11人工模拟酶2hours

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1、人工模拟酶--印迹酶第一节模拟酶的理论基础和策略模拟酶的概念与理论基础、设计要点模拟酶的分类与制备第二节分子印迹技术分子印迹技术的起源与概况分子印迹技术的原理与特点分子印迹聚合物合成材料与制备方法分子印迹技术的应用分子印迹技术存在问题与展望第三节生物分子印迹酶所谓模拟酶就是利用有机化学的方法合成一些比酶简单的非蛋白质分子，可以模拟酶对底物的络合和催化过程，既可达到酶催化的高效性，又可以克服酶的不稳定性。一、模拟酶的概念、基础与设计要点第一节模拟酶的理论基础和策略模拟酶是在分子水平上模拟酶活性部位的形状、大小及其微环境等结构特征、酶作用的机理和立体化学等特征的一门科学。分

2、子水平上模拟生物功能的一门边缘科学。酶的模拟工作可分为3个层次：(1)合成有类似酶活性的简单络合物；(2)酶活性中心模拟；(3)整体模拟，即包括微环境在内的整个酶活性部位的化学模拟。目前模拟酶的工作主要集中在第二层次。E.G.可以通过对某些天然或人工合成的化合物引入某些活性基团，使其具有酶的行为。构建模拟酶的酶模型分子：环糊精、穴醚、卟林等。酶的作用机制：过渡态理论2主客体化学：主体和客体在结合部位的空间及电子排列的互补。配位键或其他次级键连接。模拟酶的理论基础设计要点设计前：了解酶的结构和酶学性质酶活性中心-底物复合物的结构酶的专一性及其同底物结合方式与能力反应的动力

3、学及各中间物的知识设计中：为底物提供良好的微环境催化基团必须相对于结合点尽可能同底物的功能团相接近应具有足够的水溶性，并在接近生理条件下保持其催化活性二、模拟酶的分类和制备按照模拟酶的属性胶束酶模型、肽酶、抗体酶、分子印迹酶模型、半合成酶胶束酶模型Cyclodextrin模型CD分子的修饰：在CD的两面引入催化基团，通过柔性或刚性加冕引入疏水基团，改善CD的疏水结合和催化功能目前：桥联环糊精和聚合环糊精，可得到双重或多重疏水结合作用和多重识别作用。A:将电荷中继系统的酰基酶催化部位引入CD第二面，催化叔丁基苯基乙酸酯的水解。B:将咪唑基与环糊精相结合。咪唑在N上直接与

4、-CD的3相连，催化硝基苯醋酸酯（p-NPAc）水解。C:通过修饰底物增加底物与CD结合,从而增加与过渡态的结合。如设计二茂铁、金刚烷为结合位点的硝基苯酯，催化酯水解加速105-106倍。第二节分子印迹技术人们研究分子印迹技术的出发点之一是想从合成的聚合物出发，构建人工酶模型。为了产生酶的活性中心模型，需要有一种方法，它能产生和底物相应的形状，特别是被催化的反应过渡互补的空穴。这种技术能诱导功能基团以预先排列方式的进入空穴。分子印迹技术内容选定印迹分子和功能单体，使二者发生互补反应在印迹分子-单体复合物周围发生聚合反应用抽提法从聚合物中除掉印迹分子分子印迹技术可以产生与

5、底物特异性结合部位，并将催化官能团以确定的排列引入结合部位，从而制备出催化活性聚合物。一、分子印迹技术的起源与概况1、分子印迹技术也叫分子膜板技术，最初出现于20世纪40年代的免疫学，当时Pauling首次提出抗体形成学说。要点：抗体在形成时其三维结构尽可能地同抗原形成多重作用位点，抗原作为一种模板就会“铸造”在抗体的结合部位。为分子印迹奠定了基础。2、1972年WulffG研究小组首次成功制备出分子印迹聚合物（molecularinprintedpolymers，MIPs）使这方面的研究产生了突破性进展。3、80年代，非共价型膜板聚合物的出现，1993年Mosbach

6、等人研究有关茶碱分子印迹聚合物，使这一技术有了新的发展，并由此使其成为化学和生物交叉的新兴领域之一。目前，全世界至少有包括瑞典、日本、德国、美国、中国在内的10多个国家、100个以上的学术机构和企事业单位在从事这一技术的研究与开发。模拟生物分子的分子识别和功能是当今最富挑战的课题。分子印迹技术的原理当模板分子（印迹分子）与带有官能团的单体分子接触时，会尽可能同单体官能团形成多重作用点，待聚合后，这种作用就会被固定下来，当模板分子被除去后，聚合物中就形成了与模板分子在空间上互补的具有多重作用位点的结合部位，这样的结合部位对模板分子可产生相互作用，因而对以此模板分子具有特异

7、的结合能力。二、分子印迹技术的原理与特点分子印迹：是制备对某一化合物具有选择性的聚合物的过程，这个化合物叫印迹分子。生物印迹类似于分子印迹，主体分子为生物分子。生物分子构象的柔性在无水有机相中被取消了，其构象被固定了，因而模板分子与生物分子在水溶液中相互作用后产生的构象变化在移入无水有机相中才能得以保持。生物印迹（bioprinting）是以天然生物材料如蛋白质、糖为骨架，在其上进行分子印迹而产生对印迹分子具有特异性识别空腔的过程。蛋白质分子有丰富的氨基酸残基，它们与印迹分子能产生很好的识别作用，可用于制备生物印迹酶。（一）定义：原理步骤