現代酶工程 5 酶分子的化學修飾

《現代酶工程 5 酶分子的化學修飾》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關內容在行業(yè)資料-天天文庫。

1、第五章酶分子的化學修飾酶分子化學修飾——在體外將酶分子通過人工的方法與一些化學物質，特別是一些有生物相容性的物質進行共價連接，從而改變酶的結構和性質。這些化學物質稱為修飾試劑，酶化學修飾主要用于基礎酶學的研究和疾病治療。酶化學修飾的應用領域在基礎酶學研究上探測酶活性必需氨基酸的性質和數目酶蛋白一級結構的測定酶蛋白的結構變化與運動酶蛋白部分區(qū)域的構象狀態(tài)酶的作用機理與催化反應歷程酶分子的拓撲學以及寡聚酶的亞基結合狀態(tài)酶的固定化技術酶純度的分析與檢測在疾病治療上—克服酶在體內的不穩(wěn)定性—消除或降低酶的抗原性—有助于酶分子到達并集中于病灶部位在工業(yè)上的應用—

2、酶穩(wěn)定性提高，使生產成本降低—反應條件的改善和酶壽命的延長導致生產工藝的技術革新和改進?！蠖鄶档幕瘜W修飾的目的在于人為地改變天然酶的某些性質，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，擴大酶的應用范圍。——酶經過修飾后，會產生各種各樣的變化，概括起來有：—１提高生物活性（包括某些在修　飾后對效應物的反應性能改變）—２增強在不良環(huán)境中的穩(wěn)定性；—３針對特異性反應降低生物識別能　力，解除免疫原性；—４產生新的催化能力。主要內容第一節(jié)酶分子的化學修飾方法第二節(jié)酶化學修飾的基本要求第三節(jié)修飾酶的化學性質酶的化學修飾的基本原理——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構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行適當的改造，通過對酶分子的側鏈基團、酶分子的功能基團等進行化學修飾或改造，就可以獲得結構或性能更合理的修飾酶?！附涍^化學修飾后，除了能減少由于內部平衡力被破壞而引起的酶分子伸展打開外，還可能會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、極性等變化對酶分子的影響，進而維持酶活性部位微環(huán)境的相對穩(wěn)定，使酶分子能在更廣泛的條件下發(fā)揮作用?！富瘜W修飾的基本原則都是充分利用化學修飾劑所具有的各類化學基團的特性，或直接或間接地經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）產生化學反應，從而對酶分子的結構進行改造?！诿傅幕瘜W修飾過程中需要涉及被修飾酶、修飾劑的性質以及修飾反應條件的選擇。一般在開始設計酶化學修飾反應時須對被修飾酶的活性部位、穩(wěn)定條件、側鏈基團性質等應盡可能全面掌握。　　在此基礎上選擇合適的化學修飾劑進行化學修飾，在選擇化學修飾劑時，除了需

5、要考慮修飾劑的種類、修飾劑上的反應基團的數目和位置以及修飾劑上反應基團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影響修飾反應的因素。值得注意的是酶的修飾反應一般總是盡可能在酶穩(wěn)定的條件下進行，需要盡可能少破壞酶活性功能的必需基團，以提高酶和修飾劑的結合率和酶活回收率。酶的化學修飾反應條件主要包括——體系中酶與修飾劑的分子比例、——反應體系（包括溶劑性質、鹽濃　　度以及pH等）——反應溫度和時間等　　一般來說，修飾反應條件隨酶的性質、修飾劑的種類、修飾反應的類型等的不同而不同，一個合適的修飾反應需要由大量的實驗來予以確定。第一節(jié)酶分

6、子的化學修飾方法酶分子的化學修飾方法——酶的表面修飾——酶分子的內部修飾——與輔因子相關的修飾——金屬酶的金屬取代酶的表面修飾——化學固定化——酶的小分子修飾作用——酶的大分子修飾作用——大分子非共價修飾——大分子共價修飾——分子內交聯(lián)——分子間交聯(lián)——脂質體包埋——反相膠團微囊化：酶的表面修飾（一）化學固定化——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，進而改變了酶的性質，特別是動力學性質發(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，通過共價結合來修飾酶的一些基團（

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——非共價修飾——共價修飾大分子非共價修飾——利用一些大分子試劑通過與酶非共價相互作用，對酶進行有效的保護——例如聚乙二醇、右旋糖苷等通過氫鍵固定于酶分子的表面，同時又有效地與外部水相連，從而保護酶的活力；一些多元醇、多糖、多聚氨基酸、多胺等能通過調節(jié)酶的微環(huán)境來保護酶活力；另外一些蛋白質可以通過相互作用，排除分子表面的水分子，降低介電常數，使酶的穩(wěn)定性增加。大分子共價修飾：——利用一些可溶性大分子，通過共

8、價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。例如用聚乙二醇共價修