等位酶技術

等位酶是同工酶中的一種特殊形式，所謂同工酶是指催化同一種化學反應，但其酶蛋白本身的分子結構組成有所不同的一組酶，這組酶的生理性質、理化性質及反應機理不盡相同。

根據構成酶的多肽上的基因位點的編碼不同，將同工酶遺傳標記分為兩種類型：同工酶和等位酶。構成酶的多肽是友兩個以上基因位點所編碼的酶稱為同工酶；而另一類由單一突變性等位基因所決定的同工酶則被稱為等位酶（等位基因酶或遺傳變異體同工酶），構成這類同工酶的台聯化學組成差異很小。它的發生是由秦代集體中某以及因發生突變而出現了等位基因，這一等位基因表達了一條特異的多肽鏈，因此在同一羣體中的各個個體可能合成不同的等位基因酶，其廣度和深度取決於個基因位點上不同等位基因的數目和變異的相對頻率。

等位酶是普遍存在的，無論是微生物、還是植物和動物，在同一物種的不同個體或同一細胞的不同部位，如細胞膜、細胞質和線粒體等細胞器，以及生物生長髮育的不同時期和不同代謝條件下，都有等位酶的分佈。這類酶對細胞的發育及代謝調節起着至關重要的作用。

由於等位酶的普遍性，其在整個門或者界中具有非常高的演化保守性水平。由於等位酶具有不同的結構，可以被毛細管電泳分離，故它們常常會被系統發育學家用來當做分子標記，以評估演化歷史以及不同物種和生物體之間的關係。

根據中心法則，酶的本質是蛋白質，而組成酶蛋白質多肽鏈結構的氨基酸種類和順序都是由相應的DNA核苷酸鏈的鹼基編碼所決定的，當編碼相應酶結構的DNA鏈基因位點發生單一點突變時，一個或者多個核苷酸會發生置換，從而導致此段基因編碼的氨基酸發生相應的改變，從而直接影響蛋白質的構型和靜電荷變化，從而產生了不同分子結構的酶。

等位酶技術的基本原理就是根據電荷性質的差異，通過蛋白質電泳或者色譜技術顯示出不同結構的等位酶，從而根據不同結構的等位酶推斷其對應的酶基因位點的所有可能存在的等位基因。

由上述分析可知，使用等位酶技術的基本前提與依據是，酶蛋白質是DNA編碼的產物，因此酶在電場裏的移動性的變化反映了相應的編碼DNA順序上的改變；另一個依據是，大多數的亞結構酶都是呈等顯性的，即基因位點上的多個不同等位基因都是可以表達的，故由其表達產生的多肽鏈形成的酶蛋白質在電泳凝膠上作為表現型都是可以顯示出相應的色帶的，是人眼可見的。

1959年，Market等首次提出同工酶的概念。

1966年，Hubby等將同工酶電泳分析首次用於估計人類的遺傳變異和果蠅天然羣居的遺傳變異羣。

1969年，等位酶概念從廣義的同工酶概念中分離出來，使等位酶技術成為一種更為有效的遺傳多樣性檢測技術，其具有一套非常成熟的電泳、染色、遺傳分析和數據處理的方法，並能對大批基因位點進行定量研究。

但是，等位酶技術仍然存在一些弱點，比如實驗結果受環境影響較大；可利用的遺傳位點數量較少，對電泳分析樣品要求較高等。

等位酶技術具有非常廣泛的應用範圍，其對研究種以下類羣的居羣遺傳學結構、遺傳多樣性、繁育系統、地理變異、種間界線、系統發育重建、標本鑑定、推斷雜種或多倍體的親本、類羣間的親緣性等都具有巨大的潛力。

1966年，Hubby等將同工酶電泳技術首次用於估計人類的遺傳變異和果蠅天然居羣的遺傳變異羣，之後同工酶電泳技術就在動物研究中被廣泛使用，之後Riohardson等出版了《等位酶電泳-動物系統學和居羣研究手冊》。而相應的，在植物研究 ^[2]  中利用等位酶較之動物研究晚稍晚一些，Gottileb首次將等位酶技術用於種子植物，Soltis等則將其用於蕨類植物，Cummins等在苔蘚植物的遺傳多樣性，系統學和進化研究中也使用了等位酶技術，自此，等位酶開始被廣泛應用於植物的遺傳多樣性、系統學和進化研究中。

總而言之，等位酶技術由於其方便快捷，可操作性強，已成為檢測遺傳多樣性最普遍的方法，併成為了解天然種羣的遺傳結構、基因豐富程度以及遺傳多樣性的最重要手段，它作為穩定的遺傳標誌，對生物種內和種間的遺傳多樣性、系統進化和親緣關係等進行研究，從分子水平揭示遺傳變異和多樣性的機理，為細胞學和形態學分類提供了有説服力的證據。