蛋白质与酶的应用PPT演示课件

.,蛋白质与酶的应用,6. 1、治疗用蛋白质与酶6. 2、诊断用酶6.3、酶在药物制造方面的应用,（医用领域）,.,蛋白功能与疾病的关系,机体内部发生的疾病，往往由于蛋白的功能失调，把蛋白作为药物，补充蛋白的不足，或调整蛋白的作用，可以达到治疗的目的。 例如体内某一器官失调，使蛋白的分泌不足，或因基因突变使蛋白分子结构改变，使蛋白丧失原有功能，都可以用蛋白来作补充治疗。体内许多有害物质的积累，可用酶来清除。癌细胞的异常生化环境，可用酶来破坏。,.,酶在体外的作用,酶除了用作治疗外，还可用于医学工程的某些组成部分，使之发挥医疗作用。如利用体外循环装置清除血液中的某些废物时，酶就能发挥重要作用。将酶用作临床体外检测的试剂也是近年来在医疗方面的一个重要贡献。,.,6.1 治疗用蛋白质与酶,治疗用,.,一、治疗用非酶蛋白质,1、人血清白蛋白人血清白蛋白（Human Serum Albumin，简称HSA）是人血浆中的蛋白质，其非糖基化的单链多肽包含585个氨基酸，分子量为66kD。作用：运输脂肪酸、胆色素、氨基酸、类固醇激素、金属离子和许多治疗分子等；同时维持血液正常的渗透压。临床用途：治疗休克与烧伤，用于补充因手术、意外事故或大出血所致的血液丢失，也可以作为血浆增容剂。,.,2、疫苗传统疫苗：免疫原性低，灭活病原体的方法不是100%有效，有可能使一些减毒苗重新转变成野生型。蛋白质疫苗：通过使用病原体的被纯化的表面蛋白作为抗原成分，就可降低这种理论上的危险性。重组疫苗：利用基因重组技术生产蛋白质疫苗。被批准用于人的第一个重组疫苗是乙肝疫苗，使用纯化的乙肝表面抗原(HBsAg)制成的。,.,.,3、抗体多抗（抗血清与免疫球蛋白）：用以抵抗特定病原体或其他有害杭原物质对机体的损伤。这种特异抗体制剂的应用称为被动免疫。单抗：采用杂交瘤技术或基因工程技术生产的单克隆抗体与多抗相比具有更优的特异性、选择性和高亲和力结合活性。1986年OKT3作为第一个获准体内应用的单克隆抗体用于治疗目的，它被用于促进对急性肾移植排斥反应的逆转。,.,单抗介导的肿瘤检测/杀伤的途径,.,4、激素 由内分泌腺或内分泌细胞分泌的高效生物活性物质，在体内作为信使传递信息，对机体生理过程起调节作用的物质称为激素。 激素在人体内的量虽然不多，但是对健康却有很大的影响，缺乏或是过多引发各种疾病。,.,5、细胞因子 由免疫细胞（如单核、巨噬细胞、T细胞、B细胞、NK细胞等）和某些非免疫细胞（内皮细胞、表皮细胞、纤维母细胞等）经刺激而合成、分泌的一类具有广泛生物学活性的小分子蛋白质。 通过结合相应受体调节细胞生长、分化和效应，调控免疫应答。细胞因子为人体自身成分，通过调节机体生理过程和提高免疫力来治疗疾病，在低剂量即可发挥作用，因而疗效显著，副作用小，是一种全新的生物疗法。如干扰素等。,.,二、治疗用酶类,据左传记载，2500 多年前，人们就懂得用麦曲治疗消化不良。,.,药用酶的一般要求,1）在机体内的生理条件下具有较高活力和稳定性；2）对底物有较高亲和力,不受产物和体液中正常成分抑制；3）在体内有较长的半衰期，可缓慢地被分解或排出体外；4）酶制剂纯度高，不含其它毒性物质，来自非致病性酶源。