酶在醫(yī)藥學(xué)上的應(yīng)用41

酶與某些疾病發(fā)生的關(guān)系酶在疾病診斷上的應(yīng)用酶在疾病治療中的應(yīng)用固定化酶及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用第八節(jié)、酶在醫(yī)藥學(xué)上的應(yīng)用1一、酶與某些疾病發(fā)生的關(guān)系2皮膚乳白色，毛發(fā)淡黃或銀白色，瞳孔淡紅，虹膜淡灰或淡紅，半透明視網(wǎng)膜缺乏色素。1.酪氨酸酶缺陷——白化病32.胱硫醚合成酶缺陷——同型胱氨酸尿癥多發(fā)性血栓形成，晶體脫位，身體瘦長，蜘蛛樣指（趾），輕中度智力低下。4智力低下，60%患兒有腦電圖異常，頭發(fā)細(xì)黃，皮膚色淡和虹膜淡黃色，驚厥，尿有“發(fā)霉”臭味或鼠尿味。3.苯丙氨酸羥化酶缺陷——苯丙酮酸尿癥5

PKU型（99%）苯丙氨酸羥化酶缺陷BH4型（1%）鳥苷三磷酸環(huán)化水合酶（GTP－CH）等苯丙酮尿癥Chromoseme12pq12q22-q24.2

苯丙氨酸羥化酶類缺陷有關(guān)。酶缺陷主要原因是基因的錯(cuò)義突變、缺失以及剪接突變造成的。6二、酶在疾病診斷上的應(yīng)用7酶疾病與酶活力變化淀粉酶(AMS)胰臟疾病，腎臟疾病時(shí)升高；肝病時(shí)下降膽堿酯酶肝病、肝硬化、有機(jī)磷中毒、風(fēng)濕等，活力下降酸性磷酸酶(ACP)前列腺癌、肝炎、紅血球病變時(shí)，活力升高堿性磷酸酶(ALP)佝僂病、軟骨化病、骨瘤、甲狀旁腺亢進(jìn)，活力升高；軟骨發(fā)育不全，活力下降谷丙/谷草轉(zhuǎn)氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高γ-谷氨酰轉(zhuǎn)肽酶原/繼發(fā)性肝癌，活力200U以上，阻塞性黃疸、肝硬化、膽道癌等，血清酶活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(LDH)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(xì)胞中含有端粒酶，正常體細(xì)胞內(nèi)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(LPS)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(gòu)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(zhuǎn)移酶(OCT)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，白血病、肌肉萎縮，白血病、淋巴肉瘤、肺癌，轉(zhuǎn)移性肝癌、結(jié)腸癌，肝炎、原發(fā)性肝癌、脂肪肝、LDH4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，活力明顯升高通過酶活力變化進(jìn)行疾病診斷8用酶測定物質(zhì)的量的變化進(jìn)行疾病診斷酶測定的物質(zhì)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(kuò)增，基因測序，診斷基因變異、檢測癌基因9三、酶在疾病治療中的應(yīng)用消化酶類抗炎清創(chuàng)酶類抗栓酶類抗氧化酶類抗腫瘤細(xì)胞生長的酶10酶在疾病治療方面的應(yīng)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，創(chuàng)愈，降壓脂肪酶胰臟、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(xì)菌治療各種細(xì)菌性和病毒性疾病尿激酶人尿治療心肌梗塞，結(jié)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(yīng)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(dòng)物預(yù)防輻射損傷，治療紅斑狼瘡，皮肌炎，結(jié)腸炎凝血酶動(dòng)物，蛇，細(xì)菌，酵母等治療各種出血病膠原酶細(xì)菌分解膠原，消炎，化膿，脫痂，治療潰瘍右旋糖酐酶微生物預(yù)防齲齒膽堿酯酶細(xì)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(dòng)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(fēng)1112栓溶酶類與心血管疾病13凝血酶14健美生消化酶—幫助腸胃蠕動(dòng)【產(chǎn)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(zhì)：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15病因：腺苷酸脫氨酶（ADA）基因先天遺傳缺陷。Dr.W.FrenchAnderson和他的同事在小女孩的T細(xì)胞中插入一個(gè)正常的ADA基因，將其注入她的血液系統(tǒng)。1990年首次基因療法謝德爾美國一位4歲小女孩AshantiDiSilva,她患了一種嚴(yán)重聯(lián)合免疫缺陷征（SCID）的疾病。16四、固定化酶及其在醫(yī)藥領(lǐng)域的應(yīng)用17將水溶性酶用物理或化學(xué)方法處理，固定于高分子支持物(或載體)上而成為不溶于水，但仍有酶活性的一種酶制劑形式，稱固定化酶(immobilizedenzyme)。181.固定化酶的優(yōu)點(diǎn)：極易將固定化酶與底物、產(chǎn)物分開，因而簡化了提純工藝；可以在較長時(shí)間內(nèi)反復(fù)使用，有利于工藝的連續(xù)化、管道化；酶反應(yīng)過程可以嚴(yán)格控制，有利于工藝自動(dòng)化和微電腦化，易于與各種分離手段聯(lián)用；在絕大多數(shù)情況下提高了酶的穩(wěn)定性；可以增加產(chǎn)物的收率，提高產(chǎn)物質(zhì)量；較能適應(yīng)于多酶反應(yīng);酶能夠重復(fù)利用，使用效率提高，成本低；提高操作的機(jī)械強(qiáng)度。二、制備固定化酶的依據(jù)192.固定化酶的缺點(diǎn)：酶固定化時(shí)酶的活力有所損失。同時(shí)也增加了固定化的成本，使工廠開始投資大。比較適應(yīng)水溶性底物和小分子底物。與完整細(xì)胞比較，不適于多酶反應(yīng)，特別是需要輔因子的反應(yīng)，同時(shí)對胞內(nèi)酶需經(jīng)分離后．才能固定化。20三、固定化技術(shù)1、吸附法2、包埋法3、通過雙功能試劑進(jìn)行共價(jià)交聯(lián)4、和水不溶性載體共價(jià)結(jié)合21固定化酶的制備①吸附法1、吸附法(Adsorption)酶被吸附于惰性的固相載體或離子交換劑。22物理吸附法

