍。,轉(zhuǎn)氨酶,轉(zhuǎn)氨酶又稱為氨基轉(zhuǎn)移酶是一類催化氨基從一個(gè)分子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)分子的轉(zhuǎn)移酶類。在疾病診斷方面應(yīng)用的主要有谷丙轉(zhuǎn)氨酶和谷草轉(zhuǎn)氨酶。 血清谷丙轉(zhuǎn)氨酶（GPT）和谷草轉(zhuǎn)氨酶（GOT)的最適PH為7.4，最適作用溫度為370C。 谷丙轉(zhuǎn)氨酶，又稱為丙氨酸轉(zhuǎn)氨酶，它催化丙氨酸與-酮戊二酸之間進(jìn)行氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)，生成谷氨酸和丙酮酸。為可

5、逆反應(yīng)。 丙氨酸+-酮戊二酸 谷丙轉(zhuǎn)氨酶 谷氨酸+丙酮酸 谷草轉(zhuǎn)氨酶又稱為天冬氨酸轉(zhuǎn)氨酶，催化天冬酰胺與-酮戊二酸進(jìn)行氨基轉(zhuǎn)移，生成谷氨酸和草酰乙酸。 天冬酰胺+ -酮戊二酸 谷草轉(zhuǎn)氨酶 谷氨酸+草酰乙酸,GOT以心臟中活力最大，其次為肝臟；GPT則以肝臟中活力最大，當(dāng)肝臟細(xì)胞膜破裂損傷時(shí)，谷丙轉(zhuǎn)氨酶GPT釋放到血液內(nèi)，于是血液內(nèi)酶活力明顯地增加。在臨床上測(cè)定血液中轉(zhuǎn)氨酶活力可作為診斷的指標(biāo)。如測(cè)定GPT活力可診斷肝功能的正常與否，急性肝炎患者血清中GPT活力可明顯地高于正常人；而測(cè)定GOT活力則有助于對(duì)心臟病變的診斷，心肌梗塞時(shí)血清中GOT活性顯示上升。 轉(zhuǎn)氨酶的活性測(cè)定主要用二硝基苯肼顯色

6、法。,膽堿酯酶,膽堿酯酶是催化膽堿酯水解，生成膽堿和有機(jī)酸的水解酶。 正常情況下，血清中膽堿酯酶對(duì)于具體的某個(gè)個(gè)體來說，基本上維持在一定的范圍內(nèi)（正常值為3080單位）。但當(dāng)出現(xiàn)傳染性肝炎、肝硬化、風(fēng)濕、營(yíng)養(yǎng)不良等病癥時(shí)，血清中膽堿酯酶的活性下降。 膽堿酯酶的活性通常采用羥胺顯色法測(cè)定。,端粒酶,端粒（英文名：Telomeres）是存在于真核細(xì)胞線狀染色體末端的一小段DNA-蛋白質(zhì)復(fù)合體，它與端粒結(jié)合蛋白一起構(gòu)成了特殊的“帽子”結(jié)構(gòu)，作用是保持染色體的完整性和控制細(xì)胞分裂周期。DNA分子每次分裂復(fù)制，端粒就縮短一點(diǎn)（如岡崎片段），一旦端粒消耗殆盡，細(xì)胞將會(huì)立即激活凋亡機(jī)制，即細(xì)胞走向凋亡。所以

7、端粒其長(zhǎng)度反映細(xì)胞復(fù)制史及復(fù)制潛能，被稱作細(xì)胞壽命的“ 有絲分裂鐘”。 端粒酶是催化端粒合成和延長(zhǎng)的酶。端粒酶是一種核糖核蛋白，包含蛋白質(zhì)和RNA兩種基本成分。其RNA組分中含有構(gòu)建端粒重復(fù)序列的核苷酸模板序列。在合成端粒的過程中，端粒酶以其自身的RNA組分作為模板把端粒重復(fù)序列加到染色體DNA的末端，使端粒延長(zhǎng)。,在人體的正常細(xì)胞內(nèi)（除了生殖細(xì)胞和干細(xì)胞等以外）。端粒酶的生物合成和酶活性都受到抑制。而在癌細(xì)胞中卻可明顯的檢測(cè)到端粒酶的活性。 因此可以通過測(cè)定體細(xì)胞內(nèi)端粒酶的活性，診斷細(xì)胞是否發(fā)生了癌變。 端粒酶的活性檢測(cè)通常采用端粒重復(fù)序列擴(kuò)增法（TRAP)。,（二）用酶測(cè)定體液中某些物質(zhì)的

8、變化診斷疾病,利用葡萄糖氧化酶檢測(cè)葡萄糖含量，進(jìn)行糖尿病診斷,葡萄糖氧化酶是一種催化葡萄糖與氧反應(yīng)生成葡萄糖酸和過氧化氫的氧化還原酶。 葡萄糖+O2 葡萄糖氧化酶 葡萄糖酸+H2O2 測(cè)定時(shí)取一定量的血液或尿液樣本，加入適量的葡萄糖氧化酶，在一定條件下反應(yīng)一段時(shí)間，然后測(cè)定反應(yīng)液中生成的葡萄糖酸的量，計(jì)算出葡萄糖的量；也可以通過氧電極或鉑電極測(cè)定氧的消耗量，而得出葡萄糖的量，從而作為糖尿病臨床診斷的依據(jù)。,血糖儀,二.用酶進(jìn)行疾病的預(yù)防和治療,用酶進(jìn)行疾病的預(yù)防和治療,用酶進(jìn)行疾病的預(yù)防和治療，即酶可以作為藥物治療多種疾病，作為藥物用于預(yù)防和治療疾病的酶稱為藥用酶。如： 胰蛋白酶：用于促進(jìn)傷口