,.,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【适用人群】消化不良者、肠胃疾病患者、大病初愈者,1、消化酶类,.,2、溶菌酶溶菌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亡,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不良反应很小,是一种较为理想的药用酶。临床上主要用于治疗各种炎症。,.,溶菌酶与抗生素联合使用，可显著提高抗生素的疗效。常用于难治的感染病症的治疗。溶菌酶是碱蛋白，中性环境下带正电可以与带负电荷的病毒蛋白、脱辅基蛋白、DA、RNA等形成复合物，所以具有抗病毒作用，常用于带状疱疹、腮腺炎、水痘、肝炎、流感等病毒性疾病的治疗。,.,3、超氧化物歧化酶(SOD)超氧化物歧化酶是一种催化超氧阴离子进行氧化还原反应，生成氧和过氧化氢的氧化还原酶。SOD具有抗氧化、抗衰老、抗辐射作用。对红斑狼疮、皮肌炎、结肠炎及氧中毒等疾病有显著疗效。,.,SOD的主要缺点是它在体内的稳定性差,在血浆中半衰期只有6-10分钟。通过酶分子修饰可大大增加其稳定性,为SOD的临床使用创造条件。如何克服SOD的分子量缺陷？,.,4、L-天冬酰胺酶L-天冬酰胺酶是第一种用于治疗癌症的酶。特别是对于治疗白血病有显著疗效。L-天冬酰胺酶催化天冬酰胺水解,生成L-天冬氨酸和氨。当L-天冬酰胺酶注射进入人体后,人体的正常细胞内由于有天冬酰胺合成酶,可以合成L-天冬酰胺而使蛋白质合成不受影响。而对于缺乏天冬酰胺合成酶的癌细胞来说,由于本身不能合成L -天冬酰胺,外来的天冬酰胺又被L -天冬酰胺酶分解掉,因此蛋白质合成受阻,从而导致癌细胞死亡。,.,注射天冬酰胺酶时,可能出现过敏反应,偶尔还可能出现过敏性休克。但停药后,这些不良反应会消失。故此,在注射L -天冬酰胺酶之前,应作皮下试验。在一般情况下,注射该酶可能出现的过敏性反应包括发热、恶心、呕吐、体重下降等。,如何避免天冬酰胺酶的过敏反应？,.,5、尿激酶尿激酶是一种具有溶解血栓功能的碱性蛋白酶。尿激酶是一种高效的血栓溶解药物。临床上用于治疗各种血栓性疾病，如心肌梗死、脑血栓、肺血栓、四肢动脉血栓、视网膜血管闭塞、风湿性关节炎等。由于尿激酶对多种凝血蛋白都能水解,专一性较低，使用时要控制好剂量,以免引起全身纤溶性出血。,.,6凝血酶凝血酶是一种催化血纤维蛋白原水解,生成不溶性的血纤维蛋白，从而促进血液凝固的蛋白酶。可以从人或者动物血液中提取分离得到,也可以从蛇毒分离得到,从蛇毒中获得的凝血酶称为蛇毒凝血酶，凝血酶通常采用牛血、猪血生产。凝血酶可以用于各种出血性疾病的治疗。,.,药用酶的分类,a. 消化酶类：胃蛋白酶、胰酶、淀粉酶、胰脂肪酶、凝乳酶、乳糖酶b. 抗炎及清疮用酶：溶菌酶、超氧化物歧化酶、菠萝蛋白酶、木瓜蛋白酶、链激酶、胶原酶、胰蛋白酶、尿酸酶、尿素酶、糜蛋白酶 c. 溶纤酶类：溶栓酶、尿激酶、链激酶、蚯蚓溶纤酶 d. 凝血酶,.,e. 心血管疾病用酶：激肽释放酶、弹性蛋白酶、促凝血酶原激酶、细胞色素C、辅酶Q10、辅酶A。f. 遗传性缺酶症治疗用酶：氨基己糖酶A、半乳糖苷酶、葡萄糖脑苷酯酶、酸性麦芽糖酶、苯丙氨酸氨基裂解酶g. 肿瘤治疗用酶：L-天冬酰胺酶、谷氨酰胺酶、羧基肽酶、L-亮氨酸脱水酶、 L-精氨酸酶,.,三、药用酶的体外应用,配合体外循环装置将酶固定在微囊、玻璃球、尼龙管、纤维素、胶原蛋白等上面，安装在透析器内，解决异体蛋白在体内引起的过敏问题。