酶在医药方面的应用

酶在医药方面的应用据《左传》记载，我们的祖先在2500多年前，就懂得利用麦麹治病，实际上是利用在谷物中生长的各种微生物所产生的酶类进行疾病的治疗，说明酶在医药方面的应用具有悠久的历史。1894年，日本的高峰让吉从米曲霉中制得淀粉酶，用于治疗消化不良。20世纪后半叶，生物科学和生物工程飞速发展，酶在医药领域的用途越来越广泛。随着新型酶种的研究开发，以及酶分子修饰、酶固定化、酶定向进化和酶非水相催化等技术的发展，将不断扩大酶在医药方面的应用。酶在医药方面的应用用酶进行疾病的诊断用酶进行疾病的预防和治疗用酶制造各种药物一.用酶进行疾病的诊断用酶进行疾病的诊断酶学诊断是通过酶的催化作用测定体内某些物质的含量及其变化，或者通过体内原有酶活力的变化情况进行疾病诊断的方法。酶学诊断方法包括两个方面，即根据体内原有酶活性的变化和利用酶来测定体内某些物质的含量来诊断某些疾病。由于酶具有专一性强、高效性、作用条件温和等显著的催化特点，酶学诊断已经发展为可靠、简便又快捷的诊断方法。（一）根据体内酶活性的变化诊断疾病酸性磷酸酶酸性磷酸酶是一种在酸性条件下催化磷酸单酯水解生成无机磷酸的水解酶。人血清中酸性磷酸酶的最适PH为5~6，最适作用温度为370C。正常人血清中的酸性磷酸酶来源于骨、肝、肾、脾、胰等组织，故不论男、女、老、幼，其含量大致相同。而前列腺癌患者以及出现肝炎、甲状旁腺功能亢进、红细胞病变等疾病时，患者血清中酸性磷酸酶的活性都会升高。血清中酸性磷酸酶的活性测定可以采用定磷法、测酚法、磷酸麝香草酚酜法、硝基酚磷酸法等。为进一步诊断鉴定血清中增加的酸性磷酸酶是来自前列腺还是来自其他组织器官，可采用某些抑制剂进行选择性抑制作用。乙醇和酒石酸对前列腺酸性磷酸酶有抑制作用。铜离子和甲醛对红细胞酸性磷酸酶有抑制作用。碱性磷酸酶碱性磷酸酶是一种在碱性条件下催化磷酸单酯水解生成无机磷酸的水解酶。人血清中碱性磷酸酶的最适PH为9.5~10，最适作用温度为370C。碱性磷酸酶在骨骼组织、牙齿、肾脏和小肠中含量较高。该酶主要由造骨细胞产生，所以对于佝偻病、骨骼软化症、骨瘤、骨骼广泛性转移癌等骨骼疾病患者，以及甲状旁腺功能亢进、黄疸性肝炎疾病患者，血清中碱性磷酸酶活性升高。软骨发育不全等疾病，引起患者血清中碱性磷酸酶的活性下降。碱性磷酸酶的活性测定可以采用与上述酸性磷酸酶相同的方法，只是将反应的PH调到碱性磷酸酶作用的适宜范围。转氨酶转氨酶又称为氨基转移酶是一类催化氨基从一个分子转移到另一个分子的转移酶类。在疾病诊断方面应用的主要有谷丙转氨酶和谷草转氨酶。血清谷丙转氨酶（GPT）和谷草转氨酶（GOT)的最适PH为7.4，最适作用温度为370C。谷丙转氨酶，又称为丙氨酸转氨酶，它催化丙氨酸与α-酮戊二酸之间进行氨基转移反应，生成谷氨酸和丙酮酸。为可逆反应。丙氨酸+α-酮戊二酸谷丙转氨酶谷氨酸+丙酮酸谷草转氨酶又称为天冬氨酸转氨酶，催化天冬酰胺与α-酮戊二酸进行氨基转移，生成谷氨酸和草酰乙酸。天冬酰胺+α-酮戊二酸谷草转氨酶谷氨酸+草酰乙酸GOT以心脏中活力最大，其次为肝脏；GPT则以肝脏中活力最大，当肝脏细胞膜破裂损伤时，谷丙转氨酶GPT释放到血液内，于是血液内酶活力明显地增加。