《酶分子工程概述》PPT課件

《《酶分子工程概述》PPT課件》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、第六章酶的分子工程之一：概述第一節(jié)酶的分子工程原因：1．穩(wěn)定性不夠，不能適應大量生產(chǎn)的需要。2．作用的最適條件不符。3．酶的主要動力學性質(zhì)的不適應。4．臨床應用的特殊要求。5.。。。酶的分子工程——molecularengineeringoftheenzyme主要指化學或分子生物學方法對酶分子進行改造洗衣粉:枯草芽孢桿菌蛋白酶加強去污能力，在漂白劑的作用下易失去活性。Met-222被氧化將酶蛋白分子中的氨基酸(Met-222)進行替代，使酶的抗氧化能力大大提高，因而可與漂白劑同時使用。分兩部分：對天然酶分子進行改

2、造，包括酶一級結(jié)構(gòu)中氨基酸置換、肽鏈切割、氨基酸側(cè)鏈修飾等分子生物學水平，即用基因工程方法對DNA或RNA進行分子改造，以獲得化學結(jié)構(gòu)更為合理的酶蛋白1、化學酶工程又稱為初級酶工程(Primaryenzymeengineering)，它主要由酶學與化學工程技術(shù)相互結(jié)合而形成，通過化學修飾、固定化處理、甚至通過化學合成法等手段，改善酶的性質(zhì)以提高催化效率及降低成本。它包括：自然酶化學修飾酶固定化酶化學人工酶等等的研究和應用。2.生物酶工程：是酶學和以DNA重組技術(shù)為主的現(xiàn)代分子生物學技術(shù)相結(jié)合一門新興的生物工程，亦稱

3、高級酶工程(AdvancedEnzymeEngineering)。生物酶工程：克隆酶突變酶新酶基因工程基本過程克隆酶20世紀90年代，隨著基因工程的廣泛介入，一些原來只能由動物或植物生產(chǎn)的酶，經(jīng)過酶基因重組，可以在微生物上表達——擺脫對天然酶的依賴?！盎蚬こ蹋l(fā)酵工藝＋先進的發(fā)酵設備”——酶工業(yè)的重大飛躍最成功的例子：人纖維蛋白溶酶原激活劑促進溶解血塊中的纖維蛋白。臨床上用于治療血栓性疾病，促進體內(nèi)血栓的溶解。利用工程菌株生產(chǎn)的纖維蛋白溶酶原激活劑在療效上與人體合成的酶完全一效，目前已用于臨床試驗。凝乳蛋白酶生產(chǎn)

4、乳酪的必需用酶，其來源有限。人們克隆了小牛凝乳酶基因在酵母系統(tǒng)中表達，得到的凝乳酶與從小牛胃中提取的天然酶性質(zhì)完全一致。突變酶定向進化示意圖隨機突變+定向選擇＝目標突變體細菌誘發(fā)突變的因素500C培養(yǎng)突變體庫選擇壓力（溫度）溫度耐受型突變體最適生長溫度為370C最適生長溫度提高了！超自然的優(yōu)質(zhì)酶新酶Thisimageshowsacomputer-generatedmodelforthedesignofanewenzymenotfoundinnature.Thisparticularproteindesign,cal

5、ledretro-aldolase22,wastestedandwasabletoenhancetherateofacarbonbondbreakingchemicalreaction10,000timesovertherateoftheuncatalyzedreaction.Beingabletobreakcarbonbondsmorequicklyandefficientlycouldleadtoimprovementsincleaninguporganicwasteandindevelopingrenewab

6、leenergysourcesImagesbyLinJiangandEricAlthoff,UniversityofWashingtonandHowardHughesMedicalInstitute.thedesignedactivesite(greymeshing)第二節(jié)酶蛋白的穩(wěn)定性和穩(wěn)定化酶的穩(wěn)定性（enzymestability）是指酶分子抵抗各種不利因素影響，維持一定空間結(jié)構(gòu)，保持生物活性相對穩(wěn)定的能力。在細胞內(nèi)，酶分子受到內(nèi)膜系統(tǒng)保護，而且處于還原性環(huán)境，不易被氧化失活。而酶工程所涉及的催化過程幾

7、乎都在體外，條件比細胞內(nèi)環(huán)境惡劣得多，酶不穩(wěn)定的缺點顯得尤其突出。穩(wěn)定的空間結(jié)構(gòu)是酶催化活性穩(wěn)定的基礎從分子水平上看一級結(jié)構(gòu)：肽鍵和二硫鍵。酶分子空間結(jié)構(gòu)通常比一級結(jié)構(gòu)更為脆弱，非共價鍵包括疏水鍵、氫鍵、離子鍵、范德華力、金屬離子結(jié)合等。一、蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的分子原因蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的分子原因：A:金屬離子、底物、輔助因子和其他相對分子質(zhì)量配體的結(jié)合作用金屬離子由于結(jié)合到多肽鏈的不穩(wěn)定部分（特別是彎曲處），因而可以顯著增加蛋白質(zhì)的穩(wěn)定性。當酶與底物、輔因子和其它低分子量配體相互作用時，也會看到蛋白質(zhì)穩(wěn)定性的增加。這是因為蛋

8、白質(zhì)與上述效應子的作用常使蛋白質(zhì)發(fā)生構(gòu)象變化，使其構(gòu)象更穩(wěn)定。B:蛋白質(zhì)-蛋白質(zhì)和蛋白質(zhì)-脂的作用當?shù)鞍踪|(zhì)形成復合物時，脂分子或蛋白質(zhì)分子穩(wěn)定到疏水簇上，因而防止疏水簇與溶劑的接觸，屏蔽了蛋白質(zhì)表面的疏水區(qū)域在體內(nèi)，蛋白質(zhì)常與脂類或多糖相互作用，形成復合物，從而顯著增加蛋白質(zhì)穩(wěn)定性。這是因為蛋白質(zhì)分子表面上既有疏水簇，也有極性和帶電基團。從熱力學上看，疏水簇