酶的应用
时间:2011/8/9 9:07:37|点击数:
酶在生物体内
在生物体内的酶是具有生物活性的蛋白质,存在于生物体内的细胞和组织中,作为生物体内化学反应的催化剂,不断地进行自我更新,使生物体内及其复杂的代谢活动不断地、有条不紊地进行.
酶的催化效率特别高(即高效性),比一般的化学催化剂的效率高10^7~10^18倍,这就是生物体内许多化学反应很容易进行的原因之一.
酶的催化具有高度的化学选择性和专一性.一种酶往往只能对某一种或某一类反应起催化作用,且酶和被催化的反应物在结构上往往有相似性.
一般在
人体内存在大量酶,结构复杂,种类繁多,到目前为止,已发现3000种以上(即多样性).如米饭在口腔内咀嚼时,咀嚼时间越长,甜味越明显,是由于米饭中的淀粉在口腔分泌出的唾液淀粉酶的作用下,水解成麦芽糖的缘故.因此,吃饭时多咀嚼可以让食物与唾液充分混合,有利于消化.此外人体内还有胃蛋白酶,胰蛋白酶等多种水解酶.人体从食物中摄取的蛋白质,必须在胃蛋白酶等作用下,水解成氨基酸,然后再在其它酶的作用下,选择人体所需的20多种氨基酸,按照一定的顺序重新结合成人体所需的各种蛋白质,这其中发生了许多复杂的化学反应.可以这样说,没有酶就没有生物的新陈代谢,也就没有自然界中形形色色、丰富多彩的生物界.
目前的问题是现代人体内缺酶的现象普遍严重,人群中十有六七的体中酶量不足。对此,概括了三个主要的原因:
原因一:生食 生食物中含有必需的消化酶,但酶在高温烹调下或加工储运过程中容易丧失活性,由于人们大都以熟食为主,使得食物中原有的酶遭受破坏,而不得不消耗体内天然的酶储备。另外,有些水果中酶含量最高的部位却是在人们所不吃的果皮和果茎中,以及在未成熟的苦涩的果汁中,这也是造成人体酶量缺乏的因素所在。
原因二:老化
人的一生当中体内生成的酶是有限的,随着年龄的增长,体内分泌的酶从旺盛变得不足。人体摄入的养料不容易消化吸收,依靠摄取养料来合成酶的能力下降,从而酶缺乏加剧,形成体内酶量递减的恶性循环。
原因三:现代生活
随着工业的快速发展和汽车的大量增加,导致废气大量排放,环境受到污染;农药的残留和食品中合成的化学添加剂的滥用;生活方式的快节奏、工作压力的增大以及看电视多运动少等文明社会的弊端增多……上述种种都会增加身体中酶的大量消耗,以致体内的天然酶无法保存。
随着对酶研究的发展,酶在医学上的重要性越来越引起了人们的注意,应用越来越广泛.下面分三个方面介绍.
1.酶与某些疾病的关系
酶缺乏所致之疾病多为先天性或遗传性,如白化症是因酪氨酸羟化酶缺乏,蚕豆病或对伯氨喹啉敏感患者是因6-磷酸葡萄糖脱氢酶缺乏.许多中毒性疾病几乎都是由于某些酶被抑制所引起的.如常用的有机磷农药(如敌百虫、敌敌畏、1059以及乐果等)中毒时,就是因它们与胆碱酯酶活性中心必需基团丝氨酸上的一个-OH结合而使酶失去活性.胆碱酯酶能催化乙酰胆碱水解成胆碱和乙酸,当胆碱酯酶被抑制失活后,乙酰胆碱水解作用受抑,造成乙酰胆碱推积,出现一系列中毒症状,如肌肉震颤、瞳孔缩小、多汗、心跳减慢等.某些金属离子引起人体中毒,则是因金属离子(如Hg2+)可与某些酶活性中心的必需基团(如半胱氨酸的-SH)结合而使酶失去活性.
2.酶在疾病诊断上的应用
正常人体内酶活性较稳定,当人体某些器官和组织受损或发生疾病后,某些酶被释放入血、尿或体液内.如急性胰腺炎时,血清和尿中淀粉酶活性显著升高;肝炎和其它原因肝脏受损,肝细胞坏死或通透性增强,大量转氨酶释放入血,使血清转氨酶升高;心肌梗塞时,血清乳酸脱氢酶和磷酸肌酸激酶明显升高;当有机磷农药中毒时,胆碱酯酶活性受抑制,血清胆碱酯酶活性下降;某些肝胆疾病,特别是胆道梗阻时,血清r-谷氨酰移换酶增高等等.因此,借助血、尿或体液内酶的活性测定,可以了解或判定某些疾病的发生和发展.
3.酶在临床治疗上的应用
近年来,酶疗法已逐渐被人们所认识,广泛受到重视,各种酶制剂在临床上的应用越来越普遍.如胰蛋白酶、糜蛋白酶等,能催化蛋白质分解,此原理已用于外科扩创,化脓伤口净化及胸、腹腔浆膜粘连的治疗等.在血栓性静脉炎、心肌梗塞、肺梗塞以及弥漫性血管内凝血等病的治疗中,可应用纤溶酶、链激酶、尿激酶等,以溶解血块,防止血栓的形成等.
一些辅酶,如辅酶A、辅酶Q等,可用于脑、心、肝、肾等重要脏器的辅助治疗.另外,还利用酶的竞争性抑制的原理,合成一些化学药物,进行抑菌、杀菌和抗肿瘤等的治疗.如磺胺类药和许多抗菌素能抑制某些细菌生长所必需的酶类,故有抑菌和杀菌作用;许多抗肿瘤药物能抑制细胞内与核酸或蛋白质合成有关的酶类,从而抑制瘤细胞的分化和增殖,以对抗肿瘤的生长;硫氧嘧啶可抑制碘化酶,从而影响甲状腺素的合成,故可用于治疗甲状腺机能亢进等.
如酿酒工业中使用的酵母菌,就是通过有关的微生物产生的,酶的作用将淀粉等通过水解、氧化等过程,最后转化为酒精;酱油、食醋的生产也是在酶的作用下完成的;用淀粉酶和纤维素酶处理过的饲料,营养价值提高;洗衣粉中加入酶,可以使洗衣粉效率提高,使原来不易除去的汗渍等很容易除去等等……
由于酶的应用广泛,酶的提取和合成就成了重要的研究课题.目前酶可以从生物体内提取,如从菠萝皮中可提取菠萝蛋白酶.但由于酶在生物体内的含量很低,因此,它不能适应生产上的需要.工业上大量的酶是采用微生物的发酵来制取的.一般需要在适宜的条件下,选育出所需的菌种,让其进行繁殖,获得大量的酶制剂.另外,人们正在研究酶的人工合成.总之随着科学水平的提高,酶的应用将具有非常广阔的前景。
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