酶的分子修飾最新課件

1、酶的分子修飾最新第六章第六章酶分子改造和修飾酶分子改造和修飾 酶的分子修飾最新1、什么是酶分子修飾2、酶分子修飾的基本要求和條件3、酶分子的修飾方法4、酶修飾后的性質(zhì)變化5、酶的定向進化酶的分子修飾最新1 1 什么是酶分子修飾？什么是酶分子修飾？o通過各種方法使酶分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生某些通過各種方法使酶分子的結(jié)構(gòu)發(fā)生某些改變，從而改變酶的某些特性和功能的改變，從而改變酶的某些特性和功能的技術(shù)過程稱為酶分子修飾。技術(shù)過程稱為酶分子修飾。酶的分子修飾最新酶分子修飾的意義酶分子修飾的意義提高酶的提高酶的活力活力 activityactivity增強酶的增強酶的穩(wěn)定性穩(wěn)定性 stabilitystabili

2、ty降低或消除酶的降低或消除酶的抗原性抗原性 immunological immunological propertyproperty研究和了解酶分子中主鏈、側(cè)鏈、組成單位、研究和了解酶分子中主鏈、側(cè)鏈、組成單位、金屬離子和各種物理因素對酶分子空間構(gòu)象的金屬離子和各種物理因素對酶分子空間構(gòu)象的影響影響 structurestructure 酶的分子修飾最新2 酶分子修飾的基本要求和條件酶分子修飾的基本要求和條件 對酶分子進行修飾須在修飾原理、修飾劑和反應(yīng)對酶分子進行修飾須在修飾原理、修飾劑和反應(yīng)條件的選擇以及酶學(xué)性質(zhì)等方面都要有足夠的了解。條件的選擇以及酶學(xué)性質(zhì)等方面都要有足夠的了解。（1 1

3、）酶的穩(wěn)定性酶的穩(wěn)定性（2 2）酶活性中心的狀況酶活性中心的狀況 酶的分子修飾最新酶分子修飾的條件酶分子修飾的條件 修飾反應(yīng)盡可能在修飾反應(yīng)盡可能在酶穩(wěn)定條件酶穩(wěn)定條件下進行，并盡量下進行，并盡量不破壞酶活性功能的必需基團不破壞酶活性功能的必需基團，使，使修飾率高修飾率高，同時酶的同時酶的活力回收高活力回收高。（1 1）pHpH與離子強度與離子強度（2 2）修飾反應(yīng)的溫度與時間修飾反應(yīng)的溫度與時間 （3 3）反應(yīng)體系中酶與修飾劑的比例反應(yīng)體系中酶與修飾劑的比例 酶的分子修飾最新3 3 酶分子的修飾方法酶分子的修飾方法 o金屬離子置換修飾金屬離子置換修飾, ,o大分子結(jié)合修飾大分子結(jié)合修飾( (

4、共價共價/ /非共價非共價) )o側(cè)鏈基團修飾側(cè)鏈基團修飾o肽鏈有限水解修飾肽鏈有限水解修飾o氨基酸置換修飾氨基酸置換修飾o酶分子的物理修飾酶分子的物理修飾 酶的分子修飾最新(1) (1) 酶的金屬離子置換修飾酶的金屬離子置換修飾 把酶分子中的金屬離子換成另一種金屬離把酶分子中的金屬離子換成另一種金屬離子，使酶的特性和功能發(fā)生改變的修飾子，使酶的特性和功能發(fā)生改變的修飾方法稱為方法稱為金屬離子置換修飾。金屬離子置換修飾。酶的分子修飾最新金屬離子置換修飾的過程金屬離子置換修飾的過程 a. a. 酶的分離純化酶的分離純化b. b. 除去原有的金屬離子除去原有的金屬離子c. c. 加入置換離子加入置

5、換離子只適用于在分子結(jié)構(gòu)中本來含有金屬離子的酶。只適用于在分子結(jié)構(gòu)中本來含有金屬離子的酶。用于置換修飾的金屬離子，一般是二價金屬離子。用于置換修飾的金屬離子，一般是二價金屬離子。 酶的分子修飾最新(2) (2) 酶的大分子修飾酶的大分子修飾 利用水溶性大分子與酶結(jié)合，使酶的空間利用水溶性大分子與酶結(jié)合，使酶的空間結(jié)構(gòu)發(fā)生精細的改變，從而改變酶的特性結(jié)構(gòu)發(fā)生精細的改變，從而改變酶的特性與功能的方法。與功能的方法。酶的分子修飾最新 使用一些能與酶使用一些能與酶非共價非共價地相互作用而又能有效地地相互作用而又能有效地保護酶的一些添加物保護酶的一些添加物, ,從而保護酶的活力。從而保護酶的活力。非共價

6、修飾非共價修飾共價修飾共價修飾 用可溶性大分子，通過用可溶性大分子，通過共價鍵共價鍵連接于酶分子的連接于酶分子的表面，形成一層覆蓋層。表面，形成一層覆蓋層。酶的分子修飾最新大分子修飾的過程大分子修飾的過程o修飾劑的選擇修飾劑的選擇o修飾劑的活化修飾劑的活化 o修飾修飾 o分離分離酶的分子修飾最新酶酶 半衰期半衰期相對穩(wěn)定性相對穩(wěn)定性 天然天然SODSOD 6 min 6 min 1 1 右旋糖酐右旋糖酐-SOD-SOD 7 h 7 h 70 70 Ficoll( Ficoll(低分子量低分子量)SOD)SOD 14 h 14 h 140 140 Ficoll( Ficoll(高分子量高分子量)