9、愈合和溶解血凝塊，還可用于去除壞死組織，抑制污染微生物的繁殖； L一天冬酰胺酶：用于治療癌癥，特別是對(duì)治療白血病有顯著療效； 尿激酶、鏈激酶：溶血栓劑，治療血栓?。?溶菌酶：也是一種藥用酶，具有抗菌、消炎、鎮(zhèn)痛等作用 蛋白酶等（多酶片） 治療消化不良，具有消炎作用，通過靜脈注射也可治療高血壓。許多酶在醫(yī)療中還可作為診斷試劑； 此外，脂肪酶、超氧化物歧化酶、納豆激酶、豆豉纖溶酶、凝血酶等都可用于疾病的治療。 藥用酶具有療效顯著、副作用小的特點(diǎn)，其應(yīng)用越來越廣泛。,蛋白酶（多酶片）,尿激酶,三.用酶制造各種藥物,用酶制造各種藥物，即用酶的催化作用將前體物質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)樗幬锏募夹g(shù)過程稱為藥物的酶法生產(chǎn)。酶

10、在藥物制造方面的應(yīng)用日益增多?，F(xiàn)已有不少藥物包括一些貴重藥物都是由酶法生產(chǎn)的。,青霉素酰化酶制造半合成抗生素P253,青霉素和頭孢菌素被認(rèn)為是最有發(fā)展前途的抗生素。該類抗生素可以通過青霉素?；傅淖饔茫淖兤鋫?cè)鏈基團(tuán)而獲得具有新的抗菌特性及有抗內(nèi)酰胺酶能力的新型抗生素。工業(yè)上已用固定化酶生產(chǎn)。 青霉素?；甘窃诎牒铣煽股氐纳a(chǎn)上有重要作用的一種酶。它可催化青霉素或頭孢菌素水解生成6-氨基青霉烷酸（6-APA）或7-氨基頭孢霉烷酸（7-ACA)，又可以催化?；磻?yīng)，由6-APA合成新型青霉素或由7-ACA合成新型頭孢霉素。 天然發(fā)酵生成的青霉素有兩種，一為青霉素G，另一為青霉素V。 通過青霉

11、素酰化酶作用，可以半合成得到氨芐青霉素、羧氨芐青霉素、羧芐青霉素、磺芐青霉素、氨基環(huán)烷青霉素、鄰氯青霉素、雙氯青霉素、氟氯青霉素等。,酪氨酸酶制造多巴,酪氨酸酶可催化L-酪氨酸氧化，生成二羥基丙氨酸（DOPA,多巴）。 多巴可以用于減輕帕金森綜合癥 酪氨酸酶 = L-酪氨酸 多巴,核苷磷酸化酶制造阿糖腺苷,核苷中的核糖被阿拉伯糖取代可以形成阿糖苷。阿糖苷具有抗癌和抗病毒的作用，是令人注目的藥物。其中阿糖腺苷療效顯著。 阿糖腺苷可由核苷磷酸化酶催化阿糖尿苷轉(zhuǎn)化而成，而阿糖尿苷可以通過化學(xué)方法轉(zhuǎn)化而成。 由阿糖尿苷生成阿糖腺苷的反應(yīng)分兩步完成。首先，阿糖尿苷在尿苷磷酸化酶的作用下生成阿拉伯糖-1-

12、磷酸；然后，阿拉伯糖-1-磷酸再在嘌呤核苷酸磷酸化酶的作用下與腺嘌呤生成阿糖腺苷。,無色桿菌蛋白酶制造人胰島素,無色桿菌蛋白酶可以特異性地催化胰島素B鏈羧基末端上的氨基酸置換反應(yīng)，由豬胰島素（Ala-30）轉(zhuǎn)變?yōu)槿艘葝u素（Thr-30),以增加療效。 人胰島素與豬胰島素只有在B鏈第30位的氨基酸不同。在無色桿菌蛋白酶的作用下，首先將豬胰島素第30位的丙氨酸（Ala-30）水解除去，生成去丙氨酸-B30的豬胰島素，再在同一酶的作用下使之與蘇氨酸丁酯偶聯(lián)，然后用三氟乙酸和甲苯醚除去丁醇，即得到人胰島素,多核苷酸磷酸化酶生產(chǎn)聚肌胞，聚肌苷酸,多核苷酸磷酸化酶生存聚細(xì)胞 多核苷酸磷酸化（polynucleotide phosphorylase,PNP）又稱為多核苷酸核苷酰轉(zhuǎn)移酶（polynucleotide nucleotidyltransferase, EC2.7.7.8）,它催化多核苷酸與核苷二磷酸反應(yīng)，釋放出磷酸，同時(shí)生成多一個(gè)核苷酸殘基的多核苷酸。反應(yīng)如下。 nNDP=RNAn+nPi RNAn+核苷二磷酸=