蛋白質(zhì)分子的化學修飾

蛋白質(zhì)分子的化學修飾第一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二第一節(jié)酶的活性中心第二節(jié)酶化學修飾的目的第三節(jié)酶化學修飾的原理第四節(jié)酶化學修飾的設計第五節(jié)

酶化學修飾的應用第六節(jié)酶的蛋白質(zhì)工程第二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

第一節(jié)酶的活性中心（activesite）

一、活性中心的概念酶的必需基團(essentialgroup):

與酶活性有關的基團酶的活性中心(activecenter):

由必需基團構成的與酶催化活性有關的特定區(qū)域.

第三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二酶分子非必需基團必需基團活性中心必需基團活性中心外必需基團結(jié)合基團催化基團非活性中心活性中心第四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二活性中心的重要化學基團

7種氨基酸出現(xiàn)的頻率最高

LysAspGluCysHisTyrSer

某些功能基團,如（氨基、羧基、巰基、羥基和咪唑基）是酶的必需基團。賴氨酸的氨基天冬氨酸和谷氨酸的羧基半胱氨酸的巰基組氨酸的咪唑基酪氨酸和絲氨酸的羥基第五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二OH第六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二第七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二活性部位只占酶分子很小的一部分第八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二胰凝乳蛋白酶第九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二活性部位是一個三維實體第十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二二、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)活性部位是一個三維實體。(3)活性中心位于酶分子表面的疏水性裂縫中。(4)活性中心構象不是固定不變的（誘導契合）。(5)酶與底物通過鹽鍵、氫鍵、范德華力和疏水作用等次級鍵結(jié)合。第十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

酶的穩(wěn)定性

1.酶穩(wěn)定的分子原因

1）共價鍵：肽鍵（peptidebond）

——穩(wěn)定蛋白質(zhì)和酶主鏈的核心力量。二硫鍵（disulfidebond）

——由兩個Cys的側(cè)鏈-SH氧化而成，是某些蛋白質(zhì)維持結(jié)構穩(wěn)定性的主要因素。第十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二2）非共價鍵：疏水相互作用（hydrophobicinteraction）:

是維持蛋白質(zhì)分子穩(wěn)定的主要的作用力。氫鍵（hydrogenbond）：是穩(wěn)定蛋白質(zhì)分子的空間結(jié)構，特別是二級結(jié)構的重要力量。第十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二靜電相互作用（electrostaticinteraction）：又稱離子鍵、鹽鍵、鹽橋，是正負電荷間的作用力。對酶分子穩(wěn)定性有關的鹽鍵大部分形成于分子表面上。范德華力：在電中性分子之間的非共價結(jié)合。分子間形成的范德華力越大越穩(wěn)定。金屬離子：

Ca2+、Mg2+和Zn2+等高價陽離子與多肽鏈不穩(wěn)定的彎曲部分結(jié)合，可顯著增加酶分子的穩(wěn)定性。第十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二途徑方法優(yōu)點不足酶分子改造核酸水平蛋白質(zhì)工程從根本上提高酶分子穩(wěn)定性操作復雜，周期長蛋白質(zhì)水平化學修飾適應所有酶，操作簡單經(jīng)濟修飾過程破壞酶分子劑型固定化適應所有酶，穩(wěn)定性高，可重復利用和連續(xù)生產(chǎn)載量較低，易失活交聯(lián)酶晶體穩(wěn)定性好，載量高，催化效率高成本高微環(huán)境改良穩(wěn)定劑簡單、經(jīng)濟工作量大反應介質(zhì)適用于特殊反應體系和酶類適合的酶類還不普遍2.穩(wěn)定酶的方法第十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

三、研究酶活性中心的方法

1.物理學方法：用X射線衍射法直接檢測底物或其類似物與酶形成的中間復合物（包括酶和底物）的相對位置。第十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二2.化學修飾法：根據(jù)所用修飾試劑不同，分為

