同工酶與氣體酶學(xué)

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1、第十一章同工酶與氣體酶學(xué)第一節(jié)同工酶的基礎(chǔ)知識(shí)第二節(jié)同工酶的應(yīng)用第三節(jié)固氮酶的作用第四節(jié)甲烷加氧酶的作用第五節(jié)氧化CO的酶酶的多種分子形式——同工酶第一節(jié)同工酶的基礎(chǔ)知識(shí)*定義：同工酶(isoenzyme)是指催化相同的化學(xué)反應(yīng)，而酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)乃至免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。同工酶是指在生物體內(nèi)或組織中催化相同反應(yīng)而具有不同分子形式（包括不同的氨基酸序列、空間結(jié)構(gòu)等）的酶，這種分子形式差異是由于酶蛋白的編碼基因不同，或者雖然基因相同，但基因轉(zhuǎn)錄產(chǎn)物mRNA或者其翻譯產(chǎn)物是經(jīng)過不同的加工過程產(chǎn)生的。國際生化協(xié)會(huì)同工酶分委員會(huì)建議同工酶的名稱根據(jù)他們?cè)陔娪局蟹蛛x的位置確定，

2、從電泳中向著陽極移動(dòng)最遠(yuǎn)的酶開始依次編號(hào)。同工酶的命名：*實(shí)例：乳酸脫氫酶（LDH）2種亞基類型（M和H）可以配置成5種4聚體；都催化乳酸脫氫形成丙酮酸，輔酶都為NAD乳酸脫氫酶(LDH1～LDH5)乳酸脫氫酶同工酶形成示意圖多肽亞基mRNA四聚體結(jié)構(gòu)基因ab乳酸脫氫酶同工酶電泳圖譜+–H4MH3M2H2M3HM4點(diǎn)樣線MHM4M3HM2H2MH3H4不同組織中LDH同工酶的電泳圖譜LDH1(H4)LDH2(H3M)LDH3(H2M2)LDH4(HM3)LDH5(M4)心肌腎肝骨骼肌血清-+原點(diǎn)*生理及臨床意義在代謝調(diào)節(jié)上起著重要的作用；用于解釋發(fā)育過程中階段特有的代謝特征；同工

3、酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷；同工酶可以作為遺傳標(biāo)志，用于遺傳分析研究。心肌梗死和肝病病人血清LDH同工酶譜的變化1酶活性心肌梗死酶譜正常酶譜肝病酶譜2345什么叫同工酶？有何臨床意義？同工酶是長(zhǎng)期進(jìn)化過程中基因分化的產(chǎn)物。同工酶是指催化的化學(xué)反應(yīng)相同，酶蛋白的分子結(jié)構(gòu)、理化性質(zhì)、免疫學(xué)性質(zhì)不同的一組酶。根據(jù)國際生化學(xué)會(huì)的建議，同工酶是由不同基因或等位基因編碼的多肽鏈，或同一基因轉(zhuǎn)錄生成的不同mRNA翻譯的不同多肽鏈組成的蛋白質(zhì)。不同的同工酶在不同組織器官中的含量與分布比例不同。這主要是不同組織器官合成同工酶各亞基的速度不同和各亞基之間雜交的情況不同所致。不同的同工酶對(duì)底物的親和

4、力不同。這種不同的組織與細(xì)胞具有不同的代謝特點(diǎn)。當(dāng)某組織發(fā)生疾病時(shí)，可能有某種特殊的同工酶釋放出來，同工酶譜的改變有助于對(duì)疾病的診斷。二．分類單基因決定的同工酶多基因決定的同工酶復(fù)等位基因基因決定的同工酶修飾同工酶三．同工酶的結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)同工酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)的差異構(gòu)象變化造成同工酶的差異例：蘋果酸脫氫酶，在生物提中有兩中類型的蘋果酸脫氫酶，分別位于線粒體（傾向與蘋果酸氧化）和細(xì)胞質(zhì)（傾向于草酰乙酸還原）。由于編碼他們的基因不同，其氨基酸組成和電泳的行為也有差別，特別是他們的動(dòng)力學(xué)性態(tài)更有不同。四．同工酶的常用分離和測(cè)定方法（一）方法1電泳2層析3熱穩(wěn)定性4動(dòng)力學(xué)5免疫法（二）方法使用注意

5、點(diǎn)1．嚴(yán)格控制可能影響實(shí)驗(yàn)的條件，重復(fù)實(shí)驗(yàn)。2．盡量消除由環(huán)境造成的差異。3．增大實(shí)驗(yàn)的樣本數(shù)量及樣本隨機(jī)性，使之具有代表性。4．實(shí)驗(yàn)條件標(biāo)準(zhǔn)化，減少人為操作造成的誤差5．基本酶譜與分析方法的標(biāo)準(zhǔn)化。6．選擇盡可能多的酶進(jìn)行分析。同工酶的應(yīng)用一植物系統(tǒng)學(xué)研究中的應(yīng)用（一）原理：同工酶在不同的物種、同一物種的不同時(shí)期、同一時(shí)期的不同器官、同一器官的不同組織中都具有特異性，既是生理指標(biāo)，又是可靠的遺傳物質(zhì)表達(dá)產(chǎn)物。（二）應(yīng)用領(lǐng)域1．同工酶在栽培糧食作物（水稻、玉米、小麥、蕎麥）起源和演化中的作用2．同工酶在中藥材起源和演化中的作用3．同工酶在果樹起源和演化中的作用4．同工酶技術(shù)在十字

6、花科作物育種上的應(yīng)用1、下列關(guān)于同工酶的概念的敘述那一項(xiàng)是正確的A、是結(jié)構(gòu)相同而存在部位不同的一組酶B、是催化相同化學(xué)反應(yīng)而酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)和理化性質(zhì)不同的一組酶C、是催化反應(yīng)及性質(zhì)都相似而發(fā)生不同的一組酶D、是催化相同反應(yīng)的所有酶E、以上都不是第二節(jié)固氮酶的作用一．固氮酶固氮酶是一種能夠?qū)⒎肿拥€原成氨的酶。固氮酶是由兩種蛋白質(zhì)組成的：一種含有鐵，叫做鐵蛋白，另一種含鐵和鉬，稱為鉬鐵蛋白。只有鉬鐵蛋白和鐵蛋白同時(shí)存在，固氮酶才具有固氮的作用(因?yàn)檫@兩種物質(zhì)作為電子載體能夠起到傳遞電子的作用）。1．種類：一種是鉬鐵蛋白，另一種是鐵蛋白2．催化的反應(yīng)生物固氮原理簡(jiǎn)介：生物固氮是固氮微生

7、物特有的一種生理功能，這種功能是在固氮酶的催化作用下進(jìn)行的。固氮微生物需氧，而固氮必須是在嚴(yán)格的厭氧微環(huán)境中進(jìn)行。組成固氮酶的兩種蛋白質(zhì)，鉬鐵蛋白和鐵蛋白，對(duì)氧極端敏感，一旦遇氧就很快導(dǎo)致固氮酶的失活，而多數(shù)的固氮菌都是好氧菌，它們要利用氧氣進(jìn)行呼吸和產(chǎn)生能量。固氮菌在進(jìn)化過程中，發(fā)展出多種機(jī)制來解決既需氧又防止氧對(duì)固氮酶的操作損傷的矛盾。其中之一是固氮菌以較強(qiáng)的呼吸作用迅速地將周圍互不干涉中的氧消耗掉，使細(xì)胞周圍處于低氧狀態(tài)，保護(hù)固氮酶不受損傷。生物固氮過程可以用下面的反應(yīng)式概