生物化學與分子生物學/酶在醫學中的應用

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酶與酶促反應- 酶的分子結構與功能 - 酶的工作原理 - 酶促反應動力學 - 酶的調節 - 酶的分類與命名 - 酶在醫學中的應用
酶在醫學中的應用十分廣泛和重要,多種遺傳病與酶的先天缺陷有關,許多酶已成為臨床上診斷疾病的良好指標,有些酶還可作為藥物用來治療疾病。

酶與疾病的發生、診斷及治療密切相關[編輯]

許多疾病與酶的質和量的異常相關[編輯]

  • 酶的先天性缺陷是先天性疾病的重要病因之一 現已發現140多種先天性代謝缺陷中,多由酶的先天性或遺傳性缺損所致。例如,酪氨酸酶缺乏引起白化病;苯丙氨酸羥化酶缺乏使苯丙氨酸和苯丙酮酸在體內堆積,高濃度的苯丙氨酸可抑制5-羥色胺的生成,導致精神幼稚化;肝細胞中葡糖-6-磷酸酶缺陷,可引起Ia型糖原貯積症。
  • 一些疾病可引起酶活性或量的異常 許多疾病引起酶的異常,這種異常又使病情加重。例如,急性胰腺炎時,胰蛋白酶原在胰腺中被激活,造成胰腺組織被水解破壞。許多炎症都可以導致彈性蛋白酶從浸潤的白細胞或巨噬細胞中釋放,對組織產生破壞作用。激素代謝障礙或維生素缺乏可 引起某些酶的異常。例如,維生素K缺乏時,凝血因子Ⅱ、Ⅶ、Ⅸ、Ⅹ的前體不能在肝內進一步狻化生成成熟的凝血因子,病人表現出因這些凝血因子質的異常所導致的臨床徵象。

酶活性受到抑制多見於中毒性疾病。例如,有機磷農藥中毒時,抑制膽鹼酯酶活性,引起乙醯膽鹼堆積,導致神經肌肉和心臟功能的嚴重紊亂。重金屬中毒時,一些巰基酶的活性被抑制而導致代謝紊亂。

體液中酶活性的改變可作為疾病的診斷指標[編輯]

組織器官損傷可使其組織特異性的酶釋放入血,有助於對組織器官疾病的診斷。如急性肝炎時血清谷丙轉氨酶活性升高;急性胰腺炎時血、尿澱粉酶活性升高;前列腺癌病人血清酸性磷酸酶含量增高;骨癌病人血中鹼性磷酸酶含量升高;卵巢癌和睪丸腫瘤病人血中胎盤型鹼性磷酸酶升高。因此,血清中酶的增多或減少可用於輔助診斷和預後判斷。

某些酶可作為藥物用於疾病的治療[編輯]

  • 有些酶作為助消化的藥物 酶作為藥物最早用於助消化。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、胰澱粉酶等予以糾正。
  • 有些酶用於清潔傷口和抗炎 在清潔化膿傷口的洗滌液中,加入胰蛋白酶、溶菌酶、木瓜蛋白酶、疲蘿蛋白酶等可加強傷口的淨化、抗炎和防止漿膜粘連等。在某些外敷藥中加入透明質酸酶可以增強藥物的擴散作用。
  • 有些酶具有溶解血栓的療效 臨床上常用鏈激酶、尿激酶及纖溶酶等溶解血栓,用於治療心、腦血管栓塞等疾病。

此外,許多藥物的作用機制是通過抑制體內的某些酶來達到治療目的。前述的磺胺類藥物是細菌二氫蝶酸合酶的競爭性抑制劑;氯黴素可抑制某些細菌轉肽酶的活性從而抑制其蛋白質的合成;抗抑鬱藥通過抑制單胺氧化酶而減少兒茶酚胺的滅活,治療抑鬱症;洛伐他汀通過競爭性抑制HMG-CoA還原酶的活性,減少膽固醇合成。甲氨蝶呤、5-氟尿嘧啶、6-巰基嘌呤等用於治療腫瘤也是因為它們都是核昔酸合成途徑中相關酶的競爭性抑制劑。

酶可作為試劑用於臨床檢驗和科學研究[編輯]

有些酶可作為酶偶聯測定法中的指示酶或輔助酶[編輯]

有些酶促反應的底物或產物含量極低,不易直接測定。此時,可偶聯另一種或兩種酶,使初始反應產物定量地轉變為另一種較易定量測定的產物,從而測定初始反應中的底物、產物或初始酶活性。這種方法稱為酶偶聯測定法。若偶聯一種酶,這個酶即為指示酶(indicator enzyme) ; 若偶聯兩種酶,則前一種酶為輔助酶(auxiliary enzyme) , 後一種酶為指示酶。例如,臨床上測定血糖時,利用葡糖氧化酶將葡萄糖氧化為葡萄糖酸,並釋放H202,過氧化物酶催化H202與4-氨基安替比林及苯酚反應生成水和紅色醌類化合物,測定紅色醌類化合物在505nm處的吸光度即可計算出血糖濃度。此反應中的過氧化物酶即為指示酶。

有些酶可作為酶標記測定法中的標記酶[編輯]

臨床上經常需檢測許多微量分子,過去一般都採用放射性核素標記法。鑑於其應用不便,現今多以酶標記代替核素標記。例如,酶聯免疫吸附測定(enzyme-linked immunosorbent assays, ELISA)法就是利用抗原-抗體特異性結合的特點,將標記酶與抗體偶聯,對抗原或抗體進行檢測的一種方法國。常用的標記酶有辣根過氧化物酶、鹼性磷酸酶、葡糖氧化酶、β-D-半乳糖甘酶等。

多種酶成為基因工程常用的工具酶[編輯]

多種酶現已常規用於基因工程操作過程中。 例如,Ⅱ型限制性內切核酸酶、DNA連接酶、逆轉錄酶、DNA聚合酶等。