1)非專一性化學修飾用非專一性的修飾試劑與氨基酸側(cè)鏈基團作用。若某基團被修飾后：酶活性不變——該基團可能不是酶的必需基團酶活性降低或喪失——該基團可能是酶的必需基團但不能確定化學試劑是同活性中心內(nèi)的必需基團結(jié)合。第十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二活性中心基團的鑒定標準①失活程度與修飾劑濃度成一定比例關系。②S或可逆抑制劑有保護作用（活性中心）。先加S或競Ⅰ加共價修飾劑透析除去S或競Ⅰ活性不喪失第十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二差別標記：底物或抑制劑存在活性基團不與修飾劑作用去除底物或抑制劑原來被保護的基團帶同位素標記可直接得到蛋白質(zhì)發(fā)揮功能作用的必需基團。化學修飾含同位素標記

的同樣試劑第十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二2)專一性化學修飾（基團專一性修飾）用專一性化學修飾劑修飾酶活性中心的某一氨基酸殘基的側(cè)鏈基團。3)親和標記（位點專一性修飾）采用的修飾試劑是根據(jù)底物的化學結(jié)構設計合成的含有活潑反應基團的底物類似物。作用機制：利用酶對底物的特殊親和力將酶加以修飾標記。第二十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二化學修飾的專一性第二十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二親和修飾劑：

①與S結(jié)構相似，與活性中心的氨基酸殘基親和力大，而與活性中心以外的氨基酸殘基親和力小。②具有活潑的化學基團（如鹵素）可與活性中心的基團形成穩(wěn)定的共價鍵。第二十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二3.蛋白質(zhì)工程：將酶相應的cDNA定點突變，突變的cDNA只表達一個或幾個氨基酸被置換的酶蛋白，測定其活性可知被置換的氨基酸是否為活力所必需。第二十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

第二節(jié)酶化學修飾及修飾目的一、酶化學修飾

1.限制酶大規(guī)模應用的原因：

第二十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

酶作為生物催化劑，其高效性和專一性是其他催化劑所無法比擬的。因此，日益增多的酶制劑已用于食品發(fā)酵、疾病診治和預防、環(huán)境保護和監(jiān)測、化工產(chǎn)品的生產(chǎn)，以及基因工程等生物技術領域。但是酶在實際應用中有局限性：1、作為異體蛋白在體內(nèi)難于吸收、易引起免疫反應和被識別降解(具有抗原性)；2、酶蛋白經(jīng)不起溫度、酸堿、有機溶劑及時間的考驗，半衰期短、易變性失活(細胞外穩(wěn)定性差)；3、酶的活性、作用專一性和最適條件不一定能適應生產(chǎn)工藝要求，限制了酶制劑的應用范圍(酶活性不夠高)。第二十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二2.改變酶特性有兩種主要的方法：

1)通過分子修飾的方法來改變已分離出來的天然酶的活性。

2)通過基因工程方法改變編碼酶分子的基因而達到改造酶的目的。第二十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

3.酶化學修飾的概念

（原理、方法、應用）

酶的化學修飾（chemicalmodification）：

通過化學基團的引入或除去，使蛋白質(zhì)共價結(jié)構發(fā)生改變。

化學修飾是分子酶工程的重要手段之一。只要選擇合適的修飾劑和修飾條件，在保持酶活性的基礎上，能夠在較大范圍內(nèi)改變酶的性質(zhì)，創(chuàng)造天然酶所不具備的優(yōu)良特性，甚至創(chuàng)造出新的活性。

酶選擇性化學修飾：

肽鏈側(cè)鏈基團被化學試劑專一性地修飾

化學修飾方法雖多，但基本都是利用修飾劑所具有的各種化學基團特性，或直接或經(jīng)過一定的活化過程，與酶分子上某氨基酸殘基（一般盡量選酶活性非必需基團）產(chǎn)生化學反應，對酶分子結(jié)構進行改造。第二十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二二、酶化學修飾的目的

