酶在医学方面的应用
酶工程技术在制药中的应用研究
酶工程技术在制药中的应用研究随着医学的不断发展，药物的研制也日益提高了人类的健康水平，其中酶工程技术在制药中起到了重要的作用。
本文将围绕酶工程技术在制药中的应用展开论述。
一、酶工程技术简介酶是一种生物催化剂，能够在体内促进反应的进行。
而酶工程技术则是指利用现代分子生物学和遗传工程的方法，对酶进行设计、改造、合成和利用的技术。
酶工程技术的出现，为制药行业带来了新的机遇和挑战。
二、酶工程技术在制药中的应用1. 酶制药酶制药是利用酶在体外合成药物或对药物进行标记的一种方法。
由于酶具有高效、选择性强、对环境友好等特点，因此在制药中被广泛应用。
举例来说，酶可以在体外合成抗癌药物、维生素、抗生素等有效成分，也可以对药物进行放射性标记，在体内追踪药物的分布和代谢过程。
2. 酶工程技术在酶药物研制中的应用酶药物是指利用特定酶来治疗疾病的药物，在制药中具有广泛的应用前景。
随着酶工程技术不断发展，越来越多的酶药物被开发出来。
例如，利用酶切割蛋白质能够治疗关节炎和癌症等疾病，在新药研究中扮演了重要的角色。
3. 酶反应过程中的控制与优化在酶反应过程中，酶的性质和反应条件等都会对反应过程产生影响，因此需要对反应过程进行控制和优化。
酶工程技术可以通过改变酶的性质或设计特殊的反应条件，来优化酶反应过程，提高反应效率和质量。
例如，利用反应工程学方法，可以对pH、温度、底物浓度等因素进行优化，从而提高酶反应的产率和效率。
4. 酶工程技术在纯化和分离过程中的应用在药物的制备过程中，纯化和分离是非常关键的步骤，影响着药物的质量和产率。
酶工程技术可以将药物在分离过程中与特定酶结合，通过酶的特异性去除其他无关成分，从而达到提高药物纯度和分离效率的目的。
三、酶工程技术在制药中的应用前景随着现代医学的不断进步，药物的精细化和个性化成为制药行业的重要趋势。
酶作为一种天然催化剂，具有高效、安全、环保等优势，可以满足药物制备的高效性和精细化的要求，在药物研究和制备中的应用前景广阔。
酶在医学方面的应用PPT
酶活性异常与疾病关系研究
酶活性与疾病发生发展
研究发现在许多疾病中，特定酶的活性会发生异常变化，如 癌症、糖尿病、心血管疾病等。通过检测酶活性可以辅助疾 病的诊断和治疗。
酶多态性与疾病易感性
人类基因组中存在大量酶基因多态性，这些多态性可能导致 酶活性差异，从而影响个体对疾病的易感性。研究酶多态性 与疾病的关系有助于个体化医疗和精准治疗的发展。
瘤免疫应答。
酶在ICIs中的作用：某些酶类可 以调控免疫检查点分子的表达和 功能，从而影响T细胞的活性和
抗肿瘤效果。
针对这些关键酶的抑制剂或激活 剂可以作为潜在的免疫治疗策略， 与ICIs联合使用可能提高治疗效
果。
CRISPR-Cas9系统中核酸内切酶作用机制
CRISPR-Cas9是一种基于细菌免疫系统的基因编辑技术，通过靶向特定基因序列实现基因敲 除、插入或修复。
个体化用药指导
通过检测患者的基因型，可以预测其对特定药物的代谢能力和药效反应，从而为患者提供个性化的用 药建议，提高治疗效果并减少副作用。
04
酶在生物材料和组织工程 领域的应用
生物降解材料中酶的作用机制
酶催化生物降解材料
01
利用酶的催化作用，加速生物降解材料的分解过程，从而实现
对材料的可控降解。
仿生酶可用于药物合成、疾病诊断和治疗等领域，具有高效、专一 和可调控等优点。
仿生酶的未来发展
随着计算机模拟技术和基因编辑技术的不断发展，未来有望设计出 更加高效、具有多种催化功能的仿生酶。
05
酶在免疫治疗和基因编辑 中的应用
免疫检查点抑制剂中关键酶活性调控
免疫检查点抑制剂（ICIs）通过 阻断T细胞活化过程中的负调控 信号，恢复或增强T细胞的抗肿
酶在生物催化中的作用和应用