使用對酶蛋白有高度吸附能力的硅膠、活性炭，氧化鋁、高嶺土、石英沙、火棉膠、多孔玻璃等在一定條件下與水溶酶作用制得。這些具有吸附能力的物質(zhì)就叫做載體。23優(yōu)點(diǎn)：操作簡單，反應(yīng)條件溫和，酶活力損失少，載體可反復(fù)使用。缺點(diǎn)：易引起蛋白質(zhì)表面變性，且由于結(jié)合力弱，當(dāng)反應(yīng)液的pH值、離子強(qiáng)度、溫度、底物濃度等發(fā)生變化時(shí)，會(huì)導(dǎo)致酶易從載體上部分或全部脫落。24離子結(jié)合法 利用含有離子交換基團(tuán)的固相載體（如具有交換基團(tuán)的葡聚糖凝膠或纖維素）與酶蛋白分子的帶電基團(tuán)互相吸引（靠離子鏈）而形成絡(luò)合物。25優(yōu)點(diǎn)：制作簡單，處理?xiàng)l件緩和，酶蛋白的活性中心和高級(jí)結(jié)構(gòu)破壞較少，可以制得活力較高的固定化酶。缺點(diǎn)：離子鍵結(jié)合較松散，如在高離子強(qiáng)度下進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，酶與載體易分開。26第一個(gè)離子結(jié)合法固定化酶： DEAE—Cellulose 固定化過氧化氫酶第一個(gè)工業(yè)化的固定化酶： DEAE-SephadexA-50 固定化氨基?；?728④包埋法固定化酶的應(yīng)用2、包埋法(Entrapment)將酶包埋在凝膠的微小空格內(nèi)或埋于半透膜的微型膠束內(nèi)，但底物仍能滲入到里面與酶接觸。29優(yōu)點(diǎn)：利用此法制得的固定化酶，由于酶分子僅僅是被包埋起來，而未受到化學(xué)作用。酶蛋白幾乎不起變化，可適用與多種不溶酶的制備。缺點(diǎn)：酶被包埋在內(nèi)部，對大分子底物很難發(fā)生催化作用。所以用包埋法制備的酶，一般只適用與小分子底物。包埋法又分為：微膠囊包埋法膠格包埋法30微膠囊包埋法將酶包埋在半透性聚合體膜內(nèi)，形成的直徑為1~100um。31膠格包埋法首先被采用的膠格包埋法是：