1.研究酶的結(jié)構與功能的關系。（50年代末）

2.人為改變天然酶的某些性質(zhì)，擴大酶的應用范圍。（70年代末之后）

1）提高酶的生物活性（酶活力）。

2）增強酶的穩(wěn)定性（熱穩(wěn)定性、體內(nèi)半衰期）。

3）消除抗原性（針對特異性反應降低生物識別能力）。

4）產(chǎn)生新的催化能力。第二十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

第三節(jié)酶化學修飾的原理

凡通過化學基團的引入或除去而使酶蛋白共價結(jié)構發(fā)生改變（側(cè)鏈基團的取代、肽鏈的限制性水解、分子內(nèi)或分子間的交聯(lián)），都可稱為蛋白質(zhì)的化學修飾。達到：改造酶的作用特性（包括改變酶活性、專一性、對效應物響應性能及對輔助因子的要求）提高酶的穩(wěn)定性擴大在體內(nèi)應用可能性（防止在體內(nèi)非專一性水解、減少和消除免疫原性以利于醫(yī)療應用）第二十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二一、如何增強酶天然構象的穩(wěn)定性與耐熱性

修飾劑分子存在多個反應基團，可與酶形成多點交聯(lián)。使酶的天然構象產(chǎn)生“剛性”結(jié)構。二、如何保護酶活性部位與抗抑制劑大分子修飾劑與酶結(jié)合后，產(chǎn)生的空間障礙或靜電斥力阻擋抑制劑，“遮蓋”了酶的活性部位。第三十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二三、如何維持酶功能結(jié)構的完整性與抗蛋白水解酶酶化學修飾后通過兩種途徑抗蛋白水解酶：1.大分子修飾劑產(chǎn)生空間障礙阻擋蛋白水解酶接近酶分子?！罢谏w”酶分子上敏感鍵免遭破壞。2.酶分子上許多敏感基團交聯(lián)上修飾劑后，減少了受蛋白水解酶破壞的可能性。第三十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二四、如何消除酶的抗原性及穩(wěn)定酶的微環(huán)境1.酶蛋白氨基酸組成的抗原決定簇，與修飾劑形成了共價鍵。破壞了抗原決定簇——抗原性降低乃至消除

“遮蓋”了抗原決定簇——阻礙抗原、抗體結(jié)合2.大分子修飾劑本身是多聚電荷體，能在酶分子表面形成“緩沖外殼”，抵御外界環(huán)境的極性變化，維持酶活性部位微環(huán)境相對穩(wěn)定。第三十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

第四節(jié)酶化學修飾的設計

一、充分認識酶分子的特性

包括酶的——

1.活性部位情況

2.穩(wěn)定條件及反應最佳條件

3.側(cè)鏈基團的化學性質(zhì)及反應活潑性第三十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二二、修飾劑的選擇

要考慮——

1.修飾劑的分子量及鏈的長度（要求有較大的分子量）

2.修飾劑上反應基團的數(shù)目及位置（要求有較多的反應活性基團）

3.修飾劑上反應基團的活化方法與條件第三十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二三、反應條件的選擇

要注意——1.酶與修飾劑的分子比例

2.反應體系的溶劑性質(zhì)、鹽濃度、pH條件

3.反應溫度及時間第三十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二第五節(jié)酶化學修飾的種類及應用

一、酶的表面化學修飾（一）大分子修飾（大分子結(jié)合修飾）是目前應用最廣的酶分子修飾方法。

1.定義：利用水溶性大分子與酶結(jié)合，使酶的空間結(jié)構發(fā)生某些精細的改變，從而改變酶的特性與功能的方法。第三十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二2.修飾劑：聚乙二醇（PEG）、右旋糖酐（dextran）、肝素（heparin）、蔗糖聚合物（Ficoll）等。

修飾方法：修飾前修飾劑活化－一定條件下與酶分子共價結(jié)合－對酶分子進行修飾。第三十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二3、大分子修飾后酶性質(zhì)的變化（1）提高酶活力（2）增加酶的穩(wěn)定性半衰期：酶活力降低原來活力一半所經(jīng)過的時間。（3）降低抗原抗體反應

第三十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二4.應用：如：PEG－超氧化物歧化酶（SOD）

PEG－溶血類蛋白質(zhì)（鏈激酶、尿激酶等）

PEG－天門冬酰胺酶（ASNase）消除了抗原性延長了酶在體內(nèi)的半衰期又如：用Dextran修飾-淀粉酶，－淀粉酶，胰蛋白酶、過氧化氫酶，提高了酶的熱穩(wěn)定性。第三十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二（二）小分子修飾（酶蛋白側(cè)鏈基團修飾）定義：通過選擇性的試劑或親和標記試劑與酶分子側(cè)鏈上特定的功能基團發(fā)生化學反應。側(cè)鏈基團：組成蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的功能團。主要有：氨基、羧基、胍基、巰基、酚基、咪唑基。側(cè)鏈基團修飾劑：采用的各種小分子化合物。