酶在生物催化中的作用和应用酶是一种特殊的蛋白质分子，具有催化生物反应的能力。
在生物体内，酶是调节代谢网络的关键因素之一，起着极为重要的作用。
除了在生物内部发挥作用外，酶还在口服药剂、食品加工、医学诊断、生态环境治理、能源生产等领域中广泛应用。
本文将详细探讨酶在生物催化中的作用和应用。
一、酶在生物催化中的作用生物催化是指利用微生物、酶等生物催化剂催化反应的过程。
酶在生物催化中因其催化效率高、选择性强，并能在温和条件下催化反应，因此成为生物催化中重要的催化剂。
酶催化反应的基本原理是将亲和性底物与酶结合形成底物-酶复合体，然后以底物-酶复合体作为反应物，催化化学反应，形成产物-酶复合体，最后将产物从酶分离出来，使酶回归到无底物-酶状态。
酶在生物催化中的作用主要表现在以下三个方面。
1、提高反应速率传统催化剂如金属催化剂等催化活性低、选择性差、催化剂使用后极难回收等不足，但酶可以在细胞内快速催化一系列反应，同时还具有高效催化、高度选择性、温和化条件、催化后再利用、无毒副作用等特点，因此在生物催化中受到广泛应用。
酶在生物催化中的主要作用是加速底物转化为产物的速率，提高反应速率。
2、增强可控性酶催化剂对底物选择性强，只催化特定底物的反应，可以有效减少副反应的发生，保持反应的可控性，使反应产物的纯度和产率高。
3、提高反应的特异性酶具有高度选择性，可以识别特定底物和触媒转化的特定反应类型，具有极高的催化效率和特异性，可以实现高纯度和高产量产物的定向合成。
二、酶催化技术在各领域的应用1、生物技术领域酶在生物技术中的应用表现在两个方面。
一是用于生物大分子的转化，如蛋白质分析、多肽合成等；二是用于生物小分子的转化，如生物能源生产、药物合成等。
酶催化的优点是选择性强，催化活性高，操作温和等。
2、医学诊断酶在医学诊断领域的应用主要体现在酶促免疫测定法（ELISA）和酶促反应测定法（PCR）等技术中。
ELISA是一种基于酶反应的诊断技术，广泛用于检测人体内某些蛋白的含量。
酶在医学方面的应用课件
动物酶
由动物组织提取的酶，具有高活性 、高稳定性等优点。
酶的分类及命名
水解酶类
氧化还原酶类
如淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等，用于水解相 应的底物。
如过氧化氢酶、氧化酶等，用于催化氧化还 原反应。
转移酶类
裂合酶类
如激酶、磷酸酶等，用于转移磷酸基团或氨 基等基团。
如合成酶、裂解酶等，用于合成或裂解相应 的底物。
学领域中的应用。
对未来酶在医学领域应用的展望
新的酶的生产和应 用
展望了未来新的酶的生产技术和 应用领域，包括基于蛋白质组学 的酶的发现和基于代谢组学的酶 的应用等。
酶在个性化医疗和 精准医疗中的应用
探讨了酶在个性化医疗和精准医 疗中的应用前景，包括基于酶的 生物传感器在医学检测中的应用 和基于酶的药物在肿瘤治疗中的 应用等。
药物制备
利用酶促反应高效、环保 的优势，制备结构复杂、 手性药物等。
04
酶工程的发展及前景
酶工程的发展历程
20世纪初的酶制剂生产
这一阶段主要涉及从动植物和微生物中提取和纯化酶制剂，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等。
20世纪中期的化学修饰
这一阶段主要是通过化学手段对酶进行修饰，以提高其稳定性和催化效率，如通过乙二醇保护法对胰蛋白酶进行修饰。
06
实际案例分享
应用案例一
总结词
灵敏度高、检测速度快、操作简便
详细描述
基于酶的生物传感器在医学检测中具有广泛应用，其原理是利用酶与底物反应过程中产生的电信号，通过检测 电信号的变化，实现对某种特定物质的定量或定性检测。与传统的化学检测方法相比，基于酶的生物传感器具 有更高的灵敏度和更快的检测速度，同时操作也更加简便，适合于临床快速检测和实时监测。
