模拟酶ppt备课讲稿.ppt

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1、7/31/2021模拟酶简介乾朵朵模拟酶主要内容研究现状与展望分子印迹技术概念生物印迹技术合成酶理论基础及分类7/31/20211模拟酶的概念广义上讲，模拟酶就是用各种方法人为制造的具有酶性质的催化剂。模拟酶研究吸收了酶中那些起主导作用的因素，利用有机化学、生物化学等方法，设计和合成一些比天然酶简单的非蛋白分子或蛋白质分子，以这些分子作为模型来模拟酶对其作用底物的结合和催化过程，也就是说，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，以及酶的作用机制和立体化学等特性。设计一种像酶那样的高效催化剂是科学家一直追求的目标之一。是自然界经过长期进化而产生的生物催化剂，它能在温和条件下高

2、效专一地催化某些化学反应。但是酶对热的敏感性，稳定性差和来源有限等缺点限制了它的规模开发和利用。酶2合成酶的理论基础及分类2合成酶的理论基础及分类肽酶和半合成酶超分子化学合成酶的分类主-客体酶模型胶束模拟酶主-客体化学123理论基础酶学基础：酶的结构和酶学性质。“主-客体”化学：主体有选择地识别客体并与之通过弱相互作用力形成稳定复合物的化学领域。超分子化学：研究两种或两种以上的化学物通过分子间力（静电作用、氢键、范德华力等非共价键）相互作用缔结而成的具有特定结构和功能的超分子体系的科学。2.1理论基础美国加州大学洛杉矶分校的克拉姆(DonaldJamesCram)教授和法国路易·巴斯德大学的莱

3、恩(Jean—MarieLehn)教授由于分别创立了“主—客体化学”(Host—GuestChemistry)和“超分子化学”(SupramolecularChemistry)而荣获1987年的诺贝尔化学奖。克拉姆的“主—客体化学”的基本思想是：具有显著“识别能力”的某些冠醚[1]可以作为“主体”，有选择性地与作为“客体”的底物发生配合。克拉姆的意图旨在模拟酶和底物的作用。[1]冠醚：又称大环醚，是含有多个氧原子的大环化合物莱恩的“超分子化学”的主要内容是：首先要求合成具有特定结构的分子作为接受体。接受体应具有选择络合离子和分子结构形式的能力，又使底物可借各种分子内作用（电性作用、磁性作用、氢

4、键、范德华力以及各种近距离子）与受体结合，这样，就导致“分子的聚集”，这种聚集后的分子莱恩称其为“超分子”。“超分子化学”就是分子内键合和分子聚合的化学。“超分子”兼有分子识别，分子催化和选择性迁移等功能。“主—客体化学”和“超分子化学”的共同意图就是说明酶和底物之间的作用就象一把钥匙开一把锁一样。2.2合成酶理想的合成酶模型应具备如下品质：因为非共价键相互作用是生物酶柔韧性、可变性和专一性的基础，故酶模型应为底物提供良好的疏水洞穴1模型应提供形成离子键、氢键的可能性，以利于它以适当方式同底物结合。2模型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。4精心挑选的催化基团必须相对于结合点

5、尽可能同底物的功能团相接近，以促使反应定向发生。32.3合成酶的分类根据Kirby分类法，合成酶可分为：单纯酶模型(enzyme-basedminic)、机制酶模型(mechanism-basedmimic)、单纯合成的酶样化合物(synzyme)按照合成酶的属性可分为：主-客体酶模型，包括环糊精、冠醚、穴醚、杂环大环化合物和卟啉类等；胶束酶模型；肽酶；分子印迹酶模型；半合成酶等。可以作为人工酶模型的主体分子虽有若干种，但迄今被广泛采用且较为优越的是环糊精。2.3.1主-客体酶模型环糊精酶模型环糊精（CD）是由多个D-葡萄糖以a（1,4）糖苷键结合而成的一类环状低聚糖。它略呈锥形的圆筒，其伯羟

6、基和仲羟基分别位于圆筒较小和较大开口端。这样，CD分子上的氢原子和糖苷分子外侧是亲水的，其羟基可与多种客体形成氢键，其内侧是C-5，C-3上的氢原子和糖苷氧原子组成的空腔，故具有疏水性，因而能包结多种客体分子，很类似酶对底物的识别。利用环糊精为酶模型已对多种酶的催化作用进行了模拟。在水解酶、核糖核酸酶、转氨酶、氧化还原酶、碳酸酐酶、硫胺素酶和羟醛缩合酶等方面都取得了很大的进展。1环糊精酶模型水解酶的模拟α-胰凝乳蛋白酶是一种蛋白水解酶，它具有疏水性的环状结合部位，能有效包结芳环。催化部位中含有57His咪唑基、102号Arg羧基及195号Ser羟基，三者共同组成了所谓的电荷中继系统，在催化底物

7、水解时起关键作用。Bender等人合成了一个具有α-胰凝乳蛋白酶所有特征的模拟酶。2胶束模拟酶表面活性剂分子在水溶液中超过一定浓度可聚集成胶束。胶束在水溶液中提供了疏水微环境，可以对底物束缚，类似于酶的结合部位。如果将催化基团如咪唑、硫醇、羟基和一些辅酶共价或非共价地连接或吸附在胶束上，就有可能提供活性中心部位，使胶束成为具有酶活性或部分酶活性的胶束模拟酶。XX胶束酶XXXXXXX3半合成酶半合成