酶的化学修饰ppt课件.ppt

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1、酶工程第一章绪论第二章酶的基础知识第三章酶分子的化学修饰第四章酶的生产第五章酶的分离纯化第六章酶的固定化第七章酶反应器第八章核酶和抗体酶第三章酶的化学修饰第一节什么是酶分子修饰第二节化学修饰的原理第三节酶化学修饰的基本要求和条件第四节酶分子的修饰方法第五节修饰酶的性质及特点第六节酶化学修饰的应用什么是酶分子修饰?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，特别是具有生物相容性的物质，进行共价连接，或除去酶分子中的某些集团，从而改变酶的结构

2、和性质。酶分子的化学修饰稳定性不够，不能适应大量生产条件的需要。作用的最适条件不符。酶的主要动力学性质的不适应。临床应用的特殊要求。酶在应用中可能出现的问题:酶分子改造的方向核酸水平：利用基因操作技术对DNA或mRNA进行改造或修饰，以期获得化学结构（一级结构和空间结构）更为合理的酶。——生物酶工程内容之一蛋白质水平：人们用化学法或酶法对酶的一级结构进行改造，这包括酶的一级结构中氨基酸的置换，包括用酶将肽链切断或部分切除，使酶的空间构象变得更为稳定。另一方面是对酶分子中氨基酸残基的修饰，即酶的化学修饰。酶分子的化学修饰定义：广义上说

3、：凡涉及共价键的形成或破坏的转变都可以看作是酶的化学修饰。狭义上说：是指在较温和的条件下，以可控制的方式使酶同化学试剂发生特异反应，从而引起单个氨基酸残基或功能发生共价的化学变化。酶化学修饰的目的1.研究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。第二节.酶化学修饰的基本原理*1．如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性2．如何保护酶活

4、性部位与抗抑制剂3．如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶4．如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境酶化学修饰的原理一、如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性修饰剂分子存在多个反应基团，可与酶形成多点交联。使酶的天然构象产生“刚性”结构。二、如何保护酶活性部位与抗抑制剂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。三、如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶酶化学修饰后通过两种途径抗蛋白水解酶：1.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。2.酶分子上许多敏感基

5、团交联上修饰剂后，减少了受蛋白水解酶破坏的可能性。四、如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境1.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2.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。第三节酶化学修饰的基本要求和条件一．修饰剂的要求二．酶性质的了解三．反应条件的选择四．酶修饰方法一．修饰剂的要求1．修饰剂具有较大的相对分子量；对蛋白质的吸附有良好的生物相容性和水溶性。2．修饰

6、剂分子表面具有较多的活性反应基团。3．修饰剂上反应基团的活化方法与条件。了解被修饰酶的性质酶的稳定性：包括热稳定性、酸碱稳定性，作用温度以及pH，酶蛋白解离时的电化学性质，抑制剂的性质等。酶活性中心的状况：包括酶分子活性中心的组成，如参与活性中心的氨基酸残基、辅因子等。酶分子的形状、大小以及寡聚酶的亚基组成。二.酶化学修饰的基本要求①pH与离子强度：一般在酶稳定的条件下进行，尽可能减少破坏酶的必需集团，选择酶与修饰剂的结合率和酶活回收率都较高的反应条件。pH决定了酶分子中反应基团的解离状态，酶的解离状态不同，其反应性能也不同；另一方

7、面，有些修饰试剂在不同pH下，与同一种基团反应可以形成不同的产物。离子强度对修饰反应也有重要影响。②修饰反应的温度与时间：严格控制反应温度和时间可以减少或消除一些非专一性的修饰反应。③反应体系中酶与修饰剂的比例：酶与修饰试剂的比例可以控制酶分子的修饰程度。三、选择修饰反应条件(1)酶的表面修饰(2)酶分子的内部修饰(3)与辅因子相关的修饰(4)金属酶的金属取代第四节.酶分子的化学修饰方法*⑦反相胶团微囊化⑥脂质体包埋⑤分子间交联④分子内交联③酶的大分子修饰作用②酶的小分子修饰作用①化学固定化(1)酶的表面修饰（1）酶的表面修饰①化学

8、固定化：一般是直接通过酶表面的氨基酸残基将酶分子共价连接到惰性载体上；由于载体的引入，使酶所处的微环境发生改变，进而改变了酶的性质，特别是动力学性质发生了改变。②酶的小分子修饰作用：主要是利用一些小分子修饰试剂，通过共价结合来修饰酶的