鱼类同工酶谱分析(上)

２中国胭脂鱼 （ ｙｏｙｒｎｓ ａｉ ｓ ・ Ｍ ｚｃｐｉｕ ａｉｔ ｕ）的苹果 ｓ ｃ
酸 脱氢酶 （ Ｄ Ｍ Ｈ， １１３） 为 １ １ ．．７ ． 个位点 控 制 ，２ 个 等位基因编 码的二聚体 酶 ，其 酶谱 有 １ ３ 或 条酶 带的
３种 表 现 型 ， （ ７ ０ “图 ）
带有杂种带之称。如果为三聚体酶，杂合子有４ 条酶 带， 四聚休的杂合子则为５ 条酶带。其余依此类推川， （ ） 图６一
ａ ｓ
Ｅ 一 ｂｂ ａｂ Ｓ２ ＇’ ＇’ ａａ ＇ ＇
Ｅ 一 ａ Ｓ３ ＇＂ ａｂ ａ ＇＇ ｂｂ ＇＂
ａ ＇＇ ａｂ ｂｂ ａ ＇’ ＇‘
ｂｂ ＇＂ ａ ＂＂ ａａ ｂ ＂＂
图， ３ 位点 ， 每位点 ２ 个等位 基因编码 的酶 谱模式图
粗 同时 都发生变异 ， 表现 型就有 朽 种之 多 （ ００ 表
情况下不表达。如圆口类七鳃鳗的乳酸脱氢酶（Ｄ Ｌ Ｈ， １１１２） ．． ７只有一个 “ ． 基因编码，有“ 全能基因” 之称，
到硬骨鱼 类才 由 ‘ ｂ 个基因 编码 ，可 用分 子杂交 及 两 及 免疫试 验证明 ｂ 因是 由 ａ 因复制 而 来 的。 后 基 基
１太湖新银鱼 （ ｅｓｌｎ ｔｉ二ｎｉ）的醋酶 ． Ｎ ｏａ ｘ ｈ。ｓ ａ ａ ｓ （Ｓ ３１１１由ａ ｂ 个等位基因编码。该种群酶 Ｅ ． ．．） 及 ２ ．
” １同聚 休数 二， ，为亚 基数‘。 一 ， ， ． ’ １图１ ２ ３ 的例子太湖 银鱼的 Ｅ ， ｃｎａ ． ，及 举 Ｓ Ｌ ａｉ的 ｕ Ａ Ｐ 及食蚊 鱼的 Ｇ Ｔ 均为单 体酶。 Ｃ Ｏ
酶谱较简单。 图１ 举的例子就是 １ 个位点控制，２ 个
等 位基 因编码 的单 体酶。如果是二 聚体酶 的话 ，酶谱 中 纯合子 “ 及 ｂ 与单体酶 一样为 １ ｂ 条酶 带 ，但杂 合 子 ａ为３ ｂ 条酶带 ， 比单体酶的杂 合子 多 １ 酶带 ，此 条
４１ ．
酶带 名
ａｓ
ｂ ｂ
ｃｃ
ｄｄ
ｅ已
丽不万蕊几了蕊甲厉下ｅ ｂ ａ ａ ａ ａ ｂ ｂ ｄ ｅ ｂ ｄ ｅ ｅ ｃ ｅ ｄ
图 ３ 食 蚊 鱼 的 ＧＯＴ 酶 谱 模式 图
酶带名
ａａ
ｂ ｂ
或
或
ａ ． ａ ＇
ｂ 匕． ’
Ｅ一 ａ Ｓ １ ｓ ａ ｂ ｂ ｂ
ａ ｓ ａ ｂ ｂ ｂ
纯 合子 （ ｏ ｏｙｏ ，均 为 １ Ｈ ｍ ｚｇｔ ） 条酶带 ，ａ 为 杂 Ｌ ６ 冬于 （ ｅｏｏｙｏ） Ｈ ｔｒｚｇｔ，为 ２ 条酶带（ Ｉ 图 ； ｏ
２Ｌ ｃｎａ（ ．ｕａｉ 美国鳞科鱼类的一个属） 的酸性磷酸
酶（Ｃ ， ．．） ，及ｃ Ａ Ｐ ３１３２ 由ａｂ ３ ． 个等位基因编码， 该
种群的酶谱应有ａ，ｂ ｃ， ， 及ｂ 等 ６ ａｂ， ａ ａ ｃ ｂ ｃ ｅ 种表现
型 ‘（ ２ ０ 弓图 ） ’
酶 带名
ａ改
酶的差异ｔ’。从分子遗传的角度来看，同工酶分子 ‘。 ，’
的基因编码 ，调控与 基因活动 的差异反 应 了 基 因 型
（ｅｔ ｅ ｇｎｙ ）与表现型 （ｈｎｔｐ） ｐ ｐｅｏｙｅ的相互关系１） １。同 ３
酶带名
ａａ
