現(xiàn)代酶工程 5 酶分子的化學(xué)修飾

《現(xiàn)代酶工程 5 酶分子的化學(xué)修飾》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在行業(yè)資料-天天文庫(kù)。

1、第五章酶分子的化學(xué)修飾酶分子化學(xué)修飾——在體外將酶分子通過人工的方法與一些化學(xué)物質(zhì)，特別是一些有生物相容性的物質(zhì)進(jìn)行共價(jià)連接，從而改變酶的結(jié)構(gòu)和性質(zhì)。這些化學(xué)物質(zhì)稱為修飾試劑，酶化學(xué)修飾主要用于基礎(chǔ)酶學(xué)的研究和疾病治療。酶化學(xué)修飾的應(yīng)用領(lǐng)域在基礎(chǔ)酶學(xué)研究上探測(cè)酶活性必需氨基酸的性質(zhì)和數(shù)目酶蛋白一級(jí)結(jié)構(gòu)的測(cè)定酶蛋白的結(jié)構(gòu)變化與運(yùn)動(dòng)酶蛋白部分區(qū)域的構(gòu)象狀態(tài)酶的作用機(jī)理與催化反應(yīng)歷程酶分子的拓?fù)鋵W(xué)以及寡聚酶的亞基結(jié)合狀態(tài)酶的固定化技術(shù)酶純度的分析與檢測(cè)在疾病治療上—克服酶在體內(nèi)的不穩(wěn)定性—消除或降低酶的抗原性—有助于酶分子到達(dá)并集中于病灶部位在工業(yè)上的應(yīng)用—

2、酶穩(wěn)定性提高，使生產(chǎn)成本降低—反應(yīng)條件的改善和酶壽命的延長(zhǎng)導(dǎo)致生產(chǎn)工藝的技術(shù)革新和改進(jìn)?！蠖鄶?shù)的化學(xué)修飾的目的在于人為地改變天然酶的某些性質(zhì)，創(chuàng)造天然酶所不具備的某些優(yōu)良特性甚創(chuàng)造出新的活性，擴(kuò)大酶的應(yīng)用范圍?！附?jīng)過修飾后，會(huì)產(chǎn)生各種各樣的變化，概括起來有：—１提高生物活性（包括某些在修　飾后對(duì)效應(yīng)物的反應(yīng)性能改變）—２增強(qiáng)在不良環(huán)境中的穩(wěn)定性；—３針對(duì)特異性反應(yīng)降低生物識(shí)別能　力，解除免疫原性；—４產(chǎn)生新的催化能力。主要內(nèi)容第一節(jié)酶分子的化學(xué)修飾方法第二節(jié)酶化學(xué)修飾的基本要求第三節(jié)修飾酶的化學(xué)性質(zhì)酶的化學(xué)修飾的基本原理——大量研究表明，酶

3、分子表面外形的不規(guī)則、各原子間極性和電荷的不同、各氨基酸殘基間相互作用等使酶分子結(jié)構(gòu)的局部形成了一種包含了酶活性部位的微環(huán)境，不管這種微環(huán)境是極性的還是非極性的，都直接影響到酶活性部位氨基酸殘基的電離狀態(tài)，并為活性部位發(fā)揮催化作用提供合適的條件?！烊幻阜肿又械倪@種微環(huán)境是可以通過人為的方法進(jìn)行適當(dāng)?shù)母脑?，通過對(duì)酶分子的側(cè)鏈基團(tuán)、酶分子的功能基團(tuán)等進(jìn)行化學(xué)修飾或改造，就可以獲得結(jié)構(gòu)或性能更合理的修飾酶?！附?jīng)過化學(xué)修飾后，除了能減少由于內(nèi)部平衡力被破壞而引起的酶分子伸展打開外，還可能會(huì)在酶分子的表面形成一層“緩沖外殼”，能在一定程度上抵御外界環(huán)境