在临床上测定血液中转氨酶活力可作为诊断的指标。如测定GPT活力可诊断肝功能的正常与否，急性肝炎患者血清中GPT活力可明显地高于正常人；而测定GOT活力则有助于对心脏病变的诊断，心肌梗塞时血清中GOT活性显示上升。转氨酶的活性测定主要用二硝基苯肼显色法。胆碱酯酶胆碱酯酶是催化胆碱酯水解，生成胆碱和有机酸的水解酶。正常情况下，血清中胆碱酯酶对于具体的某个个体来说，基本上维持在一定的范围内（正常值为30~80单位）。但当出现传染性肝炎、肝硬化、风湿、营养不良等病症时，血清中胆碱酯酶的活性下降。胆碱酯酶的活性通常采用羟胺显色法测定。端粒酶端粒（英文名：Telomeres）是存在于真核细胞线状染色体末端的一小段DNA-蛋白质复合体，它与端粒结合蛋白一起构成了特殊的“帽子”结构，作用是保持染色体的完整性和控制细胞分裂周期。DNA分子每次分裂复制，端粒就缩短一点（如冈崎片段），一旦端粒消耗殆尽，细胞将会立即激活凋亡机制，即细胞走向凋亡。所以端粒其长度反映细胞复制史及复制潜能，被称作细胞寿命的“有丝分裂钟”。端粒酶是催化端粒合成和延长的酶。端粒酶是一种核糖核蛋白，包含蛋白质和RNA两种基本成分。其RNA组分中含有构建端粒重复序列的核苷酸模板序列。在合成端粒的过程中，端粒酶以其自身的RNA组分作为模板把端粒重复序列加到染色体DNA的末端，使端粒延长。在人体的正常细胞内（除了生殖细胞和干细胞等以外）。端粒酶的生物合成和酶活性都受到抑制。而在癌细胞中却可明显的检测到端粒酶的活性。因此可以通过测定体细胞内端粒酶的活性，诊断细胞是否发生了癌变。端粒酶的活性检测通常采用端粒重复序列扩增法（TRAP)。（二）用酶测定体液中某些物质的变化诊断疾病利用葡萄糖氧化酶检测葡萄糖含量，进行糖尿病诊断葡萄糖氧化酶是一种催化葡萄糖与氧反应生成葡萄糖酸和过氧化氢的氧化还原酶。葡萄糖+O2葡萄糖氧化酶葡萄糖酸+H2O2测定时取一定量的血液或尿液样本，加入适量的葡萄糖氧化酶，在一定条件下反应一段时间，然后测定反应液中生成的葡萄糖酸的量，计算出葡萄糖的量；也可以通过氧电极或铂电极测定氧的消耗量，而得出葡萄糖的量，从而作为糖尿病临床诊断的依据。血糖仪二.用酶进行疾病的预防和治疗用酶进行疾病的预防和治疗用酶进行疾病的预防和治疗，即酶可以作为药物治疗多种疾病，作为药物用于预防和治疗疾病的酶称为药用酶。如：胰蛋白酶：用于促进伤口愈合和溶解血凝块，还可用于去除坏死组织，抑制污染微生物的繁殖；L一天冬酰胺酶：用于治疗癌症，特别是对治疗白血病有显著疗效；尿激酶、链激酶：溶血栓剂，治疗血栓病；溶菌酶：也是一种药用酶，具有抗菌、消炎、镇痛等作用蛋白酶等（多酶片）治疗消化不良，具有消炎作用，通过静脉注射也可治疗高血压。许多酶在医疗中还可作为诊断试剂；此外，脂肪酶、超氧化物歧化酶、纳豆激酶、豆豉纤溶酶、凝血酶等都可用于疾病的治疗。药用酶具有疗效显著、副作用小的特点，其应用越来越广泛。蛋白酶（多酶片）尿激酶三.用酶制造各种药物用酶制造各种药物，即用酶的催化作用将前体物质转变为药物的技术过程称为药物的酶法生产。酶在药物制造方面的应用日益增多。