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1、Chapter 8 The application of enzyme 酶的应用曹友志13588167843677843 “绿色健康，“酶”力无限医药、洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、酒精、食 品（包括果蔬汁、啤酒酿造、谷物食品、蛋白水解 、和功能食品以及食用油脂）、饲料、皮革、造纸 和化工等工业领域 酶参与了生物体内所有的生命活动和生命过程n执行具体的生理功能-唾液、胃液中的消化酶，凝血 酶等n清除有害物质,起保卫作用-过氧化物酶，朝氧化物岐 化酶等n协同激素等生理活性物质在体内发挥信号转换,传递 与放大作用,调节生理功能-蛋白激酶n催化代谢反应,建立各种各样代谢体系与代谢途径-葡 萄糖、氨基
2、酸、核酸代谢酶是生物学有力的研究工具n基因工程工具酶n基因组学n蛋白组学酶和工农业生产与医学实践有着密切的关系n工业用酶：淀粉糖业n农业用酶：饲料n医疗用酶：蛋白酶 检测试剂n抗病毒等新药物开发自20世纪中叶以来，工业用酶制剂的市场得到了蓬勃 发展。据统计数据表明：1981年工业酶制剂生产量约65 000t，产值4亿美 元；1985年工业酶制剂约生产75 000 t，产值约6亿美 元。进入20世纪90年代后，市场对酶制剂的需求增强， 以世界上最大的酶制剂生产商丹麦的Novo Nordisk公司为 例：1993年酶制剂销售为9亿美元；1998年产业用酶的销售额为15.18亿美元。目前在世界上最有
3、影响的酶制剂厂主要有：丹麦的Novo Nordisk公司(在全世界50个国家有13 000个从业 人员，在140个国家销售其产品)荷兰的GistBrocades公司美国的Genencor公司，其产品占市场的74.3%酶制剂的来源1. 工业用酶制剂的数量及主要种类： 自然界发现的酶有数千种，但工业上常用的酶只有 数十种，而目前大量生产的仅有十余种。其中80的工业酶是水解酶，主要用于降解自然界 中的高聚物，如淀粉、蛋白质、脂肪等物质。故蛋白酶、淀粉酶和脂肪酶是目前工业应用的3大主 要酶制剂。蛋白酶可用于去污剂、奶制品业、皮革业等；淀粉酶用于烘焙、酿造、淀粉糖化和纺织业，脂肪酶用于去污剂、食品和精细
4、化工工业等。2. 动植物来源的酶：大多数生物都是有用酶的来源，但只有有限数量的植 物和动物是经济的酶源，多数酶是从微生物获得的。植物和 动物来源的酶一般是食品工业的重要用酶。植物来源的酶主要有：木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶、无花果蛋白酶、麦芽淀粉 水解酶、大豆脂肪氧合酶等。动物酶来源的酶主要有：猪胰蛋白酶和胃脂肪酶等。3. 微生物来源的酶：微生物是酶制剂的重要来源，这是因为微生物具 备如下优势： 微生物繁殖速度快细菌在合适的条件下2030 min就可以繁殖一 代，其生长速度为农作物的500倍，为家畜的l 000倍 。 微生物种类繁多，酶的品种全在不同环境下生存的微生物有不同的代谢途径 ，可以产生适应
5、不同环境的酶分子，如高温酶、中温 酶和低温酶，耐高盐酶，耐酸、碱酶等。 微生物培养方法简单微生物培养所用的原料大多为农副产品，来源丰富， 机械化程度高，易于大批量生产。连续发酵生产可以提供经 济有效的酶制剂产品。 利用微生物可以生产一些极端酶由于酶在应用过程中常出现不稳定现象，尤其在高温 、强酸、强碱和高渗等极端条件下更易失活，因此限制了酶 在工业上的应用。利用嗜极菌生产的极端酶可克服这一缺陷 。第一个极端酶嗜热DNA聚合酶已成功地应用于PCR技 术 。 一些嗜极菌极端酶的应用见下表：Contents of chapter 81、酶在医药方面的应用2、酶在食品方面的应用3、酶在轻工、化工方面的