ｂ 卜
基 因的进 化与变异 更增加了酶 谱的复 杂性 ，如 由 召 及 ｂ 个基 因编码 的四聚 体 酶 Ｌ Ｈ 有 ａ， ， ， 两 Ｄ ｓ ａ ａ ， ， ， ｂ ｂ ａ，及 ｂ ５ 表现型 ；如果其 中 ‘ 成 。 或 ｂ 成 ｂ ， 种 变 ’ 变 ｂ， 此又能 杂交 ， ＇ 彼 则有 １ 种表现 型【 ’ 。 ｂ ５ ’ ； 及 两基 ‘若
面。 ａ ｓ ａ ｃ ａ ｂ ｂ ｂ 书 ｃ ｃ ａ ；
ｂｉ ｌ
ｑＣ
鱼类同工酶 非常复 杂 ，与多种 因素有关 。如 编码 的等位基 因（ ｌ ｌ 数 ， Ａｌ ｅ ｅ ） 控制酶的位 点 （ ｃｓ ， ｌ ｕ）数 组 ｏ 成酶 的亚基（ 多肤链） ，染 色体 倍性 及基 因调控等。 数 而且鱼类 同工酶 谱对电泳 时的实验 条件与操作 技术非 常 敏感 ，使研究 与分析起 来就更加 困难。决不 能单纯
ａ ｓ ａ ｂ ｂ ｂ
五 － ａ ＇ ’ ６ｂ Ｓ２ ａｂ ＇ ＇ ａ ＇＇
ａｂ ＇’ａａ ＇‘ｂｂ ＇＇
ｂｂ ＇＇ ＇＇ ＇’ａａ ａｂ
图 ４ 食蚊鱼 的 Ｅ 酶 谱模式图 Ｓ
酶 带名
ａ ａ
ｂｂ ａｓ ，
或
或
ｂ＇ ｂ＇ ａｓ ， ｂ七 ｙ
Ｅｓ １ ａ ｓ
ａ ｂ
ｂ ｂ
ａ ｂ
ｂ ｂ
单体酶 二聚 体酶
ｌ ｌｌ １ｌ ４ １ １ ３ ｌ０ ｌ２ ５ ２ ｌ ４
三聚体酶
四 聚体酶
ｌ０ ５ ５ ４
． ５异构酶 ６连接酶 ．
总 计
２８
４３
４
２ ４
ｌ
１０ ０
酶带名 单体酶
ａａ
酪带名
ａａ
ｂ ｂ
ａａ
ａｂ ｂｂ
二聚体酶
ａ ｂ ｂｂ ａ ３
三 聚体 酶
ａｂ Ｚ
ａＺ ｂ
图 ７ 中 国胭脂鱼 的 ＭＤ 酶谱 模式图 Ｈ 裹３ ２ 等位 基因编码的各类型 酶亚基结构
（ ５． 图 ）
三、组成酶亚墓数与酶谱的关系
一 个基 因编码 一个亚 基灯 多肤链 ） ，根据组 成亚基
数将酶分为单体酶（ ｎｍ ｒ与多聚体酶（ｏ ｍ ｒ． Ｍｏｏ ｅ） Ｐｌ ｅ） ｙ
多聚体酶又 有二聚休 酶（ ｉ ｅ）三 聚体酶 （ ｒ ｅ） Ｄｍ ｒ、 Ｔ ｉ ｒ， ｍ 四 聚体酶 （ ｅ ａ ｅ）及八聚体酶 （ ｃ ｍ ｒ Ｔｔｍ ｒ ｒ Ｏ ｔ ｅ）之分 ａ 单体 酶 占 ２％ ， 聚体酶 占 ４ ％， ８ 二 ３ 三聚 体酶 占 ４ ， 肠 四 聚体酶 占 ２％ ， ４ 八聚体酶 极少 ， 占 １ 仅 ％。故 多 聚体酶 占多数 ，其 中二聚体酶 与四聚体酶 占绝大 多数Ｌ吕 表 ’’ ，（
图 ２ ｕ ａ ｉ 的 ＡＣ 酶谱模式图 Ｌ ｃ ｎａ Ｐ
３ 食蚊鱼 （ ａ ｂｓ ）的谷氨 酸草酞乙酸转 氨酶 ． Ｇ ｍ ｕｉ ａ
（ Ｏ ， ６１１ Ｇ Ｔ ２ ．．）由ａ ｂ ｃ ｄ ． ， ， ， 及ｅ ５ 个等位基因编
码。 种 酶 有 ａ ｂ ｃ ｄ， ， ｄ ｅ 该 群的 谱应 ａ ｂ ｃ ｄ ｅｂａ ａ ｂ ， ， ， ｃ ， ， ｅ ａ ， ，
卜ａ ，
Ｌ ＤＨ．
ｂａ ，
ｂａ ，
ｂａ ，＇
１
ｂａ ， ｂｂａ ，＇ ｂ益 ｂａ ｂａ 二
ｌ ３ ３ １
一
一
