最新酶学-04酶分子的化学修饰教学讲义PPT.ppt

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1、酶学-04酶分子的化学修饰酶化学修饰的应用领域在基础酶学研究上探测酶活性必需氨基酸的性质和数目酶蛋白一级结构的测定酶蛋白的结构变化与运动酶蛋白部分区域的构象状态酶的作用机理与催化反应历程酶分子的拓扑学以及寡聚酶的亚基结合状态酶的固定化技术酶纯度的分析与检测在疾病治疗上克服酶在体内的不稳定性消除或降低酶的抗原性有助于酶分子到达并集中于病灶细胞在工业上的应用酶稳定性提高，使生产成本降低反应条件的改善和酶寿命的延长导致生产工艺的技术革新和改进。2、大分子共价修饰：利用一些可溶性大分子，通过共价键连接于酶分子的表面，形成一层覆盖层，形成的可溶性酶具有许多有用的性质。例如用聚乙二醇共价修饰超氧

2、化物歧化酶（SOD），不仅可以降低或消除酶的抗原性，而且提高了抗蛋白酶的能力，延长了半衰期，从而提高了药效。（四）分子内交联：增加酶分子表面的交联键数目是提高酶稳定性的有效方法之一，例如胰凝乳蛋白酶上的羧基经过羰二亚胺活化后，可以与一系列二胺发生作用，使酶的稳定性得到改善。（五）分子间交联：利用一些双功能或多功能试剂将不同的酶交联在一起形成杂化酶。例如用戊二醛把胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶交联在一起，可以降低胰凝乳蛋白酶的自溶性；将胰蛋白酶与碱性磷酸脂酶交联形成的杂化酶可作为部分代谢途径的模型。（六）脂质体包埋：一些医药用酶，如SOD、溶菌酶等，由于分子量较大，不易进入人体细胞内，而且在体

3、内半衰期短，产生免疫原性反应；用脂质体包埋法纪可解决这些问题。制止提是天然脂类或类固醇组成的微球体，酶分子包埋在其内部，可以通过与细胞的膜融合或内吞作用而进入细胞内。（七）反相胶团微囊化：这是近年来发展起来的酶在有剂相中进行催化的技术，反相胶团中酶的稳定性大大提高；一些表面活性剂溶解在非极性有机溶剂中时可自发地形成近似球状的反相胶团，反相胶团是表面活性剂的疏水尾部朝外而极性头部朝内的微胶团，其内部可容纳一定量的水，酶溶解在其中避免变性（见图）。加H2O疏水尾部亲水头部加酶液SPEEE图：反相胶团的结构和酶的分布二、酶分子的内部修饰（一）非催化活性基团的修饰：通过对非催化残基的修饰可以

4、改变酶的动力学性质，改变酶对特殊底物的亲和力；通常可被修饰的氨基酸残基既可以是亲核的，也可以是亲电子的，还可以是是可氧化残基。（二）酶蛋白主链的修饰：主要是靠酶法进行修饰，用蛋白酶对主联进行部分水解，可以改变酶的催化特性。（三）催化活性基团的修饰：通过选择性修饰催化活性氨基酸的侧链来实现氨基酸残基的取代，使一种氨基酸侧链转化为另一种氨基酸侧链，这种方法又称为化学突变法。（四）肽链伸展后的修饰：酶蛋白经过脲、盐酸胍处理，使肽链充分伸展，对酶分子内部的疏水基团进行修饰，然后在适当条件下，重新进行折叠。三、与辅因子相关的修饰（一）对依赖辅因子的酶可用两种方法进行修饰：如果辅因子与酶是非共价

5、结合的,可以将辅因子共价结合于酶分子上；引入新的具有更强反应的辅因子。四、金属酶的金属取代：酶分子中的金属离子可以被其他金属离子取代，可以改变酶的专一性、稳定性等。第二节酶化学修饰的基本要求一、被修饰酶的性质（一）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。（二）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。（三）酶侧链基团的性质与反应性1、对巯基的化学修饰：常用的修饰试剂有烷化剂、汞试剂和Ellman试剂等。2、氨基的化学修饰：常用的修饰试剂友乙酸酐、2

6、，4，6-三硝基苯磺酸、2，4-二硝基氟苯、烷基化时剂、丹磺酰氯(DNS)和苯异硫氰酸酯（PITC)等。3、羧基的化学修饰：水溶性羰二亚胺或氨化反应、硼氟化三甲锌盐反应、甲醇-盐酸酯化反应等。4、咪唑基的修饰反应：焦碳酸二乙酯反应、碘代反应、碘化反应等。5、吲哚基的化学修饰：2-羟基-5-硝基苄溴、光敏试剂、4-硝基苯硫氯等。6、甲硫氨酸侧链基团的化学修饰：H2O2、光敏试剂、碘代乙酰胺等7、二硫键的化学修饰：2-巯基乙醇、二硫苏糖醇、过甲酸等。8、酚基的化学修饰：N-乙酰咪唑、碘化反应、四硝基甲烷、偶氮化试剂、二异丙基氟磷酸。9、胍基的化学修饰：丁二酮、1，2-环己二酮、苯乙二醛等

7、。二、修饰反应的条件：修饰反应应尽量在酶稳定条件下进行，并尽量不破坏酶活性必需基团，修饰率高，活力回收要高。（一）pH与离子强度：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。（二）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。（三）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