同工酶
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概述
同工酶 （同功酶）（isozyme，isoenzyme）廣義是指生物體內(nèi)催化相同反應(yīng)而分子結(jié)構(gòu)不同的酶。按照國際生化聯(lián)合會(huì)（IUB）所屬生化命名委員會(huì)（CBN）的建議，則只把其中因編碼基因不同而產(chǎn)生的多種分子結(jié)構(gòu)的酶稱為同工酶。最典型的同工酶是乳酸脫氫酶（LDH）同工酶，用電泳方法將LDH同工酶分離，分析其酶譜，發(fā)現(xiàn)脊椎動(dòng)物各組織中有五條酶帶。每條酶帶的酶蛋白都是由四條肽鏈組成的四聚體，LDH有兩類肽鏈，A（M）或B（H），各有不同的免疫性質(zhì)，按排列組合可形成符合于電泳酶帶數(shù)的五種同工酶。LDH1及LDH5分別由純粹的4條B鏈（B4）和4條A鏈（A4）形成，稱為純聚體；而LDH2、LDH3和LDH4都是由兩類肽鏈雜交而成的，分別可寫成AB3、A2B2、A3B，稱為雜交體。
同工酶的基因先轉(zhuǎn)錄成同工酶的信使核糖核酸（mRNA）、后者再轉(zhuǎn)譯產(chǎn)生組成同工酶的肽鏈，不同的肽鏈可以不聚合的單體形式存在，也可聚合成純聚體或雜交體，從而形成同一種酶的不同結(jié)構(gòu)形式?！ ?/p>
分類
根據(jù)產(chǎn)生酶分子不同結(jié)構(gòu)形式的原因，可將同工酶分為：
1、基因性同工酶或原級同工酶：由不同基因產(chǎn)生的肽鏈而衍生的同工酶。這里所指的不同基因可以在不同染色體或在同一染色體的不同位點(diǎn)上，例如LDH中A、B兩條肽鏈的基因分別在第11及第12對染色體上，唾液淀粉酶和胰淀粉酶的基因在第1對染色體的不同位點(diǎn)上。這類同工酶因分子結(jié)構(gòu)差異較大，彼此間無交叉免疫。但同工酶的不同基因也可以是同源染色體的等位基因，這種成對的等位基因上兩個(gè)基因結(jié)構(gòu)不同的情況，在遺傳學(xué)上稱為雜合子。雜合子在同一個(gè)體中可合成同一種酶的兩種不同肽鏈，或亞基，這兩種亞基尚可雜交，形成同工酶。在生物群體的不同個(gè)體中，有時(shí)同一基因位點(diǎn)上的一個(gè)（對雜合子來說）或一對（對純合子來說）基因也可發(fā)生遺傳變異，從而產(chǎn)生變異的酶，出現(xiàn)群體中的遺傳多態(tài)。不同個(gè)體中這些遺傳變異的酶也屬于基因性同工酶。其在免疫學(xué)上常有交叉反應(yīng)。
由同一基因轉(zhuǎn)錄出前體核糖核酸（前體RNA），經(jīng)過不同的加工剪接過程而生成多種不同的mRNA，再轉(zhuǎn)譯出多種肽鏈，從而組成同工酶。這類同工酶因發(fā)現(xiàn)較晚，在國際上尚無統(tǒng)一命名，彼此間也有交叉免疫。
2、次生同工酶或轉(zhuǎn)譯后同工酶：由同一基因、同一mRNA轉(zhuǎn)譯生成原始的酶蛋白，再經(jīng)過不同的化學(xué)修飾，如酰胺基水解、磷酸化、肽鏈斷裂、糖鏈上的糖基增減等形成不同結(jié)構(gòu)的酶蛋白，它們的免疫性往往相同。
國際生化協(xié)會(huì)命名委員會(huì)（CBN）建議只將原級同工酶列為同工酶，而將次生同工酶稱為共合酶，但不少生化學(xué)家還是把上述各類酶的不同結(jié)構(gòu)形式都包括在廣義的同工酶概念中。
功能
在動(dòng)、植物中，一種酶的同工酶在各組織、器官中的分布和含量不同，形成各組織特異的同工酶譜，叫做組織的多態(tài)性，體現(xiàn)各組織的特異功能。大多數(shù)基因性同工酶由于對底物親和力不同和受不同因素的調(diào)節(jié)，常表現(xiàn)不同的生理功能，例如動(dòng)物肝臟的堿性磷酸酯酶和肝臟的排泄功能有關(guān)，而腸粘膜的堿性磷酸酯酶卻參與脂肪和鈣、磷的吸收。對LDH催化的可逆反應(yīng)，心肌中富含的LDH1及LDH2在體內(nèi)傾向于催化乳酸的脫氫，而骨骼肌中豐富的LDH4及LDH5則有利于丙酮酸還原而生成乳酸。所以同工酶只是做相同的“工作”（即催化同一個(gè)反應(yīng)），卻不一定有相同的功能?！ ?/p>
應(yīng)用
在生物學(xué)中，同工酶可用于研究物種進(jìn)化、遺傳變異、雜交育種和個(gè)體發(fā)育、組織分化等。例如最原始的脊椎動(dòng)物七鰓鰻（Lamprey）只有一種LDH肽鏈，進(jìn)化到較高級的魚類才有A、B兩類肽鏈。又如通過對地理分布不同的物種間某一同工酶譜的普查可以推測物種的地理來源。動(dòng)、植物的遺傳變異可通過子代和親代同工酶譜的比較來鑒別。法醫(yī)學(xué)中也可用多種同工酶譜的分析來鑒定親子關(guān)系。細(xì)胞雜交或植物雜交育種后是否出現(xiàn)新品種也可用周工酶譜的比較來確定。在個(gè)體發(fā)育中，從胚胎到出生，再到成年，隨著組織的分化和發(fā)育，各種同工酶譜也有一個(gè)分化轉(zhuǎn)變的過程。某型同工酶在胚胎的大多數(shù)組織中出現(xiàn)，成為主要型式，稱為原始型同工酶。但出生后在某些組織中逐漸減少而被另一型同工酶取代，后者在胚胎組織中幾乎不存在或含量極微，只在分化成熟的少數(shù)組織中存在，稱為成年型同工酶。在植物的不同發(fā)育階段，同樣可見同工酶譜的相應(yīng)改變。
在醫(yī)學(xué)方面，同工酶是研究癌瘤發(fā)生的重要手段，癌瘤組織的同工酶譜常發(fā)生胚胎化現(xiàn)象，即合成過多的胎兒型同工酶。如果這些變化可反映到血清中，則可利用血清同工酶譜的改變來診斷癌瘤。此外。因同工酶譜有臟器特異性，故測定血清同工酶常可較特異地反映某一臟器的病變，如血清的LDH1（B4）或MB型肌酸激酶（CK-MB）增加是診斷心肌梗塞較特異的指標(biāo)，較測定血清LDH或肌酸激酶（CK）總活力更為可靠。
參看
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