,.,人工肾,.,改进,尿素酶,.,6.2、诊断用酶,酶的诊断根据体内原有酶活力的变化来诊断疾病的方法，称为酶的诊断。诊断用酶利用酶作为试剂，来测定体内与疾病有关的代谢物质的浓度变化，利用该物质浓度的变化程度作为诊断某种疾病及其病情严重程度的重要指标。,.,对诊断用酶的要求比药用酶低些，因其不用于体内，可以不考虑其抗原性和毒性；对纯度的要求是只要不含有能干扰所需反应的物质即可。如脱氢酶中不能含有NADH氧化酶等。,.,一、根据体内酶活力的变化诊断疾病 化验单上的酶：生命是酶的有秩序的协同作用，酶的紊乱就预示着疾病。,.,.,转氨酶转氨酶（aminotransferase，transaminase）是催化氨基酸与酮酸之间氨基转移的一类酶。普遍存在于动物、植物组织和微生物中。转氨酶参与氨基酸的分解和合成。此酶催化某一氨基酸的-氨基酸转移到另一-酮酸的酮基上，生成相应 的氨基酸，原来的氨基酸则转变成-酮酸。,.,转氨酶 的种类很多，体内除赖氨酸、苏氨酸之外，其余氨基酸都可参加转氨基作用并各有其特异的转氨酶。其中以谷丙转氨酶和谷草转氨酶最为重要。前者是催化谷氨酸与丙酮酸之间的转氨作用，后者是催化谷氨酸与草酰乙酸之间的转氨作用。,.,转氨酶主要存在于肝细胞内。当肝细胞发生炎症、坏死、中毒等，造成肝细胞受损时，转氨酶便会释放到血液里，使血清转氨酶升高。通常，体检中主要检查的转氨酶是谷丙转氨酶(ALT)。1%的肝脏细胞损害，可以使血中ALT的浓度增加1倍。因此，ALT水平可以比较敏感地监测到肝脏是否受到损害。,.,转氨酶水平在0-40之间是正常的。如果超出正常范围，多半是由病毒性肝炎或其他肝病所致。但要确定是不是病毒性肝炎，还需要做其他检查，结合病史、症状、体征等全面分析。即使确认是病毒性肝炎，也不能简单地以ALT升高的程度来判断病情，因为对于重型肝炎，可能由于存活的肝细胞比较少，释放到血液中的转氨酶很少，ALT反而随病情的恶化而降低。,.,ALT的升高只表示肝脏可能受到了损害。除了肝炎，其他很多疾病都能引起转氨酶增高。主要还有以下情况：首先，人体内许多组织都含有转氨酶，比如心脏。其次，如果有胆结石等胆道梗阻性疾病，可能因为淤胆而使血中转氨酶水平升高。,.,对于健康人来说，转氨酶水平在正常范围内升高或降低，并不意味着肝脏出了问题，因为转氨酶非常敏感，健康人在一天之内的不同时间检查，转氨酶水平都有可能产生波动。 另外，健康人的转氨酶水平也有可能暂时超出正常范围。剧烈运动、过于劳累或者近期吃过油腻食物，都可能使转氨酶暂时偏高。,.,谷草转氨酶（AST）在早期肝细胞轻微受损时不逸出，而须在肝细胞严重损伤破坏时才逸出。在肝炎、肝损伤时ALT灵敏度及特异性均大于AST，当AST明显增高（ASTALT）时提示重症肝炎、严重肝损伤。,.,其他作为诊断指标酶,.,.,.,.,二、用酶作为诊断试剂,.,1、常规检测,酶法测定甘油三酯,丙酮酸 NADH 乳酸 NAD,脂肪酶,甘油激酶,丙酮酸激酶,乳酸脱氢酶,始发反应：,甘油三酯 甘油 脂肪酸,中间反应：,甘油 ATP 甘油-3-磷酸 ADP,中间反应：,ADP PEP 丙酮酸 ATP,指示反应：,.,2、干试纸条,将测定底物所需的酶和其它物质按一定次序铺在试纸（或塑料片）上，滴上待测溶液或将试纸条浸入待测溶液中，就会产生颜色变化，将产生的颜色与标准色版比较，可得到测定结果。 