20種不同氨基酸的側(cè)鏈基團中只有極性氨基酸的側(cè)鏈易被修飾，它們一般具有親核性。第四十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二根據(jù)氨基酸側(cè)鏈R基的極性，20種氨基酸可分成4類。

1.非極性R基氨基酸（共8種）：丙氨酸(Alanine,Ala,A),

亮氨酸(Leucine,Leu,L),

纈氨酸(Valine,Val,V)),

異亮氨酸(Isoleucine,Ile,I),

苯丙氨酸(Phenylalanine,Phe,F),

色氨酸(Tryptophan,Trp,W),

甲硫氨酸(Methionine,Met,M),

脯氨酸(Proline,Pro,P)第四十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二2.無電荷的極性R基氨基酸（共7種）：絲氨酸(Serine,Ser,S),蘇氨酸(Threonine,Thr,T),酪氨酸(Tyrosine,Tyr,Y),半胱氨酸(Cysteine,Cys,C),天冬酰胺(Asparagine,Asn,N),甘氨酸(Glycine,Gly,G),谷氨酰胺(Glutamine,Gln,Q)3.帶正電荷的極性R基氨基酸（共3種）：賴氨酸(Lysine,Lys,K),精氨酸(Arginine,Arg,R),組氨酸(Histidine,His,H)4.帶負電荷的極性R基氨基酸（共2種）：天冬氨酸(Asparticacid,Asp,D),谷氨酸(Glutamicacid,Glu,E)第四十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二幾種重要的修飾反應：烷基化反應酰化反應氧化還原反應芳香環(huán)取代反應第四十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二1.化學修飾反應的類型

1)烷基化反應試劑特點：烷基上帶活潑鹵素，導致酶分子的親核基團（如－NH2，-SH等）發(fā)生烷基化?？勺饔没鶊F：氨基（Lys，Arg），巰基（Cys），羧基（Asp、Glu），甲硫基（Met），咪唑基（His）。修飾劑：2，4－二硝基氟苯、碘乙酸、碘乙酰胺等。第四十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二烷基化反應第四十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

2)?；磻噭┨攸c：含有結(jié)構，作用于側(cè)鏈基團上的親核基團，使之?；？勺饔没鶊F：氨基，巰基，醇羥基（Ser、Thr），酚羥基（Tyr）第四十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二?；磻?/p>

第四十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二3)氧化和還原反應試劑特點：具有氧化性或還原性。氧化劑：H2O2，N-溴代琥珀酰亞胺可被氧化的側(cè)鏈基團：巰基，甲硫基，吲哚基（Trp）、咪唑基，酚基等。還原劑：2－巰基乙醇、DTT等。可被還原的側(cè)鏈基團：二硫鍵。第四十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二連四硫酸鹽氧化巰基，DTT還原逆回，用于保護巰基。第四十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二2.特定氨基酸殘基側(cè)鏈基團的化學修飾1)氨基的化學修飾：來源：Lys,Arg,His,Gln修飾反應：酰基化與烷基化?；揎梽?

三硝基苯磺酸（TNBS）、丹磺酰氯（DNS）烷基化修飾劑：

2，4－二硝基氟苯（DNFB）、碘乙酸、碘乙酰胺、亞硝酸等第五十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二第五十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二2)羧基的化學修飾修飾羧基的反應專一性較差。常用水溶性碳化二亞胺修飾天冬氨酸和谷氨酸?？啥繙y定酶分子中羧基的數(shù)目。

+

水溶性碳化二亞胺第五十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二3)胍基的化學修飾來源：Arg修飾反應：本質(zhì)上是羰基對氨基?；?。修飾劑：

丁二酮二羰基化合物1，2－環(huán)己二酮苯乙二醛第五十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二第五十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二4)巰基的化學修飾來源：Cys

修飾反應:烷基化修飾劑：碘乙酸(IAA)