固定化胰蛋白酶木瓜蛋白酶

－淀粉酶Enzyme+N,N-甲叉雙丙稀酰胺,丙稀酰胺引發(fā)劑－－inactiation323、交聯(lián)法

依靠雙功能基團(tuán)的試劑，使酶蛋白分子之間發(fā)生交聯(lián)，凝集成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)而成為固定化酶。33酶分子之間共價(jià)交聯(lián)和與水不溶性載體共價(jià)結(jié)合酶分子344、共價(jià)鍵合法(Covalentbonds)酶蛋白的非必需基團(tuán)通過共價(jià)鍵和載體形成不可逆的連接。35共價(jià)結(jié)合法要注意兩個(gè)問題：①參加載體共價(jià)結(jié)合應(yīng)不是活性中心基團(tuán)，也不是參與酶蛋白的高級(jí)結(jié)構(gòu)的必需基團(tuán)，否則會(huì)使固定化酶不呈現(xiàn)出酶活力。②載體必須具有在溫和條件下可與酶蛋白發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)的基團(tuán)，又有一定的機(jī)械強(qiáng)度和較大的表面積。36優(yōu)點(diǎn)：此法制得的固定化酶，酶分子和載體間的共價(jià)鍵較牢固，在介質(zhì)組成發(fā)生改變和進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，都不會(huì)造成酶的脫落，因而可以反復(fù)使用。缺點(diǎn)：制取固定酶較復(fù)雜，反應(yīng)條件比較劇烈，所以要制得酶活力很高的固定化酶較為困難。制作方法：有重氮化法、烷基化和芳基化法、肽法和戊二醛法等。37方法優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)吸附法制作條件溫和、簡便、成本低、載體再生、可反復(fù)使用結(jié)合力弱，對pH、離子強(qiáng)度、溫度等因素敏感，酶易脫落，酶的裝載容量較小共價(jià)法載體與偶聯(lián)方法可選擇性大；酶的結(jié)合力強(qiáng)，非常穩(wěn)定偶聯(lián)條件激烈，易引起酶失活；成本高，某些偶聯(lián)試劑有一定毒性交聯(lián)法可用的交聯(lián)試劑多，技術(shù)簡易，酶的結(jié)合力強(qiáng)，穩(wěn)定性高交聯(lián)條件激烈，機(jī)械性能差包埋法包埋材料、包埋方法可選余地大，固定化酶的使用面廣，包埋條件溫和僅可用于低分子量的底物，不適用于柱系統(tǒng)，常有擴(kuò)散限制問題各種酶固定化方法的比較38泵儲(chǔ)罐反應(yīng)產(chǎn)物離心機(jī)消旋反應(yīng)器固定化酶柱子晶體L-AlaL-AlaA-D-AlaA-L-AlaA-D-Ala四、固定化酶的應(yīng)用1、使用酶柱式固定化酶連續(xù)催化反應(yīng)392、固定化多酶反應(yīng)3、固定化酶在分離提純上的應(yīng)用40青霉素酰化酶與抗生素改造418.1酶在藥物制造方面的應(yīng)用42酶主要來源用途青霉素酰化酶微生物制造半合成青霉素和頭孢菌素11-β-羥化酶霉菌制造氫化可的松L-酪氨酸轉(zhuǎn)氨酶細(xì)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(chǎn)阿拉伯糖腺嘌呤核苷（阿糖腺苷）?；被崴饷肝⑸锷a(chǎn)L-氨基酸5’-磷酸二酯酶桔青霉等微生物生產(chǎn)各種核苷酸多核苷酸磷酸化酶微生物生產(chǎn)聚肌胞，聚肌苷酸無色桿菌蛋白酶細(xì)菌由豬胰島素（Ala-30）轉(zhuǎn)變?yōu)槿艘葝u素（Thr-30）核糖核酸酶微生物生產(chǎn)核苷酸蛋白酶動(dòng)物、植物、微生物生產(chǎn)L-氨基酸β-葡萄糖苷酶黑曲霉等微生物生產(chǎn)人參皂甙-Rh2438.2酶在食品、釀造、飼料方面的應(yīng)用淀粉制糖、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44“綠色健康，“酶”力無限45淀粉酶類與淀粉糖業(yè)46果汁生產(chǎn)與果膠酶乳制品與凝乳酶47酶制劑在國外飼料工業(yè)中得到不斷應(yīng)用，不僅提高了飼料原料的轉(zhuǎn)化率，也促進(jìn)了對飼料的消化。植酸酶

Bio-Feed?Phytase(Ronozyme?P)

主要用于提高植酸磷的消化率，并相應(yīng)改善鈣和其它礦物元素的利用率。大大降低了動(dòng)物糞便中磷的排放量，有益環(huán)保。488.3酶在輕工、化工方面的應(yīng)用用酶進(jìn)行原料處理用酶生產(chǎn)各種輕工、化工產(chǎn)品用酶增強(qiáng)產(chǎn)品的使用效果。49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(dá)到持久的抗起毛起球并增加織物的光潔度和柔軟度

50酶水解了毛根部的毛囊蛋白而使毛松動(dòng)脫落。蛋白酶分解皮纖維間質(zhì)中的可溶性蛋白質(zhì)，使皮纖維進(jìn)一步松散軟化。加速蛋白質(zhì)的分解染色溫度降低皮革脫毛與軟化加酶洗滌劑生絲脫膠與羊毛染蛋白酶518.4酶在環(huán)境保護(hù)中的應(yīng)用環(huán)境監(jiān)測廢水處理過氧化物酶多酚氧化酶可降解材料開發(fā)528.5酶在生物技術(shù)方面的應(yīng)用除去細(xì)胞壁大分子切割大分子連接53目的基因基因載體重組體分切接轉(zhuǎn)篩54DNA連接酶

“分子針線”限制性內(nèi)切酶

“分子手術(shù)刀”限制性酶活性