6、应用 4、酶在环境保护中的应用GoGoGoGo5、酶在生物技术方面的应用Go8.1 酶在医药方面的应用n用酶进行疾病的诊断n用酶进行疾病的治疗n用酶制造各种药物n一、酶在疾病诊断方面的应用n酶学诊断是通过酶的催化作用测定体内 某些物质的含量变化了，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。n酶学诊断可靠、简便又快捷。n(1)、通过酶活力变化进行疾病诊断n(2)、用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断1、通过过酶活力变变化进进行疾病诊诊断酶疾病与酶活力变化淀粉酶胰脏疾病，肾脏 疾病时升高；肝病时下降胆碱酯酶肝病、肝硬化、有机磷中毒、风湿等，活力下降酸性磷酸酶前列腺癌、肝炎、红血球病变时
7、 ，活力升高碱性磷酸酶佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺机能亢进时 ，活力升高；软骨发育不全等，活力下降谷丙转氨酶/谷草转氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高-谷氨酰转肽 酶（- GT）原发性和继发 性肝癌，活力增高至200单位以上，阻塞性黄疸、肝硬化、胆道癌等，血清中 酶活力升高醛縮酶急性传染性肝炎、心肌梗塞，血清中酶活力显著升高胃蛋白酶胃癌，活力升高；十二指肠溃疡 ，活力下降磷酸葡糖变位酶肝炎、癌症，活力升高乳酸脱氢酶肝癌、急性肝炎、心肌梗塞，活力显著升高；肝硬化，活力正常端粒酶癌细胞中含有端粒酶，正常体细胞内没有端粒酶活性山梨醇脱氢酶（SDH）急性肝炎，活力显著提高脂肪酶急性胰腺炎，活力明显增高
8、，胰腺癌、胆管炎患者，活力升高肌酸磷酸激酶（CK）心肌梗塞，活力显著升高；肌炎、肌肉创伤 ，活力升高羟基丁酸脱氢酶心肌梗塞、心肌炎，活力增高磷酸己糖异构酶急性肝炎，活力极度升高；心肌梗塞、急性肾炎，脑溢血，活力明显升高鸟氨酸氨基甲酰转 移酶急性肝炎，活力急速增高；肝癌，活力明显升高乳酸脱氢酶同工酶心肌梗塞、恶性贫血，LDH1增高；白血病、肌肉萎缩，LDH2增高；白血病、淋巴肉瘤、肺 癌，LDH3增高；转移性肝癌、结肠 癌，LDH4增高；肝炎、原发性肝癌、脂肪肝、心肌梗塞 、外伤、骨折，LDH5增高葡萄糖氧化酶测定血糖含量，诊断糖尿病亮氨酸氨肽酶（LAP）肝癌、阴道癌、阻塞性黄疸，活力明显升高2
9、用酶测定体液中某些物质的量诊断疾病酶具有专一性强、催化效率高等特点，可以利用酶 来测定体液中某些物质的含量，从而诊断某些疾病。例如：利用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的联合作用，检测血 液或尿液中葡萄糖的含量，从而作为糖尿病临床诊断的依据 ，这两种酶都可以固定化后制成酶试纸或酶电极，从而十分 方便地用于临床检测。利用尿酸酶测定血液中尿酸的含量，从而诊断痛风病 。固定化尿酸酶巳在临床诊断中使用。利用胆碱酯酶或胆固醇氧化酶测定血液中胆固醇的 含量，从而诊断心血管疾病和高血压等这两种酶都经固定 化制成酶电极使用。用酶测测定物质质的量的变变化进进行疾病诊诊断酶测定的物质用 途葡萄糖氧化酶葡萄糖测定血糖、尿糖
10、，诊断糖尿病葡萄糖氧化酶+过氧化物酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病尿素酶尿素测定血液、尿液中尿素的量， 诊断肝脏、肾脏 病变谷氨酰胺酶谷氨酰胺测定脑脊液中谷氨酰胺的量， 诊断肝昏迷、肝硬化胆固醇氧化酶胆固醇测定胆固醇含量，诊断高血脂等DNA聚合酶基因通过基因扩增，基因测序， 诊断基因变异、检测 癌基因PKU苯丙酮尿症脑发育受阻，严重脑 力呆滞，智商 050苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病n苯丙酮尿症(PKU)n PKU临床表现为智力低下、癫痫、精神情绪异 常等症状，患者主要是新生儿。全球大约每 10000人中就有1名患者。中国PKU患者已经达 到约四万人，每年新增患儿2000多人。河北省 自
11、2006-2008年三年筛查了新生儿1530000例， 其中有604人确诊为PKU患者，发病率高达 1/2500。n苯丙酮尿症(PKU)的检测n发病机理：由于肝脏苯丙氨酸羟化酶缺乏或活 性减低而导致苯丙氨酸代谢障碍的一种遗传性 疾病。 n在苯丙氨酸解氨酶（PAL)作用下检测血 液中的苯丙氨酸的含量。n1、酶在医药方面的应用n苯丙酮尿症(PKU)的防治体检表中有关酶的选项二、酶在疾病治疗疗方面的应应用酶 名来 源用 途淀粉酶胰脏、麦芽、微生物治疗消化不良，食欲不振蛋白酶胰脏、胃、植物、微生物治疗消化不良，食欲不振，消炎，消肿，除去坏死组 织，促进创伤 愈合，降低血压脂肪酶胰脏、微生物治疗消化不良