碘乙酰胺(IAM)E-SH+R-X－>E-SR+HXN-乙基馬來酰亞胺（NEM）（常用的專一修飾巰基試劑）E－SH＋

第五十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二5)二硫鍵的化學修飾還原：巰基乙醇、二硫蘇糖醇（DTT）第五十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二氧化：過甲酸:Performicacid第五十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二6)咪唑基的化學修飾來源：His

修飾反應:?；c烷基化酰基化修飾劑:

常用焦碳酸二乙酯（diethylparacarbonate）

++C2H5OH+CO2

烷基化修飾劑：碘乙酸+ICH2COOH+HI第五十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二7）酚羥基的化學修飾來源：Tyr修飾反應：芳香環(huán)取代反應修飾劑：碘、硝化試劑（四硝基甲烷）第五十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

4)芳香環(huán)取代反應試劑：鹵（碘）化，硝化試劑。碘代：

I2＋

+HI

硝化：

(NO2)4C++(NO2)3CH

（四硝基甲烷）第六十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二8）吲哚基的化學修飾來源：Trp

修飾反應：氧化反應修飾劑：N-溴代琥珀酰亞胺第六十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二氨基酸側(cè)鏈基團修飾劑Lys氨基三硝基苯磺酸，2，4－二硝基氟苯、碘乙酸、碘乙酰胺、丹磺酰氯、亞硝酸Asp、Glu羧基水溶性碳化二亞胺Arg胍基苯乙二醛，1,2－環(huán)己二酮、丁二酮Cys巰基碘乙酸、碘乙酰胺、N-乙基馬來酰亞胺二硫鍵巰基乙醇、DTTHis咪唑基焦碳酸二乙酯、碘乙酸Tyr酚羥基碘、四硝基甲烷Trp吲哚基N-溴代琥珀酰亞胺

各種氨基酸側(cè)鏈的修飾劑第六十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二酶化學修飾的應用

在醫(yī)藥方面：化學修飾可以提高醫(yī)用酶的穩(wěn)定性，延長它在體內(nèi)半衰期，抑制免疫球蛋白的產(chǎn)生，降低免疫原性和抗原性。

在生物技術領域：化學修飾酶能夠提高酶對熱，酸，堿和有機溶劑的耐性，改變酶的底物專一性和最適pH等酶學性質(zhì)。

在酶結(jié)構功能研究中：1.研究酶空間結(jié)構與功能的關系，如酶的活性中心研究；2.確定氨基酸殘基的功能；3.測定酶分子中某種氨基酸的數(shù)量。第六十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

化學修飾效果舉例

用纖維蛋白的專一性單克隆抗體修飾尿激酶，使其溶血栓性提高了100倍用乙醛酸修飾胰凝乳蛋白酶的表面氨基，形成親水性的α－NHCH2COOH后，該酶對60°C熱處理的穩(wěn)定性增高了1000倍。超氧化物歧化酶(superoxidedismutase,SOD)、L－谷氨酰胺酶、L－天門冬酰胺酶、尿酸酶等用PEG(聚乙二醇)修飾后，完全消除了酶的抗原性和免疫原性，減慢了它們在動物血液循環(huán)中被清除的速度，酶的活力可以保存15％－45％。第六十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二酶蛋白化學修飾的局限性1.某種修飾劑對某一氨基酸側(cè)鏈的化學修飾專一性是相對的，很少有對某一氨基酸側(cè)鏈絕對專一的化學修飾劑。2.化學修飾后酶的構象或多或少都有一些改變，因此這種構象的變化將妨礙對修飾結(jié)果的解釋。3.酶的化學修飾只能在具有極性的氨基酸殘基側(cè)鏈上進行，目前還不能用化學修飾的方法研究非極性氨基酸殘基在酶結(jié)構與功能關系中的作用。4.酶化學修飾的結(jié)果對于研究酶結(jié)構與功能的關系能提供一些信息，如某一氨基酸殘基被修飾后，酶活力完全喪失，說明該殘基是酶活性所“必需”的，為什么是必需的，還得用X射線和其他方法來確定。因此化學修飾法研究酶結(jié)構與功能關系尚缺乏準確性和系統(tǒng)性。第六十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二（三）交聯(lián)修飾（交聯(lián)法）用雙功能基團試劑(如戊二醛)，與酶分子內(nèi)不同肽鏈部分共價交聯(lián)，使酶分子空間構象更加穩(wěn)定。（四）固定化修飾（共價偶聯(lián)法）通過酶表面的酸性或堿性殘基，將酶共價連接到惰性載體上，由于酶所處的微環(huán)境發(fā)生改變，使酶的最適pH、最適溫度和穩(wěn)定性發(fā)生改變。第六十六頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二二、酶分子內(nèi)部修飾（一）蛋白主鏈修飾（肽鏈有限水解修飾）利用肽鏈有限水解，使酶的空間結(jié)構發(fā)生精細的改變，從而改變酶的特性與功能的方法。

