最新12 蛋白质分子的化学修饰要点教学讲义ppt课件.ppt

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1、12蛋白质分子的化学修饰要点第一节酶的活性中心第二节酶化学修饰的目的第三节酶化学修饰的原理第四节酶化学修饰的设计第五节酶化学修饰的应用第六节酶的蛋白质工程第一节酶的活性中心（activesite）一、活性中心的概念酶的必需基团(essentialgroup):与酶活性有关的基团酶的活性中心(activecenter):由必需基团构成的与酶催化活性有关的特定区域.活性部位只占酶分子很小的一部分胰凝乳蛋白酶活性部位是一个三维实体二、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

2、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。酶的稳定性1.酶稳定的分子原因1）共价键：肽键（peptidebond）——稳定蛋白质和酶主链的核心力量。二硫键（disulfidebond）——由两个Cys的侧链-SH氧化而成，是某些蛋白质维持结构稳定性的主要因素。2）非共价键：疏水相互作用（hydrophobicinteraction）:是维持蛋白质分子稳定的主要的作用力。氢键（hydrogenbond）：是稳定蛋白质分子的空间结构，特别是二级结构的重要力量。静电相互作用（electrostaticinteraction）：又称离子键、盐键、

3、盐桥，是正负电荷间的作用力。对酶分子稳定性有关的盐键大部分形成于分子表面上。范德华力：在电中性分子之间的非共价结合。分子间形成的范德华力越大越稳定。金属离子：Ca2+、Mg2+和Zn2+等高价阳离子与多肽链不稳定的弯曲部分结合，可显著增加酶分子的稳定性。途径方法优点不足酶分子改造核酸水平蛋白质工程从根本上提高酶分子稳定性操作复杂，周期长蛋白质水平化学修饰适应所有酶，操作简单经济修饰过程破坏酶分子剂型固定化适应所有酶，稳定性高，可重复利用和连续生产载量较低，易失活交联酶晶体稳定性好，载量高，催化效率高成本高微环境改良稳定剂简单、经济工作量大反应介质适用于特殊反应体系和酶类适合的酶类还不

4、普遍2.稳定酶的方法三、研究酶活性中心的方法1.物理学方法：用X射线衍射法直接检测底物或其类似物与酶形成的中间复合物（包括酶和底物）的相对位置。2.化学修饰法：根据所用修饰试剂不同，分为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但不能确定化学试剂是同活性中心内的必需基团结合。活性中心基团的鉴定标准①失活程度与修饰剂浓度成一定比例关系。②S或可逆抑制剂有保护作用（活性中心）。先加S或竞Ⅰ加共价修饰剂透析除去S或竞Ⅰ活性不丧失差别标记：底物或抑制剂存在活性基团不与修饰

5、剂作用去除底物或抑制剂原来被保护的基团带同位素标记可直接得到蛋白质发挥功能作用的必需基团。化学修饰含同位素标记的同样试剂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。作用机制：利用酶对底物的特殊亲和力将酶加以修饰标记。化学修饰的专一性亲和修饰剂：①与S结构相似，与活性中心的氨基酸残基亲和力大，而与活性中心以外的氨基酸残基亲和力小。②具有活泼的化学基团（如卤素）可与活性中心的基团形成稳定的共价键。3.蛋白质工程：将酶相应的cDNA定点

6、突变，突变的cDNA只表达一个或几个氨基酸被置换的酶蛋白，测定其活性可知被置换的氨基酸是否为活力所必需。第二节酶化学修饰及修饰目的一、酶化学修饰1.限制酶大规模应用的原因：酶作为生物催化剂，其高效性和专一性是其他催化剂所无法比拟的。因此，日益增多的酶制剂已用于食品发酵、疾病诊治和预防、环境保护和监测、化工产品的生产，以及基因工程等生物技术领域。但是酶在实际应用中有局限性：1、作为异体蛋白在体内难于吸收、易引起免疫反应和被识别降解(具有抗原性)；2、酶蛋白经不起温度、酸碱、有机溶剂及时间的考验，半衰期短、易变性失活(细胞外稳定性差)；3、酶的活性、作用专一性和最适条件不一定能适应生产工

7、艺要求，限制了酶制剂的应用范围(酶活性不够高)。2.改变酶特性有两种主要的方法：1)通过分子修饰的方法来改变已分离出来的天然酶的活性。2)通过基因工程方法改变编码酶分子的基因而达到改造酶的目的。3.酶化学修饰的概念（原理、方法、应用）酶的化学修饰（chemicalmodification）：通过化学基团的引入或除去，使蛋白质共价结构发生改变。化学修饰是分子酶工程的重要手段之一。只要选择合适的修饰剂和修饰条件，在保持酶活性的基础上，能够在较大范围内改变酶的性