同工酶

在生物化学中，同工酶（也称为同工酶或更普遍地称为酶的多种形式）是氨基酸序列不同但催化相同化学反应的酶。 同工酶通常具有不同的动力学参数，或者受到不同的调节。 它们允许微调新陈代谢以满足给定组织或发育阶段的特殊需要。

在许多情况下，同工酶由随时间而分化的同源基因编码。 严格地说，催化同一反应的具有不同氨基酸序列的酶，如果由不同基因编码，则称为同工酶；如果由同一基因的不同等位基因编码，则称为同种酶； 这两个术语经常互换使用。

该定义包括 (1) 酶变体，它们是不同基因的产物，因此代表不同的基因座（描述为同工酶）和 (2) 酶是同一基因的不同等位基因的产物（描述为同种酶）。

同工酶通常是基因复制的结果，但也可能来自多倍体化或核酸杂交。 随着进化时间的推移，如果新变体的功能与原始变体保持相同，那么随着突变的积累，一个或另一个变体很可能会丢失，从而产生假基因。 然而，如果突变没有立即阻止酶发挥作用，而是改变了它的功能或其表达模式，那么这两个变体可能都受到自然选择的青睐，并变得专门用于不同的功能。 例如，它们可能在不同的发育阶段或不同的组织中表达。

与任何其他新突变一样，新同种酶可能会发生三种情况：

• 新等位基因很可能是无功能的——在这种情况下，它可能会导致低适应性并通过自然选择从种群中移除。
• 或者，如果发生变化的氨基酸残基位于酶的相对不重要的部分（例如，距离活性位点很远），则突变可能是选择性中性的并且会发生遗传漂变。
• 在极少数情况下，突变可能会产生一种更有效的酶，或者可以催化略有不同的化学反应的酶，在这种情况下，突变可能会导致适应性增加，并受到自然选择的青睐。

同工酶的一个例子是葡糖激酶，它是己糖激酶的一种变体，它不受 6-磷酸葡萄糖的抑制。 其不同的调节特性和对葡萄糖的较低亲和力（与其他己糖激酶相比）使其能够在特定器官的细胞中发挥不同的功能，例如控制胰腺 β 细胞释放胰岛素，或启动肝细胞糖原合成 . 这两个过程必须仅在葡萄糖丰富时发生。

1.) 乳酸脱氢酶是由两个不同的亚基组成的四聚体，即 H 型和 M 型。 这些根据组织以不同的组合组合：

2.) 肌酸磷酸激酶的同工酶：肌酸激酶 (CK) 或肌酸磷酸激酶 (CPK) 催化磷酸肌酸向肌酸的相互转化。

CPK 存在于 3 种同工酶中。 每个同工酶都是 2 个亚基 M（肌肉）、B（脑）或两者的二聚体

3.) 碱性磷酸酶的同工酶：已鉴定出六种同工酶。 酶是单体，同工酶因碳水化合物含量（唾液酸残基）的不同而不同。 最重要的 ALP 同工酶是 α1-ALP、α2-热不稳定 ALP、α2-热稳定 ALP、前-β ALP 和 γ-ALP。 α2 不耐热 ALP 的增加表明肝炎，而前 β ALP 表明骨病。

同工酶（和同种酶）是同一种酶的变体。 除非它们的生化特性相同，例如它们的底物和酶动力学，否则它们可以通过生化测定来区分。 然而，这种差异通常是微妙的，特别是在通常是中性变体的同位素酶之间。 这种微妙之处是意料之中的，因为两种在功能上有显着差异的酶不太可能被鉴定为同工酶。

虽然同工酶在功能上可能几乎相同，但它们可能在其他方面有所不同。 特别是，改变酶电荷的氨基酸取代很容易通过凝胶电泳鉴定，这构成了使用同工酶作为分子标记的基础。 为了识别同工酶，粗蛋白提取物是通过用提取物研磨动物或植物组织制成的。