同工酶1.定义:不同种类、不同器官、不同组织来源的酶可作用于同一底物,催化相同的化学 反应,但其结构和性质可不尽相同。 2.普遍性:在生物界广泛存在,50%以上的酶分子发现有同工酶。 最常见的同工酶有乳酸脱氢酶(LDH)、醇脱氢酶(ADH)、己糖激酶(HK)、碳酸酐酶 (CA)、3-磷酸甘油酸脱氢酶(GDD)、醛缩酶(ALD)、磷酸果糖激酶(PFK)、丙酮酸激酶 (PK)、肌酸激酶(CK)、谷丙转氨酶(GPT)、酸性磷酸酶(ACP)、谷草转氨酶(GOT)、 超氧化物歧化酶(SOD)、苹果酸脱氢酶(MDH)等。 3.分类命名 按电泳迁移率 如LDH同工酶,按向阳极方向速率差异可分为5种,即:B4、B3A1、 B2A2、B1A3、A4,故可分别称其为:LDH1…DH5 根据组织分布 如心肌LDH、脑LDH、肌酸磷酸激酶(CPK)、鼠脑醛缩酶(ALD)、鼠 肾丙酮酸激酶(PK)等 动力学判断法及结构判断法 类似于血红蛋白的命名法,实施比较困难,只有少数酶 可行。 4.同工酶的结构基础 同工酶之所以能催化相同反应是因为其结构、尤其是活性中心有类同之处。而它们所以 存在着物理特性、催化性质及免疫特异性上的区别,主要是由于分子组成和结构上有一定差别。 (1)一级结构上的差异: 分子量不同,氨基酸组成相差很大; 分子量接近,但氨 基酸组成及水解图谱不同; 分子量接近,氨基酸组成类似,水解图谱接近,但免疫性质不 (2)构像变化造成同工酶的差异同工酶的互变(interconvertibleisozyme);原级同工酶(primary isozyme);次级 同工酶(secondary isozyme);同工酶与别构酶(allostericisozyme) 5.同工酶的形式 蛋白质三级结构——亚基(Subunit) (1)亚单位学说 亚单位学说认为:“同工酶是由亚基按不同的相互结合方式组成的两种或两种以上的 LDH由A、B两种亚基组成,这两种亚基通过杂交为四聚体时可以有五种组成方式。Harris曾统计了百余种同工酶,发现单亚基占30%,多亚基占70%,在多亚基中,双亚 基的最多,占43%、四亚基的占24%、三亚基的占4%(三亚基的只发现一种,即嘌呤核苷酸 磷酸化酶)。 亚基在聚合成酶分子过程中可以因聚合度不同而形成各种同工酶。 (2)组成多肽的氨基酸不同 在一级结构上有差异。以GOT(谷草转氨酶)为例,分子量10万左右,指纹图谱相差很 大,胞浆GOT N-端为Ala,线粒体GOT N-端为Ser。 也可以相差很小,如G-6-P脱氢酶,美国人群普查发现黑人该酶电泳速率较其他人快, 细分析B亚基一Asn被Asp代替,相差仅一个酰胺。 (3)酶空间构像的差异 酶的多肽链在折叠弯曲形成二、三级结构时,不是杂乱无章的,而是遵循量子力学的规 律形成一定的空间构像,此时有可能形成不止一种稳定的构像。不同构像的酶暴露在外表的氨 基酸残基不同,可能导致其理化性质的差异,有人用此理论来解释苹果酸脱氢酶(MD)同工酶 形成的原因。 6.同工酶亚基的杂交 同工酶的亚基在一定条件下能解聚为单体,又能在一定条件下重新聚合或重组成新的杂 (1)体外杂交在高离子强度的介质中反复冻融或调节介质的pH值可使同工酶的纯聚体解聚成单体,并 再重组成杂交体。因亚基的重组是随机的,故重组后生成同工酶的数目(包括原来的纯聚体在 内)应符合随机分配的数学公式,即。 式中n为每一酶分子的亚基数,s 为可杂交的亚基种类数。例如某一种酶为四聚体,有三种不同的亚基均能杂交,则杂交后应形 成(4+3-1)!/4 !