酶与医学的关系
肝实质疾患
心肌梗塞、肝实质疾患 有机磷中毒 心肌疾患、肝实质疾患 胰腺疾病 骨病、肝胆疾患 胰腺疾病 心肌梗塞、肌肉疾患 肌肉疾病 前列腺癌、骨病 肝实质病变、酒精中毒 肝胆疾患 肝实质病变
（三）酶与疾病的治疗
替代治疗：消化不良--胃酶、胰酶
抗菌治疗：磺胺药——二氢叶酸合成酶、氯霉 素——转肽酶
水解酶
EC3.4.21.4 丝氨酸蛋白酶
水解肽键
entry 第四
酶促反应动力学
底物浓度、酶浓度、温度、PH、抑制剂、激活剂 Km意义、最适温度、最适PH、可逆性抑制剂的作用特点
酶的调节
活性调节：变构调节、共价修饰、酶原激活 含量调节：合成、降解
掌握：
1、结构特点
组成：全酶； 结构特点：活性中心 酶促反应的特点；高效的机理 调节酶：变构酶；同工酶；酶原激活
①反应类型，如转氨酶，脱氢酶
②底物＋反应类型，如乳酸脱氢酶，谷丙转氨酶 等。
③在上述命名基础上再加上酶的来源和酶的其它 特点，例如胃蛋白酶，碱性磷酸酶和酸性磷酸酶
酶的系统命名法
Enzyme Commission (EC) 提出的系统 命名法的原则是以酶催化的整体反应为基础 的。
如天冬氨酸转氨酶的系统命名是L-天冬氨酸：α-酮戊二 酸氨基转移酶。
天冬氨酸转氨酶 （谷草转氨酶）
α-酮戊二酸+天冬氨酸
谷氨酸+草酰乙酸
酶的分类
• 氧化还原酶Oxidoreductases (EC Class 1) – Transfer electrons (RedOx reactions)
• 转移酶Transferases
(EC Class 2)
– Transfer functional groups between molecules
酶工程在生物化学中的应用
酶工程在生物化学中的应用酶工程是生物化学中一个非常重要的领域，它主要涉及酶与其他分子间的相互作用和转化过程，以及如何利用这种相互作用来实现特定的化学反应。
酶工程在许多方面都有着广泛的应用，从医学和食品工业到环境保护和能源生产。
在本文中，我们将重点介绍酶工程在生物化学中的应用以及其在产业上的潜力。
一、酶的功能和特性酶是一类高度专一性的蛋白质，它们通过催化生化反应来加速化学过程的速度。
酶的催化能力是由它们的空间结构所确定的，这使得酶与反应物发生高度特定的相互作用，从而只催化特定的化学反应。
酶在生物化学中的应用基于这种高度专一性，因为在特定条件下，酶可以选择性地催化目标反应物，而不改变其他反应物的状态。
二、生物酶在医学中的应用酶是一种独特的生物大分子，具有非常广泛的应用。
以酶在医学中的应用为例，酶可以被用来制造和诊断药物。
比如，在制造药物时，酶可以被用来加速化学反应，从而减少生产时间和成本。
此外，酶也可以被用来检测人体内的生化过程，例如肝、胰或心肌组织损伤，这些酶在身体中超量产生，并通过血液循环而被输送到其他器官。
因此，酶的检测可以帮助医生诊断疾病并选择治疗方案。
三、酶工程在食品工业中的应用酶工程也有着广泛的应用于食品工业中，尤其是在面包、啤酒、葡萄酒等发酵工艺中。
这些工艺中用的酵母，往往也需要酶来帮助它们完成发酵过程。
酶工程帮助食品加工商更好地控制食品的质量和味道，同时减少制造成本，提高生产效率。
四、酶工程在环境保护中的应用酶工程也有广泛的应用于环境保护领域。
例如，酶可以被用来降解有毒废物，减少它们对环境的影响。
另外，酶还可以被用来处理污水，从而减少水污染的风险。
此外，酶工程还可以帮助开发出更多的生物资源，以便于更可持续的人类活动。
五、酶工程在能源生产中的应用酶工程可以帮助生产出更好的生物燃料和更高效的能源解决方案。
其中一个很好的例子就是生物柴油的生产。
酶可以被用来加速生物柴油的制造过程，并增强它的性能，这可以减少化石燃料的使用，从而减少对环境的影响。
固定化酶技术在医疗和环境中的应用