可用于测定葡萄糖、尿酸、胆固醇、甘油三酯等。,.,尿素干试纸条,当一滴血清滴到尿素干试纸条上时，样品首先同多孔的扩散层接触，通过毛细作用快速均匀地扩散开来。扩散层下面是试剂层，此层含有结合在明胶上的脲酶和缓冲剂。 脲酶催化尿素水解成氨和CO2，然后氨通过半透膜扩散到指示剂层，在此产生颜色。,.,3、生物传感器,生物传感器是一类检测和定量复杂样品中特异分析物的分析装置。,生物传感器的示惫图,.,葡萄糖酶电极,外膜由聚碳酸酯制作。它允许葡萄糖、氧气及其它小分子物质透过，不允许细胞和大分子物质透过。,醋酸纤维内膜的孔更小，其截留分子量为100。该膜可以阻止葡萄糖、尿酸、抗坏血酸、以及大部分其它可能产生干扰的物质到达电极。,.,酶电极的优点,酶电极用于临床检验有许多优点： 检测快速、灵敏度高、取样量少、费用低、携带方便。,.,各种酶电极的组成及其测定对象,.,4、酶法免疫测定（EIA）,利用抗原抗体反应的专一性，可以进行一些物质的测定，被测定的物质既可以是抗原，也可以是抗体。,.,6.3、酶在药物制造方面的应用,酶在药物制造方面的应用是利用酶的催化作用将前体物质转变为药物。这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。,.,1、青霉素酰化酶制造半合成抗生素 青霉素酰化酶可催化青霉素或头孢霉素水解生成6-氨基青霉烷酸或7-氨基头孢霉烷酸。又可进一步催化酰基化反应，合成新型头孢霉素。,青霉素G或V 6-氨基青霉烷酸 氨苄青霉素,青霉素酰化酶,（6-APA）,.,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-内酰胺酶能力的新型抗生素。,.,2、-酪氨酸酶制造多巴,多巴是治疗帕金森综合症的一种重要药物。所谓帕金森综合症是1817年英国医师Parkinson所描述的一种大脑中枢神经系统发生病变的老年性疾病。其主要症状为手指颤抖、肌肉僵直、行动不便。病因是由于遗传原因或人体代谢失调,不能由酪氨酸生成多巴或多巴胺(一种神经递质)所致。 -酪氨酸酶可催化L-酪氨酸氧化，生成二羟苯丙氨酸（DOPA，多巴）,.,.,3、核苷磷酸化酶制造阿糖腺苷,阿糖尿苷+磷酸,尿苷磷酸化酶,尿嘧啶+阿拉伯糖-1-磷酸,嘌呤核苷磷酸化酶,阿糖腺苷,阿拉伯糖-1-磷酸+腺嘌呤,抗癌、抗病毒,核苷中的核糖被阿拉伯糖取代可以形成阿糖腺苷。阿糖腺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.,.,4、无色杆菌蛋白酶制造人胰岛素可特异性地催化胰岛素B链羧基末端（第30位）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。,.,5、多核苷酸磷酸化酶生产聚肌胞RNAn+核苷二磷酸=RNAn+1+磷酸该酶还可催化肌苷酸聚合生成聚肌苷酸，也可催化胞苷酸聚合生成聚胞苷酸，还可催化肌苷酸和胞苷酸混合聚合生成聚肌胞。,抗病毒、抑癌、增强肌体免疫力,.,酶在其他领域的应用,“绿色健康，“酶”力无限,.,思考题,酶在食品、医药和洗涤等不同领域各有哪些应用？天然酶应用于这些领域时各有哪些缺陷？可采取哪些方法改进？,谢谢!,.,