ｂｂａ ，＇ ｂ玉 ｂａ ｂａ ， ｂａ ，＇ ｂｂａ ，＇＇ ｂ 头＇ ｂａ ６ａ ；＇
３ ３
１ １
３
３
｝
ｂａ ，，
１ ２ １
ｂ， ， ａ
ｂａ＇ ， ａ ｂａ ，； ｂ＇ ｂａ ，
ｂｂ ａ ＇ ａ＇
工 酶的研究 把宏观的遗传 现象联 系到微 观 的 分 子 水 平 ， 基因的产物认识 基因的 存在及表 达， 从 将基 因、 、 酶
性状与结构、 功能， 调控关系连在一起，可作为遗传生
化 指标【， ’ 已广泛 应用于 分子遗 传、 」 种群遗传 ，系统进 化 ，个体发 育，杂交育种 ，病理生 理及环 境保护等方
｝
１ ２ １ ２ ４ ２ １ ２ １ １
Ｌ ， ＤＨ
６ａ ，，
ｂａ＇ ，ａ ｂａ ，玉
６ａ ， ， ｂ ＇， ｂｓ
ｂａ 玉，
１ ２ １
６ ＇， ６ａ
ｂａ ； ，
ｂａ 玉ａ
６ａ ；； ｂ， ａ ｂ ，＇ ａ ａ ｂａ ａ飞
ｂ， ａ
３
３ １ １
Ｌ ＤＨ，
ｂ， ａ
ｂ， ａ ｂ ，＇ ａａ ｂａ ａ导
ｂ； ａ
ｂ ，ｅｃ ，ｅ ｄ 等 １种表现型 川（ ３０ ｄｂ，ｄｃ 及 ｅ ５ 图 ） 生物 在漫 长的系统发 育历程 中，基因也在不 断的 进 化与变 异。基 因最初 来 自一个“ 祖先 基因” ，经过突 变与 积累 ， 由于突 变与 自然 选择 ， 或 基因调 控发生 了改 变 ，亚基 的核昔 酸序列发 生了变异 ，复制成 另一 个基 因。基因调 控使 基因在某 种情况下 表达 ，而在另一种
２－ ）
１图 １ ． 举的太湖 新银鱼 Ｅ 是由 １ Ｓ 个位 点控制 ， ａ 及 ｂ 等位 基因编码 ，该种酶 的酶谱有 １ ２ ２个 － 条酶 带的 ３ 种表现型。
２食蚊鱼的 Ｅ ． Ｓ由２ 个位点控制，每个位点由 ‘
及 ｂ ２ 个等位基因编 码 ， 该种群的酶 谱有 ２ ４ － 条酶带 的９ 种表现型 川 （ ４． 图 ）
遗传
ＨＥ Ｅ Ｉ Ｓ ｅｊ ｇ １ （ ） １ ４ １９ Ｒ Ｄ ＴＡ （ ｉ ｎ ） ２ ：４ － ４ ２ Ｂ ｉ ４ ９
鱼 类 同 工 酶 谱 分 析 （ 上）
熊 全 沫
（ 武汉 大学生物系 ，３ ０２ ４ ０７）
同工酶的产生显然是由于生物进化过程中代谢的
适应。愈是关键 的代 谢调控酶 或愈与外界环境 密切相 关的酶 ， 同工酶也 愈普遍 ， 分子 类型也愈多〔。不 同的 ” 个体 ， 组织器官 ， 育阶段与外 界环境都可能产 生同工 发
１ ３
３
１
ｂａ ＇ ，
：
６； ａ
ｂａ ＇ ， ｂａａ ＇ ， ｂａ ； ＇ ａ ｂａ ＇玉
ａ．
３
多 １
ａ，
１ ４ ６ ４ １ ａ． １
１ ４ ‘ ４ １
ａａ ，＇
ａａ ，＇
ＬＤＨ，
ａ‘
ａａ ，玉
ａ吕， ａ弓
ａａ ＇玉 ａ， ａ ａ 二
组成酶 的亚基数愈多 ，酶谱就 愈复杂。 单体酶 的
此类推。可用公式表示：表现型＝。＋１异聚体数～ ，
谱 应有 ａ ， 及 ｂ 等 ３ 表现型。 其 中 ａ 及 ｂ 为 ａ ａ ｂ ｂ 种 ａ ｂ
来，９５ ｒ ｒ＇ １７ Ｗ ｉｔ １６ Ｍ ｋ ｔ３ ９３ ｔ＇ ａ ｅｔ， ｈ ｔ”发现硬骨鱼类的
