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生物化学与分子生物学/酶在医学中的应用

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酶与酶促反应- 酶的分子结构与功能 - 酶的工作原理 - 酶促反应动力学 - 酶的调节 - 酶的分类与命名 - 酶在医学中的应用
酶在医学中的应用十分广泛和重要,多种遗传病与酶的先天缺陷有关,许多酶已成为临床上诊断疾病的良好指标,有些酶还可作为药物用来治疗疾病。

酶与疾病的发生、诊断及治疗密切相关[编辑]

许多疾病与酶的质和量的异常相关[编辑]

  • 酶的先天性缺陷是先天性疾病的重要病因之一 现已发现140多种先天性代谢缺陷中,多由酶的先天性或遗传性缺损所致。例如,酪氨酸酶缺乏引起白化病;苯丙氨酸羟化酶缺乏使苯丙氨酸和苯丙酮酸在体内堆积,高浓度的苯丙氨酸可抑制5-羟色胺的生成,导致精神幼稚化;肝细胞中葡糖-6-磷酸酶缺陷,可引起Ia型糖原贮积症。
  • 一些疾病可引起酶活性或量的异常 许多疾病引起酶的异常,这种异常又使病情加重。例如,急性胰腺炎时,胰蛋白酶原在胰腺中被激活,造成胰腺组织被水解破坏。许多炎症都可以导致弹性蛋白酶从浸润的白细胞或巨噬细胞中释放,对组织产生破坏作用。激素代谢障碍或维生素缺乏可 引起某些酶的异常。例如,维生素K缺乏时,凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的前体不能在肝内进一步狻化生成成熟的凝血因子,病人表现出因这些凝血因子质的异常所导致的临床征象。

酶活性受到抑制多见于中毒性疾病。例如,有机磷农药中毒时,抑制胆碱酯酶活性,引起乙酰胆碱堆积,导致神经肌肉和心脏功能的严重紊乱。重金属中毒时,一些巯基酶的活性被抑制而导致代谢紊乱。

体液中酶活性的改变可作为疾病的诊断指标[编辑]

组织器官损伤可使其组织特异性的酶释放入血,有助于对组织器官疾病的诊断。如急性肝炎时血清谷丙转氨酶活性升高;急性胰腺炎时血、尿淀粉酶活性升高;前列腺癌病人血清酸性磷酸酶含量增高;骨癌病人血中碱性磷酸酶含量升高;卵巢癌和睾丸肿瘤病人血中胎盘型碱性磷酸酶升高。因此,血清中酶的增多或减少可用于辅助诊断和预后判断。

某些酶可作为药物用于疾病的治疗[编辑]

  • 有些酶作为助消化的药物 酶作为药物最早用于助消化。如消化腺分泌功能下降所致的消化不良,可服用胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰脂肪酶、胰淀粉酶等予以纠正。
  • 有些酶用于清洁伤口和抗炎 在清洁化脓伤口的洗涤液中,加入胰蛋白酶、溶菌酶、木瓜蛋白酶、疲萝蛋白酶等可加强伤口的净化、抗炎和防止浆膜粘连等。在某些外敷药中加入透明质酸酶可以增强药物的扩散作用。
  • 有些酶具有溶解血栓的疗效 临床上常用链激酶、尿激酶及纤溶酶等溶解血栓,用于治疗心、脑血管栓塞等疾病。

此外,许多药物的作用机制是通过抑制体内的某些酶来达到治疗目的。前述的磺胺类药物是细菌二氢蝶酸合酶的竞争性抑制剂;氯霉素可抑制某些细菌转肽酶的活性从而抑制其蛋白质的合成;抗抑郁药通过抑制单胺氧化酶而减少儿茶酚胺的灭活,治疗抑郁症;洛伐他汀通过竞争性抑制HMG-CoA还原酶的活性,减少胆固醇合成。甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶、6-巯基嘌呤等用于治疗肿瘤也是因为它们都是核昔酸合成途径中相关酶的竞争性抑制剂。

酶可作为试剂用于临床检验和科学研究[编辑]

有些酶可作为酶偶联测定法中的指示酶或辅助酶[编辑]

有些酶促反应的底物或产物含量极低,不易直接测定。此时,可偶联另一种或两种酶,使初始反应产物定量地转变为另一种较易定量测定的产物,从而测定初始反应中的底物、产物或初始酶活性。这种方法称为酶偶联测定法。若偶联一种酶,这个酶即为指示酶(indicator enzyme) ; 若偶联两种酶,则前一种酶为辅助酶(auxiliary enzyme) , 后一种酶为指示酶。例如,临床上测定血糖时,利用葡糖氧化酶将葡萄糖氧化为葡萄糖酸,并释放H202,过氧化物酶催化H202与4-氨基安替比林及苯酚反应生成水和红色醌类化合物,测定红色醌类化合物在505nm处的吸光度即可计算出血糖浓度。此反应中的过氧化物酶即为指示酶。

有些酶可作为酶标记测定法中的标记酶[编辑]

临床上经常需检测许多微量分子,过去一般都采用放射性核素标记法。鉴于其应用不便,现今多以酶标记代替核素标记。例如,酶联免疫吸附测定(enzyme-linked immunosorbent assays, ELISA)法就是利用抗原-抗体特异性结合的特点,将标记酶与抗体偶联,对抗原或抗体进行检测的一种方法国。常用的标记酶有辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶、葡糖氧化酶、β-D-半乳糖甘酶等。

多种酶成为基因工程常用的工具酶[编辑]

多种酶现已常规用于基因工程操作过程中。 例如,Ⅱ型限制性内切核酸酶、DNA连接酶、逆转录酶、DNA聚合酶等。