固定化酶技术在医疗和环境中的应用酶是一种生物催化剂，能够催化生物化学反应。
在许多生物工艺和工业生产中，酶已经成为不可或缺的工具。
最近，固定化酶技术也逐渐在医疗和环境中广泛应用。
一、固定化酶技术是什么固定化酶技术的基本思想是将酶固定在一定的载体上，使得酶能够长时间稳定地保存在固定状态下，并能够在环境中起到合适的催化作用。
这种技术以酶的活性稳定性和生物相容性能力作为关键指标，以聚合物材料、微生物或生物大分子材料为载体，利用化学或物理交联的方法将酶硬化在载体中，从而形成固定化的酶催化剂。
二、固定化酶技术在医疗中的应用固定化酶技术在医疗领域中有着广泛的应用。
如近年来广泛用于医疗检测中的糖尿病检测。
糖尿病是一种常见的代谢性疾病，目前以测定人体血液中的葡萄糖含量为常规诊断方法。
固定化酶技术可以将酶嵌入生物传感器中，将它们固定到微小的芯片上，作为一种“传感器”来检测葡萄糖。
这使得检测更加简便、快捷、准确。
同时，固定化酶技术还被广泛应用于脂肪肝和心血管疾病的检测中，使得医学检查和诊断更加科学和精确。
三、固定化酶技术在环境中的应用除了医疗领域，固定化酶技术在环境保护中也有广泛的应用。
例如，我们可以利用过硫酸盐法固定化酶来处理环境污染中的水质问题。
对于一些环境中存在的有机物，通过将其与固定化酶进行作用，能够有效地去除水质中的有机污染物，同时避免了传统化学法对环境的影响和损害，有机地促进了水质的净化和环境的保护。
四、前景展望固定化酶技术在医疗和环境中已经取得了一定的成果。
人们已经发现了很多潜在的应用，但也面临着一些困难和挑战。
例如酶质稳定性、载体材料的选择和制备等问题。
但随着科技的不断进步和经验的不断积累，这些困难将逐步得到解决，固定化酶技术的应用前景非常广阔，这将使得我们在医疗治疗和环境保护方面有更加优秀的选择和手段，让我们生活得更加健康、环境更加清洁和美丽。
酶在生物医学中的应用
酶在生物医学中的应用酶是一种能够催化化学反应，加速生物体代谢的生物催化剂，它在生物医学领域中具有重要的应用价值。
本文将探讨酶在生物医学中的应用，包括其在医疗、生命科学和环境保护领域的应用。
一、酶在医疗领域的应用酶在医疗领域中的应用非常广泛。
在临床检测中，酶可以用于检测各种疾病的标志物，例如血糖酸激酶可以用于检测糖尿病，肝脏酶可以用于检测肝脏疾病。
此外，酶还可以用于制药工艺中的药物合成和纯化。
例如，青霉素合成的过程中需要用到酶催化反应，酶稳定性和高催化效率使得它在药物合成中得到广泛应用。
二、酶在生命科学领域的应用在生命科学领域中，酶的应用主要体现在分子生物学、基因工程和蛋白质工程等方面。
在分子生物学中，酶可以用于DNA重组和测序等技术中。
例如，限制性内切酶可以用于切割DNA分子，DNA聚合酶可以用于扩增DNA分子，并且聚合酶链反应（PCR）还可以用于DNA的快速扩增。
在基因工程领域中，酶可以用于构建基因表达系统以及基因克隆。
例如，质粒DNA构建中常用的限制性内切酶可以用于切割DNA分子，以便于进行基因表达和转染，通过酶切解决DNA片段的缺口或者黏合，最终实现基因水平的操作。
在蛋白质工程领域中，酶可以被用来改变蛋白质的结构和功能。
例如，蛋白质合成的过程中，特定的酶可以被用来抽取蛋白质的特定区域或是降解特定部分，从而得到定制化的蛋白质。
三、酶在环境保护领域的应用在环境保护领域中，酶的应用主要是利用酶的稳定性和催化效率，将废水处理成为可回收利用的水资源。
酶可以被使用在制浆造纸、纺织、印染、食品加工和医药制品等行业的废水处理中。
酶对环境的破坏性比化学物质要少，同时处理效率高、成本低，因此它是一种比较理想的环保技术手段。
但是，由于酶在生态系统中的作用机制还存在待扩充和深入研究，因此需要在应用中谨慎考虑。
综上所述，酶在生物医学领域中的应用可谓丰富多样，从医疗、生命科学到环保技术，都能够看到它的身影。
