酶的分子修饰最新课件

1、酶的分子修饰最新第六章第六章酶分子改造和修饰酶分子改造和修饰 酶的分子修饰最新1、什么是酶分子修饰2、酶分子修饰的基本要求和条件3、酶分子的修饰方法4、酶修饰后的性质变化5、酶的定向进化酶的分子修饰最新1 1 什么是酶分子修饰？什么是酶分子修饰？o通过各种方法使酶分子的结构发生某些通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的改变，从而改变酶的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。技术过程称为酶分子修饰。酶的分子修饰最新酶分子修饰的意义酶分子修饰的意义提高酶的提高酶的活力活力 activityactivity增强酶的增强酶的稳定性稳定性 stabilitystabili

2、ty降低或消除酶的降低或消除酶的抗原性抗原性 immunological immunological propertyproperty研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、金属离子和各种物理因素对酶分子空间构象的金属离子和各种物理因素对酶分子空间构象的影响影响 structurestructure 酶的分子修饰最新2 酶分子修饰的基本要求和条件酶分子修饰的基本要求和条件 对酶分子进行修饰须在修饰原理、修饰剂和反应对酶分子进行修饰须在修饰原理、修饰剂和反应条件的选择以及酶学性质等方面都要有足够的了解。条件的选择以及酶学性质等方面都要有足够的了解。（1 1

3、）酶的稳定性酶的稳定性（2 2）酶活性中心的状况酶活性中心的状况 酶的分子修饰最新酶分子修饰的条件酶分子修饰的条件 修饰反应尽可能在修饰反应尽可能在酶稳定条件酶稳定条件下进行，并尽量下进行，并尽量不破坏酶活性功能的必需基团不破坏酶活性功能的必需基团，使，使修饰率高修饰率高，同时酶的同时酶的活力回收高活力回收高。（1 1）pHpH与离子强度与离子强度（2 2）修饰反应的温度与时间修饰反应的温度与时间 （3 3）反应体系中酶与修饰剂的比例反应体系中酶与修饰剂的比例 酶的分子修饰最新3 3 酶分子的修饰方法酶分子的修饰方法 o金属离子置换修饰金属离子置换修饰, ,o大分子结合修饰大分子结合修饰( (

4、共价共价/ /非共价非共价) )o侧链基团修饰侧链基团修饰o肽链有限水解修饰肽链有限水解修饰o氨基酸置换修饰氨基酸置换修饰o酶分子的物理修饰酶分子的物理修饰 酶的分子修饰最新(1) (1) 酶的金属离子置换修饰酶的金属离子置换修饰 把酶分子中的金属离子换成另一种金属离把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子，使酶的特性和功能发生改变的修饰子，使酶的特性和功能发生改变的修饰方法称为方法称为金属离子置换修饰。金属离子置换修饰。酶的分子修饰最新金属离子置换修饰的过程金属离子置换修饰的过程 a. a. 酶的分离纯化酶的分离纯化b. b. 除去原有的金属离子除去原有的金属离子c. c. 加入置换离子加入置

5、换离子只适用于在分子结构中本来含有金属离子的酶。只适用于在分子结构中本来含有金属离子的酶。用于置换修饰的金属离子，一般是二价金属离子。用于置换修饰的金属离子，一般是二价金属离子。 酶的分子修饰最新(2) (2) 酶的大分子修饰酶的大分子修饰 利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空间利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空间结构发生精细的改变，从而改变酶的特性结构发生精细的改变，从而改变酶的特性与功能的方法。与功能的方法。酶的分子修饰最新 使用一些能与酶使用一些能与酶非共价非共价地相互作用而又能有效地地相互作用而又能有效地保护酶的一些添加物保护酶的一些添加物, ,从而保护酶的活力。从而保护酶的活力。非共价

6、修饰非共价修饰共价修饰共价修饰 用可溶性大分子，通过用可溶性大分子，通过共价键共价键连接于酶分子的连接于酶分子的表面，形成一层覆盖层。表面，形成一层覆盖层。酶的分子修饰最新大分子修饰的过程大分子修饰的过程o修饰剂的选择修饰剂的选择o修饰剂的活化修饰剂的活化 o修饰修饰 o分离分离酶的分子修饰最新酶酶 半衰期半衰期相对稳定性相对稳定性 天然天然SODSOD 6 min 6 min 1 1 右旋糖酐右旋糖酐-SOD-SOD 7 h 7 h 70 70 Ficoll( Ficoll(低分子量低分子量)SOD)SOD 14 h 14 h 140 140 Ficoll( Ficoll(高分子量高分子量)

