《酶的分子修饰》PPT课件

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1、Chapter5ModificationofEnzymeMolecule第五章酶的分子修饰Contentsofchapter5酶分子修饰种类为什么要进行酶分子修饰酶分子修饰部位及专一性分类酶修饰后的性质变化GoGoGoGo酶的定向进化Go什么是酶分子修饰？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技术过程称为酶分子修饰。即：在体外将酶分子通过人工的方法与一些化学基团（物质），特别是具有生物相容性的物质，进行共价连接，从而改变酶的结构和性质。第一节为什么要进行酶修饰限制酶大规模应用的原因：1)细胞外稳定性差；2)酶活性不够高；3)具有抗原性。酶化学修饰的意义(1).研究

2、酶的结构与功能的关系。（50年代末）(2).人为改变天然酶的某些性质，扩大酶的应用范围。（70年代末之后）1）提高酶的生物活性（酶活力）。2）增强酶的稳定性（热稳定性、体内半衰期）。3）消除抗原性（针对特异性反应降低生物识别能力）。4）产生新的催化能力。1）提高酶的生物活性（酶活力）蛋白一级结构通过内部氨基酸侧链基团的相互作用,按热力学最稳定方式形成了特有的高级结构.(即一级结构的氨基酸顺序决定了高级结构),而高级结构决定了功能.一级结构修饰后发生改变很多情况下会引起高级结构发生改变,从而改变蛋白功能(包括酶活力)热稳定性修饰剂分子存在多个反应基团，可与酶内部基团形成多点交联。使酶的天然构象产

3、生“刚性”结构。对抑制剂稳定性大分子修饰剂与酶结合后，产生的空间障碍或静电斥力阻挡抑制剂，“遮盖”了酶的活性部位。对水解酶的稳定性A大分子修饰剂产生空间障碍阻挡蛋白水解酶接近酶分子。“遮盖”酶分子上敏感键免遭破坏。B酶分子上许多敏感基团交联上修饰剂后，减少了受蛋白水解酶破坏的可能性。2）增强酶的稳定性酶蛋白氨基酸组成的抗原决定簇，与修饰剂形成了共价键。破坏了抗原决定簇——抗原性降低乃至消除“遮盖”了抗原决定簇——阻碍抗原、抗体结合3)消除抗原性4)其它大分子修饰剂本身是多聚电荷体，能在酶分子表面形成“缓冲外壳”，抵御外界环境的极性变化，维持酶活性部位微环境相对稳定酶蛋白化学修饰的局限性1.某种

4、修饰剂对某一氨基酸侧链的化学修饰专一性是相对的，很少有对某一氨基酸侧链绝对专一的化学修饰剂。2.酶的化学修饰只能在具有极性的氨基酸残基侧链上进行，目前还不能用化学修饰的方法研究非极性氨基酸残基在酶结构与功能关系中的作用。3.酶化学修饰的结果对于研究酶结构与功能的关系能提供一些信息，如某一氨基酸残基被修饰后，酶活力完全丧失，说明该残基是酶活性所“必需”的，为什么是必需的，还得用X射线和其他方法来确定。因此化学修饰法研究酶结构与功能关系尚缺乏准确性和系统性。第二节酶分子修饰部位及专一性分类酶蛋白结构部位分类修饰专一性分类酶分子非必需基团必需基团活性中心必需基团活性中心外必需基团结合基团催化基团非活

5、性中心活性中心一酶蛋白结构部位分类活性中心的共性(1)活性部位只占酶分子很小的一部分（1-2%）。(2)活性部位是一个三维实体。(3)活性中心位于酶分子表面的疏水性裂缝中。(4)活性中心构象不是固定不变的（诱导契合）。(5)酶与底物通过盐键、氢键、范德华力和疏水作用等次级键结合。活性中心的重要化学基团7种氨基酸出现的频率最高LysAspGluCysHisTyrSer（兰天果拌猪肉丝）某些功能基团,如（氨基、羧基、巯基、羟基和咪唑基）是酶的必需基团。赖氨酸的氨基天冬氨酸和谷氨酸的羧基半胱氨酸的巯基组氨酸的咪唑基酪氨酸和丝氨酸的羟基1)非专一性化学修饰用非专一性的修饰试剂与氨基酸侧链基团作用。若某

6、基团被修饰后：酶活性不变——该基团可能不是酶的必需基团酶活性降低或丧失——该基团可能是酶的必需基团二修饰专一性分类2)专一性化学修饰（基团专一性修饰）用专一性化学修饰剂修饰酶活性中心的某一氨基酸残基的侧链基团。3)亲和标记（位点专一性修饰）采用的修饰试剂是根据底物的化学结构设计合成的含有活泼反应基团的底物类似物。利用酶对底物的特殊亲和力将酶加以修饰标记。化学修饰的专一性第三节酶分子的修饰方法金属离子置换修饰大分子结合修饰(共价/非共价;多结合水不溶分子)侧链基团修饰(多结合水溶解性小分子)肽链有限水解修饰氨基酸置换修饰酶分子的物理修饰(1)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

7、离子，使酶的特性和功能发生改变的修饰方法称为金属离子置换修饰。α-淀粉酶中的钙离子（Ca2+），谷氨酸脱氢酶中的锌离子(Zn2+)，过氧化氢酶分子中的铁离子(Fe2+)，酰基氨基酸酶分子中的锌离子（Zn2+）,超氧化物歧化酶分子中的铜、锌离子(Cu2+,Zn2+)若从酶分子中除去其所含的金属离子，酶往往会丧失其催化活性。如果重新加入原有的金属离子，酶的催化活性可以恢复或者部分恢复。若用另一种金属离