4、的電荷、極性等變化對(duì)酶分子的影響，進(jìn)而維持酶活性部位微環(huán)境的相對(duì)穩(wěn)定，使酶分子能在更廣泛的條件下發(fā)揮作用。——酶化學(xué)修飾的基本原則都是充分利用化學(xué)修飾劑所具有的各類化學(xué)基團(tuán)的特性，或直接或間接地經(jīng)過一定的活化過程與酶分子中的某種氨基酸殘基（通常選擇非酶活必需基團(tuán)）產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng)，從而對(duì)酶分子的結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造?！诿傅幕瘜W(xué)修飾過程中需要涉及被修飾酶、修飾劑的性質(zhì)以及修飾反應(yīng)條件的選擇。一般在開始設(shè)計(jì)酶化學(xué)修飾反應(yīng)時(shí)須對(duì)被修飾酶的活性部位、穩(wěn)定條件、側(cè)鏈基團(tuán)性質(zhì)等應(yīng)盡可能全面掌握。　　在此基礎(chǔ)上選擇合適的化學(xué)修飾劑進(jìn)行化學(xué)修飾，在選擇化學(xué)修飾劑時(shí)，除了需

5、要考慮修飾劑的種類、修飾劑上的反應(yīng)基團(tuán)的數(shù)目和位置以及修飾劑上反應(yīng)基團(tuán)的活化方法和條件以外，還需要考慮修飾劑的分子量等其它可能會(huì)影響修飾反應(yīng)的因素。值得注意的是酶的修飾反應(yīng)一般總是盡可能在酶穩(wěn)定的條件下進(jìn)行，需要盡可能少破壞酶活性功能的必需基團(tuán)，以提高酶和修飾劑的結(jié)合率和酶活回收率。酶的化學(xué)修飾反應(yīng)條件主要包括——體系中酶與修飾劑的分子比例、——反應(yīng)體系（包括溶劑性質(zhì)、鹽濃　　度以及pH等）——反應(yīng)溫度和時(shí)間等　　一般來說，修飾反應(yīng)條件隨酶的性質(zhì)、修飾劑的種類、修飾反應(yīng)的類型等的不同而不同，一個(gè)合適的修飾反應(yīng)需要由大量的實(shí)驗(yàn)來予以確定。第一節(jié)酶分

6、子的化學(xué)修飾方法酶分子的化學(xué)修飾方法——酶的表面修飾——酶分子的內(nèi)部修飾——與輔因子相關(guān)的修飾——金屬酶的金屬取代酶的表面修飾——化學(xué)固定化——酶的小分子修飾作用——酶的大分子修飾作用——大分子非共價(jià)修飾——大分子共價(jià)修飾——分子內(nèi)交聯(lián)——分子間交聯(lián)——脂質(zhì)體包埋——反相膠團(tuán)微囊化：酶的表面修飾（一）化學(xué)固定化——一般是直接通過酶表面的氨基酸殘基將酶分子共價(jià)連接到惰性載體上；由于載體的引入，使酶所處的微環(huán)境發(fā)生改變，進(jìn)而改變了酶的性質(zhì)，特別是動(dòng)力學(xué)性質(zhì)發(fā)生了改變。（二）酶的小分子修飾作用——主要是利用一些小分子修飾試劑，通過共價(jià)結(jié)合來修飾酶的一些基團(tuán)（

7、如-COO-、-NH3+、-SH、-OH、咪唑基等），提高酶的穩(wěn)定性。常用的小分子修飾試劑有乙基、糖基和甲基等。酶的表面修飾（三）酶的大分子修飾作用——非共價(jià)修飾——共價(jià)修飾大分子非共價(jià)修飾——利用一些大分子試劑通過與酶非共價(jià)相互作用，對(duì)酶進(jìn)行有效的保護(hù)——例如聚乙二醇、右旋糖苷等通過氫鍵固定于酶分子的表面，同時(shí)又有效地與外部水相連，從而保護(hù)酶的活力；一些多元醇、多糖、多聚氨基酸、多胺等能通過調(diào)節(jié)酶的微環(huán)境來保護(hù)酶活力；另外一些蛋白質(zhì)可以通過相互作用，排除分子表面的水分子，降低介電常數(shù)，使酶的穩(wěn)定性增加。大分子共價(jià)修飾：——利用一些可溶性大分子，通過共

8、價(jià)鍵連接于酶分子的表面，形成一層覆蓋層，形成的可溶性酶具有許多有用的性質(zhì)。例如用聚乙二醇共價(jià)修