Ｌ Ｈ 有１三 个基 因（ ） Ｄ ｝ Ｃ 编码 ， 首先是 在鱼类眼 中发现 ，
故有眼带之称。 ‘ 基因又是由ｂ 基因复制而来的「’ ”。
Ｘ ｏ ｇ ａ ｗ ｉ ｈ Ａｎ ｌｓｓ Ｉｏ ｙ ｉｎ Ｑ ｎ ｅ： ｅ ａｙｉ ｏ ｓｚ ｍｅ ｔ － ｕ Ｔ ｆ Ｐ ｔ ａｅ
ａ ｓ
ａ ｂ
ｂ ｂ
图 １ 太湖 新银鱼 的 Ｅ 酶 谱模式图 Ｓ
ｒｓ Ｆｓｅ （ ｎ ｉ ｉ ｓ ｎ ｈ １ ）
本文于 １９ 年 ６月 ２ ９０ １日收到。
二、控制酶的位点数与酶谱的关系
现已知道有相 当数量的酶 是多位 点控制 ，１ 位 个 点由 ２ 个等位基因编 码 ， ２ 个位 点则由 ４ 个等 位基 因 编 码。依此类推 ，控 制酶的位 点数愈多 ，酶 谱也 愈复
杂。如：
３由 ３ 点控制 ， ． 位 每个位 点 由 。 ｂ 个等位基因 与 ２ 编码 的酶谱就 更复杂 ， ３ 有 －６条酶带 的 ２ ７种表现型
单体 酶有 ２ 种表现 型， 聚体酶有 ３种表现 型。 二 如
３食蚊 鱼的异 柠檬酸脱氢酶 （Ｄ ， １４） ． Ｉ Ｈ Ｉ１ ２ 为 ． ．
４３
衰 ２ 各类酶亚甚 数的分布
酶， ｝ 类
１氧化还原酶 ． ２转换酶 ．
wenku.baidu.com３水解酶 ． ４裂解酶 ．
亚
基 多
数
（ ％） 聚 体 酶 八聚体酶
总 计
２４ １ ３１ ２８ ｌ３ ３ ｌ
认为１ 条酶带就代表 １ 个基因或 １ 个亚基。更不能简
单 地把多 １ 条酶 带或少 １ 条酶带来 作遗传 、分类进化 或雌雄鉴 别等的指标 ，必 需多因素 综合考 虑。现分 ５ 部分叙述如 下：
一、编码的等位墓因数与酶谱的关系
酶是 基因产物 ，由基 因编码 、 高等动 、 物行有性 植 繁殖均 为二 倍体 （ ｉｌ ｄ ，每个位点 由来 自父 母 Ｒ Ｄｐｏ ） ｉ 亲的两 个等位基因随机编码 。编码的基 因愈多 ，该种 群酶谱 的表现型也愈多。 如：
４２
衰 １ 器因 变异引 Ｌ Ｈ 亚蕃组成的 自 Ｄ 变异
酶 带名
ｌ
正常基 因 ｛
。基因发生变异
比例
ｂ 因发 生变异 基
比例
ａ 基因发生变异 ｂ
ｂ ，
比例
１ ４ ６ ４ １ １
ｂ 。
ｂ ， ｂ ，
１
一
ｌ ４ ６ 斗 １
ＬＤＨ，
ｂｂ ，＇ ｂｂ ，玉
ｂ， ｂ
ｂｂ ， ｂ６ ，，
ｂ ｂ ，
ｂ 二
ｂ 二
ｂ ３ 四聚体酶
ａ４
ａｂ ａ ａｂ ＺＺ ａ ｂ３ ｂ屯
ａ ａ ｂ ａ ｂｂ
亚 基 组 成 单 体 二聚体
三 聚 体
四 聚 体
同聚 体
ａ
ａａ
ａ ａ ａ） ａ（３
｛ １
ａ ａ（‘ ａａ ａ ）
图６ １ 位点， 等位基因各类 ２ 酶的酶谱模式图 二聚体酶 ， ２ 由 位点 控制 ， 每个位点 由 ２ 个等位基 因编 码， 则酶谱 有 ２４ ６条酶带 的 ９ ，或 种表现 型川（ ） 图８。 ，Ｌ ｃｎａ的醛缩酶 （ Ｌ ，．．．３ ． ｕａｉ Ａ Ｄ ４ １２ １）为 ２ 个等 位基因编码 的四聚体酶有 ａ，３，ａ ：ａ， ｂ， 或 ；ａ ｂ ： ，ｂ 及 ； １ ｂ ５ 条酶带 的 ５ 种表现型“ （ ９。 ’图 ）