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乳酸脫氫酶的分類與主要作用
閱讀：2460 發(fā)布時(shí)間：2022-7-8乳酸脫氫酶為含鋅離子的金屬蛋白，分子量為135-140kD，是糖無(wú)氧酵解及糖異生的重要酶系之一，可催化丙酸與L-乳酸之間的還原與氧化反應(yīng)，也可催化相關(guān)的α-酮酸。LDH廣泛存在于人體組織中，以腎臟含量最高，其次是心肌和骨肌。紅細(xì)胞內(nèi)LDH約為正常血清的100倍。
分類介紹
根據(jù)結(jié)合輔酶的不同，微生物體一般包含兩種乳酸脫氫酶，NAD-依賴型乳酸脫氫酶（NAD-dependent lactate dehydrogenases，nLDHs）和NAD-非依賴型乳酸脫氫酶（NAD-independent lactate dehydrogenases，iLDHs）兩大類。NAD-非依賴型乳酸脫氫酶，也被稱作呼吸鏈乳酸脫氫酶，在微生物體內(nèi)通常被認(rèn)為是負(fù)責(zé)乳酸氧化的酶類。它們編碼的基因與乳酸利用相關(guān)的乳酸透性酶和調(diào)節(jié)蛋白編碼的基因較近。相較于NAD-非依賴型乳酸脫氫酶，NAD-依賴型乳酸脫氫酶分布范圍更廣泛，在人體、動(dòng)物以及微生物中都普遍存在。在微生物中，NAD-依賴型乳酸脫氫酶存在于其細(xì)胞質(zhì)中，體外實(shí)驗(yàn)證實(shí)：NAD-依賴型乳酸脫氫酶能夠以NADH為輔因子催化丙酮酸還原生成乳酸，并且氧化NADH為NAD+，同時(shí)該酶在特定的條件下可以催化逆反應(yīng)的進(jìn)行，但是活力非常弱，不容易檢測(cè)。一般說(shuō)來(lái)，與NAD-依賴型乳酸脫氫酶以NADH為輔因子不同的是NAD-非依賴型乳酸脫氫酶主要利用黃素。NAD-依賴型乳酸脫氫酶也可以在體內(nèi)催化乳酸的氧化，但體外實(shí)驗(yàn)可能需要較高的pH和底物濃度。
按其催化底物的構(gòu)型不同，NAD-依賴型乳酸脫氫酶可以分為NAD依賴型-L-乳酸脫氫酶（L-NAD-依賴型乳酸脫氫酶）和NAD依賴型-D-乳酸脫氫酶（D-NAD-依賴型乳酸脫氫酶）兩大類，分別催化丙酮酸合成L-乳酸和D-乳酸。研究表明，雖然L-NAD-依賴型乳酸脫氫酶和D-NAD-依賴型乳酸脫氫酶均催化丙酮酸合成乳酸，但二者的基因序列不具有相似性或一致性。已知的不同乳桿菌的D-NAD-依賴型乳酸脫氫酶之間存在40%～50%的氨基酸同源性，而D-NAD-依賴型乳酸脫氫酶和L-NAD-依賴型乳酸脫氫酶之間則只存在10%左右的同源性，表明兩種脫氫酶分別由兩個(gè)*不相關(guān)的家族進(jìn)化而來(lái)。不僅如此，酶之間的差異也表現(xiàn)在動(dòng)力學(xué)參數(shù)差異明顯，比如，兩者催化反應(yīng)的反應(yīng)常數(shù)kcat和米氏常數(shù)Km不同。
根據(jù)天然電子受體的不同，可以將NAD-非依賴型乳酸脫氫酶分為三類。第一類為膜蛋白，利用膜醌類作為外部的電子受體；第二類直接利用O2作為電子受體，根據(jù)氧化終產(chǎn)物的不同，又將其細(xì)分為乳酸氧化酶（Lactate oxidase，LOX）和乳酸單氧酶（Lactate monooxygenases，LMO），其中前者產(chǎn)生丙酮酸和H2O2，而后者產(chǎn)生乙酸、CO2和H2O；第三類是硫胺b2（flavocytochrome b2），存在于真菌中，它天然的電子受體為細(xì)胞.色素c。大多數(shù)L-NAD-非依賴型乳酸脫氫酶屬于α-羥酸氧化黃素蛋白家族，利用還原型黃素單核苷酸（Flavin mononuleotide，F(xiàn)MN），而所有的D-NAD-非依賴型乳酸脫氫酶均可利用黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD）作為電子受體，而不是FMN，它們具有FAD結(jié)合的氧化還原酶/轉(zhuǎn)移酶4的家族特征。此外，D-NAD-非依賴型乳酸脫氫酶還可以利用醌類或細(xì)胞.色素.c作為電子受體，但是迄今為止，還沒有D-NAD-非依賴型乳酸脫氫酶直接利用O2的相關(guān)報(bào)道。Wolin的研究表明，一些鏈球菌LDHs的催化活性絕對(duì)依賴于果糖-1，6-二磷酸（Fructose-1，6-Diphosphate，F(xiàn)DP）。其他鏈球菌、雙歧桿菌屬的所有種、干酪乳桿菌和木糖乳桿菌等都發(fā)現(xiàn)了相似的NAD-非依賴型乳酸脫氫酶。
主要作用
乳酸脫氫酶是微生物中催化苯丙.酮酸生成苯乳酸（phenyllactic acid，PLA，C9H10O3，也稱2-羥基-3-苯基丙酸）的一類關(guān)鍵酶。乳酸脫氫酶是生物體內(nèi)糖酵解途徑中一種至關(guān)重要的氧化還原酶，能可逆地催化乳酸氧化為丙酮酸，該催化反應(yīng)是無(wú)氧糖酵解的最終產(chǎn)物。乳酸脫氫酶主要存在于心肌、肝、腎、骨骼肌或肺等動(dòng)物組織中。乳酸脫氫酶測(cè)定常用于診斷心肌梗死、肝病和某些惡性腫瘤。