然而，酶应用的研究和实践仍然需要在科技创新和加强交流等方面取得更多的突破和进步，以满足人们对医疗、生命科学和环保技术的不断需求。
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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。
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1. 酪氨酸酶缺陷——白化病
皮肤乳白色，毛发 淡黄或银白色，瞳 孔淡红，虹膜淡灰 或淡红，半透明视 网膜缺乏色素。
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2. 胱硫醚合成酶缺陷——同型胱氨酸尿症
多发性血栓形成，晶 体脱位，身体瘦长， 蜘蛛样指（趾），轻 中度智力低下。
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用酶作为诊断试剂资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
酶
测定的物质 用 途
葡萄糖氧化酶
葡萄糖
葡萄糖氧化酶+过氧化 物酶
尿素酶
葡萄糖 尿素
谷氨酰胺酶
谷氨酰胺
胆固醇氧化酶
胆固醇
DNA聚合酶
基因
测定血糖、尿糖，诊断糖尿 病
测定血糖、尿糖，诊断糖尿 病
测定血液、尿液中尿素的量， 诊断肝脏、肾脏病变
测定脑脊液中谷氨酰胺的量， 诊断肝昏迷、肝硬化
方法，称为酶的诊断。 • 2、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。
酶作为诊断指标
酶 淀粉酶(AMS) 胆碱酯酶 酸性磷酸酶(ACP) 碱性磷酸酶(ALP) 谷丙/谷草转氨酶 γ-谷氨酰转肽酶 醛縮酶 胃蛋白酶 磷酸葡糖变位酶 乳酸脱氢酶(LDH) 端粒酶 山梨醇脱氢酶（SDH） 脂肪酶(LPS) 肌酸磷酸激酶（CK） α－羟基丁酸脱氢酶 磷酸己糖异构酶 鸟氨酸氨基甲酰转移酶(OCT) 乳酸脱氢酶同工酶
• 药用酶用酶来治疗疾病最早是以淀粉酶为 代表的各类口服消化用酶。
• 1952年，Innerfield将结晶胰蛋白酶静脉 注射治疗脉管炎获得成功。
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栓溶酶类与心血管疾病
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溶菌酶
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凝血酶
酶在疾病治疗方面的应用 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
葡萄糖氧化酶
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疾病与酶活力变化 胰脏疾病，肾脏疾病时升高；肝病时下降 肝病、肝硬化、有机磷中毒、风湿等，活力下降 前列腺癌、肝炎、红血球病变时，活力升高 佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺亢进，活力升高；软骨发育不全，活力下降 肝病、心肌梗塞等，活力升高 原/继发性肝癌，活力200U以上，阻塞性黄疸、肝硬化、胆道癌等，血清酶活升高 急性传染性肝炎、心肌梗塞，血清中酶活力显著升高 胃癌，活力升高；十二指肠溃疡，活力下降 肝炎、癌症，活力升高 肝癌、急性肝炎、心肌梗塞，活力显著升高；肝硬化，活力正常 癌细胞中含有端粒酶，正常体细胞内没有端粒酶活性 急性肝炎，活力显著提高 急性胰腺炎，活力明显增高，胰腺癌、胆管炎患者，活力升高 心肌梗塞，活力显著升高；肌炎、肌肉创伤，活力升高 心肌梗塞、心肌炎，活力增高 急性肝炎，活力极度升高；心肌梗塞、急性肾炎，脑溢血，活力明显升高 急性肝炎，活力急速增高；肝癌，活力明显升高 心肌梗塞、恶性贫血，白血病、肌肉萎缩，白血病、淋巴肉瘤、肺癌，转移性肝癌、 结肠癌，肝炎、原发性肝癌、脂肪肝、LDH4增高 测定血糖含量，诊断糖尿病