蛋白主鏈修飾采用酶法（用專一性較強的蛋白酶或肽酶為修飾劑）。（與前面化學修飾區(qū)別）第六十七頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

酶蛋白的肽鏈被水解后，可能出現(xiàn)以下三種情況中的一種：1引起酶活性中心的破壞，酶失去催化功能。2仍維持活性中心的完整構象，保持酶活力。3有利于活性中心與底物結(jié)合并形成準確的催化部位，酶活力提高。后兩種情況，肽鏈的水解在限定的肽鍵上進行，稱肽鏈有限水解。第六十八頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二修飾后酶性質(zhì)的變化1）提高酶活力2）消除抗原性第六十九頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二（二）金屬離子置換修飾1、概念

通過改變酶分子中所含金屬離子，使酶的特性和功能發(fā)生改變的方法。2、作用范圍含有金屬離子的酶金屬酶特點：金屬離子往往是酶活性中心的組成部分，對酶的活性起重要作用。（1）若除去酶活性中心的金屬離子，酶會失活，重新加入原離子則酶復活。（2）加入不同的金屬離子（即金屬離子置換）則可使酶呈現(xiàn)不同特性。第七十頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

3、常用金屬離子（往往是二價離子）:Ca2+，Mg2+，Mn2+，Zn2+，Co2+，Cu2+，F(xiàn)e2+等。4、方法步驟向酶液加入一定量的EDTA－將酶與金屬鰲合物分離－金屬離子置換。舉例：α-淀粉酶發(fā)酵生產(chǎn)、保存和應用過程中添加一定量的鈣離子。第七十一頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二（三）氨基酸置換修飾將肽鏈上的某一個氨基酸換成另一個氨基酸，引起酶蛋白空間構象的改變，從而改變酶的某些特性和功能的方法。通過兩個途徑實現(xiàn)：化學修飾法：由于可用試劑的限制，獲得的種類少。蛋白質(zhì)工程：利用基因操作技術。第七十二頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二酶的蛋白質(zhì)工程一、概念：蛋白質(zhì)工程是以創(chuàng)造性能更適用的蛋白質(zhì)分子為目的，以結(jié)構生物學與生物信息學為基礎(結(jié)合X-衍射分析技術、蛋白質(zhì)溶液構象理論及計算機輔助設計)，以基因重組技術為主要手段，對天然蛋白質(zhì)分子的設計和改造的技術科學。常用：化學全合成法、限制酶酶切片斷取代法等。蛋白質(zhì)工程在酶的改造方面目前研究比較系統(tǒng)的例子是組織型血纖維蛋白溶酶原激活劑（TpA）第七十三頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二二、蛋白質(zhì)的功能基礎蛋白質(zhì)的功能在很大程度上取決于其空間結(jié)構。第七十四頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二蛋白質(zhì)結(jié)構測定一級結(jié)構測定：直接法：直接測定多肽鏈的氨基酸順序。間接法：從編碼蛋白質(zhì)的基因的核苷酸順序來推導蛋白質(zhì)的氨基酸順序。三級結(jié)構測定：X-射線晶體衍射——研究處在晶體狀態(tài)下的蛋白質(zhì)的空間結(jié)構核磁共振(NMR)光譜——研究處在溶液狀態(tài)的蛋白質(zhì)的結(jié)構。第七十五頁，共八十五頁，編輯于2023年，星期二

X-射線衍射技術：用于蛋白質(zhì)及核酸三維結(jié)構的確定，至