现已有不少药物包括一些贵重药物都是由酶法生产的。酶主要来源用途青霉素酰化酶微生物制造半合成青霉素和头孢菌素β—酪氨酸酶霉菌制造多巴核苷磷酸化酶微生物制造阿糖腺苷无色杆菌蛋白酶细菌制造人胰岛素多核苷酸磷酸化酶微生物生产聚肌胞，聚肌苷酸青霉素酰化酶制造半合成抗生素P253青霉素和头孢菌素被认为是最有发展前途的抗生素。该类抗生素可以通过青霉素酰化酶的作用，改变其侧链基团而获得具有新的抗菌特性及有抗β—内酰胺酶能力的新型抗生素。工业上已用固定化酶生产。青霉素酰化酶是在半合成抗生素的生产上有重要作用的一种酶。它可催化青霉素或头孢菌素水解生成6-氨基青霉烷酸（6-APA）或7-氨基头孢霉烷酸（7-ACA)，又可以催化酰基化反应，由6-APA合成新型青霉素或由7-ACA合成新型头孢霉素。天然发酵生成的青霉素有两种，一为青霉素G，另一为青霉素V。通过青霉素酰化酶作用，可以半合成得到氨苄青霉素、羧氨苄青霉素、羧苄青霉素、磺苄青霉素、氨基环烷青霉素、邻氯青霉素、双氯青霉素、氟氯青霉素等。β—酪氨酸酶制造多巴Β—酪氨酸酶可催化L-酪氨酸氧化，生成二羟基丙氨酸（DOPA,多巴）。多巴可以用于减轻帕金森综合症β—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，是令人注目的药物。其中阿糖腺苷疗效显著。阿糖腺苷可由核苷磷酸化酶催化阿糖尿苷转化而成，而阿糖尿苷可以通过化学方法转化而成。由阿糖尿苷生成阿糖腺苷的反应分两步完成。首先，阿糖尿苷在尿苷磷酸化酶的作用下生成阿拉伯糖-1-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与腺嘌呤生成阿糖腺苷。无色杆菌蛋白酶制造人胰岛素无色杆菌蛋白酶可以特异性地催化胰岛素B链羧基末端上的氨基酸置换反应，由猪胰岛素（Ala-30）转变为人胰岛素（Thr-30),以增加疗效。人胰岛素与猪胰岛素只有在B链第30位的氨基酸不同。在无色杆菌蛋白酶的作用下，首先将猪胰岛素第30位的丙氨酸（Ala-30）水解除去，生成去丙氨酸-B30的猪胰岛素，再在同一酶的作用下使之与苏氨酸丁酯偶联，然后用三氟乙酸和甲苯醚除去丁醇，即得到人胰岛素多核苷酸磷酸化酶生产聚肌胞，聚肌苷酸多核苷酸磷酸化酶生存聚细胞多核苷酸磷酸化（polynucleotidephosphorylase,PNP）又称为多核苷酸核苷酰转移酶（polynucleotidenucleotidyltransferase,EC2.7.7.8）,它催化多核苷酸与核苷二磷酸反应，释放出磷酸，同时生成多一个核苷酸残基的多核苷酸。反应如下。nNDP====RNAn+nPiRNAn+核苷二磷酸==RNAn+1+磷酸该酶可以催化肌苷酸聚合生成聚肌苷酸（polyI）,也可以催化胞苷酸聚合生成聚胞苷酸（polyC），还可以催化肌苷酸和胞苷酸混合聚合生成混聚肌胞（polyIC）等。聚细胞在体内具有高效诱导干扰素（INF）生成的功能，具有广谱的抗病毒、抑制肿瘤细胞生长、增强机体免疫力等功效。PNP已经制成固定化酶来使用，作者等在固定化PNP的研究中取得可喜成果。不足之处请谅解！