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主要内容
• 1.前言 • 2.酶与某些疾病的发生 • 3.酶用于疾病诊断 • 4.酶用于疾病治疗 • 5.酶固定化用于新型药物设计
和药物筛选 • 6.总结
前言
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现代分子生物学认为生物活动的正常进行都 依赖于机体内部生化反应的平衡和稳定，这种 复杂而有序的生化反应需要酶来催化调节，以 控制体内代谢的正常进行。
因此，一旦疾病发生，究其根本原因都与酶 有直接或间接的关系。机体内部发生的疾病， 往往由于酶的功能失调，把酶作为药物，补充 酶的不足，或调整酶的作用，可以达到治疗的 目的；在某些疾病中个别酶过表达，这些酶可 以作为治疗的靶标。
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一、酶与某些疾病的发生
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测定胆固醇含量，诊断高血 脂等
通过基因扩增，基因测序， 诊断基因变异、检测癌基因
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体检表中有关酶的选项
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三、酶与疾病治疗
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酶用于治疗疾病的发展历史
• 春秋战国时期已知用麴（曲）治疗消化不 良的疾病。
治疗消化不良，食欲不振 治疗消化不良，食欲不振 治疗各种细菌性和病毒性疾病 治疗心肌梗塞，结膜下出血，黄斑部出血 治疗血栓性静脉炎，咳痰，血肿，下出血，骨折 治疗青霉素引起的变态反应 治疗白血病 预防辐射损伤，治疗红斑狼疮，皮肌炎，结肠炎 治疗各种出血病 分解胶原，消炎，化脓，脱痂，治疗溃疡 预防龋齿 治疗皮肤病，支气管炎，气喘 溶血栓 治疗动脉硬化，降血脂 抗感染，祛痰，治肝癌 治疗痛风
3. 苯丙氨酸羟化酶缺陷——苯丙酮酸尿症
智力低下，60%患 儿有脑电图异常， 头发细黄，皮肤色 淡和虹膜淡黄色， 惊厥，尿有“发霉” 臭味或鼠尿味。
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二、酶与疾病诊断
酶在疾病诊断方面的应用 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
• 1、酶的诊断 • 根据体内原有酶活力的变化来诊断疾病的
酶
途
淀粉酶
胰脏、麦芽、微生物
治疗消化不良，食欲不振
蛋白酶
胰脏、胃、植物、微生物 治疗消化不良，食欲不振，消炎，消肿，创愈，降压
脂肪酶 纤维素酶 溶菌酶 尿激酶 链激酶 青霉素酶 L-天冬酰胺酶 超氧化物歧化酶 凝血酶 胶原酶 右旋糖酐酶 胆碱酯酶 溶纤酶 弹性蛋白酶 核糖核酸酶 尿酸酶
胰脏、微生物 霉菌 蛋清、细菌 人尿 链球菌 蜡状芽孢杆菌 大肠杆菌 微生物，植物，动物 动物，蛇，细菌，酵母等 细菌 微生物 细菌 蚯蚓 胰脏 胰脏 牛肾