7、SOD)SOD 24 h 24 h 240 240 聚乙二醇聚乙二醇-SOD-SOD 35 h35 h 350350例：例：酶的分子修飾最新(3) (3) 酶分子的側(cè)鏈基團修飾酶分子的側(cè)鏈基團修飾o采用一定的方法（一般為化學(xué)法）使酶蛋白的側(cè)鏈采用一定的方法（一般為化學(xué)法）使酶蛋白的側(cè)鏈基團發(fā)生改變，從而改變酶分子的特性和功能的修基團發(fā)生改變，從而改變酶分子的特性和功能的修飾方法。飾方法。o酶蛋白的側(cè)鏈基團可以形成各種副鍵，對酶蛋白空酶蛋白的側(cè)鏈基團可以形成各種副鍵，對酶蛋白空間結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定有重要作用。間結(jié)構(gòu)的形成和穩(wěn)定有重要作用。酶的分子修飾最新催化活性催化活性/ /非催化活性基團的修飾非

8、催化活性基團的修飾o對非催化基團修飾可改變酶的動力學(xué)性質(zhì)，改對非催化基團修飾可改變酶的動力學(xué)性質(zhì)，改變酶對特殊底物的束縛能力。變酶對特殊底物的束縛能力。o對催化活性基團可以通過選擇性修飾側(cè)鏈成分對催化活性基團可以通過選擇性修飾側(cè)鏈成分來實現(xiàn)氨基酸的取代。來實現(xiàn)氨基酸的取代。酶的分子修飾最新常見基團的化學(xué)修飾反應(yīng)：常見基團的化學(xué)修飾反應(yīng)：羧基、氨基、巰基、咪唑基、酚羥基、胍基、羧基、氨基、巰基、咪唑基、酚羥基、胍基、色氨酸吲哚基等色氨酸吲哚基等酶的分子修飾最新(4) (4) 酶蛋白主鏈修飾酶蛋白主鏈修飾( (肽鏈有限水解修飾肽鏈有限水解修飾) )o利用酶分子主鏈的切斷和連接，使酶分子的化學(xué)利用酶

9、分子主鏈的切斷和連接，使酶分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)及其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生某些改變，從而改變酶的結(jié)構(gòu)及其空間結(jié)構(gòu)發(fā)生某些改變，從而改變酶的特性和功能的方法。特性和功能的方法。o酶蛋白主鏈修飾主要是靠酶切酶蛋白主鏈修飾主要是靠酶切/ /酶原激活法。酶原激活法。a a、胃蛋白酶原的激活、胃蛋白酶原的激活 HCl胃胃蛋蛋白白酶酶原原pH1.52（從從N N端端失失去去4 44 4個個氨氨基基酸酸殘殘基基）自自身身激激活活胃胃蛋蛋白白酶酶酶的分子修飾最新酶的分子修飾最新b b、胰蛋白酶原（、胰蛋白酶原（trypsinogentrypsinogen）的激活）的激活 酶的分子修飾最新酶的分子修飾最新c c、胰凝乳蛋白酶原（

10、、胰凝乳蛋白酶原（chymotrypsinogenchymotrypsinogen）的激活）的激活 酶的分子修飾最新(5) (5) 氨基酸置換修飾氨基酸置換修飾p將肽鏈上的某一個氨基酸換成另一個氨基酸，將肽鏈上的某一個氨基酸換成另一個氨基酸，則可能引起酶蛋白空間結(jié)構(gòu)的某些改變。則可能引起酶蛋白空間結(jié)構(gòu)的某些改變。p通過氨基酸置換修飾，可使酶蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)通過氨基酸置換修飾，可使酶蛋白的結(jié)構(gòu)發(fā)生某些精細的改變，從而提高酶活力或增加酶生某些精細的改變，從而提高酶活力或增加酶的穩(wěn)定性。的穩(wěn)定性。酶的分子修飾最新o氨基酸或核苷酸的置換修飾可以采用化學(xué)修飾氨基酸或核苷酸的置換修飾可以采用化學(xué)修飾方法方法o

11、現(xiàn)在常用的氨基酸置換修飾的方法是現(xiàn)在常用的氨基酸置換修飾的方法是定點突變定點突變技術(shù)技術(shù)。 定點突變是指在定點突變是指在DNADNA序列中的某一特定位點上進序列中的某一特定位點上進行堿基的改變從而獲得突變基因的操作技術(shù)。行堿基的改變從而獲得突變基因的操作技術(shù)。酶的分子修飾最新(6) (6) 酶分子的物理修飾酶分子的物理修飾 o通過物理修飾，可以了解不同物理條件下，由通過物理修飾，可以了解不同物理條件下，由于酶分子空間構(gòu)象的改變而引起酶的特性和功于酶分子空間構(gòu)象的改變而引起酶的特性和功能的變化情況。能的變化情況。o特點在于不改變酶的組成單位及其基團，酶分特點在于不改變酶的組成單位及其基團，酶分子中的共價鍵不發(fā)生改變，只是在物理因素的子中的共價鍵不發(fā)生改變，只是在物理因素的作用下，副鍵發(fā)生某些變化和重排。作用下，副鍵發(fā)生某些變化和重排。酶的分子修飾最新4 4 酶修飾后的性質(zhì)變化酶修飾后的性質(zhì)變化o熱穩(wěn)定性熱穩(wěn)定性o抗原性抗原性o各類失活因子的抵抗力各類失活因子的抵抗力o半衰期半衰期o最適最適pHpHoKmKm的變化的變化酶的分子修飾最新5 5 酶的定向進化酶的定向進化o所