7、SOD)SOD 24 h 24 h 240 240 聚乙二醇聚乙二醇-SOD-SOD 35 h35 h 350350例：例：酶的分子修饰最新(3) (3) 酶分子的侧链基团修饰酶分子的侧链基团修饰o采用一定的方法（一般为化学法）使酶蛋白的侧链采用一定的方法（一般为化学法）使酶蛋白的侧链基团发生改变，从而改变酶分子的特性和功能的修基团发生改变，从而改变酶分子的特性和功能的修饰方法。饰方法。o酶蛋白的侧链基团可以形成各种副键，对酶蛋白空酶蛋白的侧链基团可以形成各种副键，对酶蛋白空间结构的形成和稳定有重要作用。间结构的形成和稳定有重要作用。酶的分子修饰最新催化活性催化活性/ /非催化活性基团的修饰非

8、催化活性基团的修饰o对非催化基团修饰可改变酶的动力学性质，改对非催化基团修饰可改变酶的动力学性质，改变酶对特殊底物的束缚能力。变酶对特殊底物的束缚能力。o对催化活性基团可以通过选择性修饰侧链成分对催化活性基团可以通过选择性修饰侧链成分来实现氨基酸的取代。来实现氨基酸的取代。酶的分子修饰最新常见基团的化学修饰反应：常见基团的化学修饰反应：羧基、氨基、巯基、咪唑基、酚羟基、胍基、羧基、氨基、巯基、咪唑基、酚羟基、胍基、色氨酸吲哚基等色氨酸吲哚基等酶的分子修饰最新(4) (4) 酶蛋白主链修饰酶蛋白主链修饰( (肽链有限水解修饰肽链有限水解修饰) )o利用酶分子主链的切断和连接，使酶分子的化学利用酶

9、分子主链的切断和连接，使酶分子的化学结构及其空间结构发生某些改变，从而改变酶的结构及其空间结构发生某些改变，从而改变酶的特性和功能的方法。特性和功能的方法。o酶蛋白主链修饰主要是靠酶切酶蛋白主链修饰主要是靠酶切/ /酶原激活法。酶原激活法。a a、胃蛋白酶原的激活、胃蛋白酶原的激活 HCl胃胃蛋蛋白白酶酶原原pH1.52（从从N N端端失失去去4 44 4个个氨氨基基酸酸残残基基）自自身身激激活活胃胃蛋蛋白白酶酶酶的分子修饰最新酶的分子修饰最新b b、胰蛋白酶原（、胰蛋白酶原（trypsinogentrypsinogen）的激活）的激活 酶的分子修饰最新酶的分子修饰最新c c、胰凝乳蛋白酶原（

10、、胰凝乳蛋白酶原（chymotrypsinogenchymotrypsinogen）的激活）的激活 酶的分子修饰最新(5) (5) 氨基酸置换修饰氨基酸置换修饰p将肽链上的某一个氨基酸换成另一个氨基酸，将肽链上的某一个氨基酸换成另一个氨基酸，则可能引起酶蛋白空间结构的某些改变。则可能引起酶蛋白空间结构的某些改变。p通过氨基酸置换修饰，可使酶蛋白的结构发通过氨基酸置换修饰，可使酶蛋白的结构发生某些精细的改变，从而提高酶活力或增加酶生某些精细的改变，从而提高酶活力或增加酶的稳定性。的稳定性。酶的分子修饰最新o氨基酸或核苷酸的置换修饰可以采用化学修饰氨基酸或核苷酸的置换修饰可以采用化学修饰方法方法o

11、现在常用的氨基酸置换修饰的方法是现在常用的氨基酸置换修饰的方法是定点突变定点突变技术技术。 定点突变是指在定点突变是指在DNADNA序列中的某一特定位点上进序列中的某一特定位点上进行碱基的改变从而获得突变基因的操作技术。行碱基的改变从而获得突变基因的操作技术。酶的分子修饰最新(6) (6) 酶分子的物理修饰酶分子的物理修饰 o通过物理修饰，可以了解不同物理条件下，由通过物理修饰，可以了解不同物理条件下，由于酶分子空间构象的改变而引起酶的特性和功于酶分子空间构象的改变而引起酶的特性和功能的变化情况。能的变化情况。o特点在于不改变酶的组成单位及其基团，酶分特点在于不改变酶的组成单位及其基团，酶分子中的共价键不发生改变，只是在物理因素的子中的共价键不发生改变，只是在物理因素的作用下，副键发生某些变化和重排。作用下，副键发生某些变化和重排。酶的分子修饰最新4 4 酶修饰后的性质变化酶修饰后的性质变化o热稳定性热稳定性o抗原性抗原性o各类失活因子的抵抗力各类失活因子的抵抗力o半衰期半衰期o最适最适pHpHoKmKm的变化的变化酶的分子修饰最新5 5 酶的定向进化酶的定向进化o所