12、，食欲不振纤维素酶霉菌治疗消化不良，食欲不振溶菌酶蛋清、细菌治疗各种细菌性和病毒性疾病尿激酶人尿治疗心肌梗塞，结膜下出血，黄斑部出血链激酶链球菌治疗血栓性静脉炎，咳痰，血肿，下出血，骨折青霉素酶蜡状芽孢杆菌治疗青霉素引起的变态反应L-天冬酰胺酶大肠杆菌治疗白血病超氧化物歧化酶微生物，植物，动物预防辐射损伤，治疗红斑狼疮，皮肌炎，结肠炎凝血酶动物，蛇，细菌，酵母等治疗各种出血病胶原酶细菌分解胶原，消炎，化脓，脱痂，治疗溃疡右旋糖酐酶微生物预防龋齿 胆碱酯酶细菌治疗皮肤病，支气管炎，气喘溶纤酶蚯蚓溶血栓弹性蛋白酶胰脏治疗动脉硬化，降血脂核糖核酸酶胰脏抗感染，祛痰，治肝癌尿酸酶牛肾治疗痛风酶作为药物
13、可以治疗多种疾病。而且具有疗效显著，副作用 小的特点。应用日益广泛。1蛋白酶 ：蛋白酶可用于治疗多种疾病，是在临床上使用最早，最广的药 用酶之一。蛋白酶可作为消化剂，用于治疗消化不良和食欲不振。使用 时往往与淀粉酶，脂肪酶等制成复合制剂，以增加疗效。作为消化 剂使用时，蛋白酶一般制成片剂，以口服方式给药蛋白酶可作为消炎剂，治疗各种炎症有很好的疗效。蛋白酶 之所以有消炎作用，是由于它能分解一些蛋白质和多肽，使炎症部 位的坏死组织溶解，增加组织的通透性，抑制浮肿，促进病灶附近 组织积液的排出井抑制肉芽的形成。给药方式可以口服、局部外敷 或肌肉注射等。蛋白酶经静脉注射，可治疗高血压。这是由于蛋 白酶
14、催化运动迟缓素原及胰血管舒张素原水解部分肽段 而生成运动迟缓素和胰血管舒张素，使血压下降。蛋白酶注射入人体后，可能引起抗原反应。通过 酶分子修饰技术，可使抗原性降低或消除。另外，蛋白 酶在使用时还可能产生某些局部过敏反应，要引起注意 。目前临床上使用的蛋白酶大部分来自动物和植物 酶，胃蛋白酶和菠萝蛋白酶等2溶菌酶溶苗酶也是一种应用广泛的药用酶，具有抗菌、消炎、镇痛等 作用溶菌酶作用于细菌的细胞壁，可使病原菌，腐败性细菌等溶解死 灭，对抗生素有耐药性的细菌同样起溶菌作用，具有显著疗效而对人 体的副作用很小，是一种较为理想的药用酶，溶菌酶与抗生素联合使 用，可显著提高抗生素的疗效。溶菌酶栓溶酶类与
15、心血管疾病凝血酶n健美生消化酶帮助肠胃蠕动 【产品规格】90片瓶 【食用方法】成人每日3片，随主餐服用 【成分(每片含)】 1)消化蛋白质：木瓜蛋白酶50毫克、菠萝蛋白酶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)消化纤维：纤维素酶15毫克。 另含：能抑制过多胃酸的葡萄糖酸钙，能缓解反胃 薄荷叶和茴香 【适用人群】 消化不良者 肠胃疾病患者 大病初愈者消化酶类SOD美国医学家WF安德森等人对腺 苷脱氨酶缺乏症（ADA缺乏症）的 基因治疗，是世界上第一个基因治 疗成功的范例。1990 1990年年9 9月月141
16、4日，安德森对一例患日，安德森对一例患ADAADA缺乏症的缺乏症的4 4岁岁 女孩谢德尔进行基因治疗。这个女孩谢德尔进行基因治疗。这个4 4岁女孩由于遗传基因岁女孩由于遗传基因 有缺陷，自身不能生产有缺陷，自身不能生产ADAADA，先天性免疫功能不全，先天性免疫功能不全， 只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自 己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这 种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的 基因所替代。在以后的基因所替代。在以后的1010个月内她又接受了个月内她又接受了7 7次这样的次这样的 治疗，同时也接受酶治疗。经治疗后，免疫功能日趋治疗，同时也接受酶治疗。经治疗后，免疫功能日趋 健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。健全，能够走出隔
