第五讲__酶的分子修饰.pptVIP

二、酶分子的化学修饰 1、金属离子置换修饰 2、大分子结合修饰(共价/非共价) 3、侧链基团修饰 4、肽链有限水解修饰 5、氨基酸置换修饰 1、金属离子置换修饰 把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子，使酶的特性和功能发生改变的修饰方法。 α-淀粉酶中的钙离子（Ca2+） 谷氨酸脱氢酶中的锌离子(Zn2+) 过氧化氢酶分子中的亚铁离子(Fe2+) 酰基氨基酸酶分子中的锌离子（Zn2+） 超氧化物歧化酶分子中的铜、锌离子(Cu2+,Zn2+) 酶的金属离子置换修饰 若从酶分子中除去其所含的金属离子，酶往往会丧失其催化活性。 如果重新加入原有的金属离子，酶的催化活性可以恢复或者部分恢复。 若用另一种金属离子进行置换，则可使酶呈现出不同的特性。有的可以使酶的活性降低甚至丧失，有的却可以使酶的活力提高或者增加酶的稳定性。 ★金属离子置换修饰的过程： ①酶的分离纯化： 首先将欲进行修饰酶经过分离纯化，除去杂质，获得具有一定纯度的酶液； ②除去原有金属离子： 加入一定量的金属螯合剂（如乙二胺四乙酸（EDTA）等）使酶分子中的金属离子与螯合剂形成螯合物，通过透析、超滤、分子筛层析等方法将金属螯合物从酶液中除去，酶往往成为无活性状态； ③加入置换离子： 在去离子的酶液中加入一定量的另一种金属离子，酶蛋白与新加入的金属离子结合，除去多余的置换离子，就可以得到经过金属离子置换后的酶。 注： 金属离子置换修饰只适用于那些在分子结构中本来含有金属离子的酶； 用于金属离子置换修饰的金属离子，一般都是二价金属离子。 2、大分子结合修饰 一、非共价修饰 二、共价修饰 一、非共价修饰 使用一些能与酶非共价地相互作用而又能有效地保护酶的一些添加物，既能通过氢键固定在酶分子表面，也能通过氢键有效地与外部水相连，从而保护酶的活力。 一类添加物通过调节酶的微环境来保护酶的活力，如多元醇、多糖、多聚氨基酸、多胺等； 一类添加物通过分子之间相互作用排除表面区域内的水分子，从而增加其稳定性，如蛋白质。 二、共价修饰 用可溶性大分子通过共价键连接于酶分子的表面，形成一层覆盖层。 用聚乙二醇修饰超氧物歧化酶，降低或消除酶的抗原性，提高了抗蛋白酶能力，延长了酶在体内的半衰期从而提高了酶药效。 1分子核糖核酸酶与6.5分子的右旋糖酐结合，可以使酶活力提高到原有酶活力的2.25倍； 1分子胰凝乳蛋白酶与11分子右旋糖酐结合，酶活力达到原有酶活力的5.1倍。 ★聚乙二醇 聚乙二醇是线性分子具有良好的生物相容性和水溶性，在体内无毒性、无残留、无免疫原性，并可消除酶的抗原性，使其末端活化后可以与酶产生交联，因而，被广泛用于酶的修饰。 酶 半衰期 相对稳定性 天然SOD 6 min 1 右旋糖酐-SOD 7 h 70 Ficoll(低分子量)–SOD 14 h 140 Ficoll(高分子量)–SOD 24 h 240 聚乙二醇-SOD 35 h 350 ★大分子共价修饰过程： 修饰剂的选择： 根据酶分子的结构和修饰剂的特性选择适宜的水溶性大分子。如聚乙二醇（PEG）、右旋糖酐、蔗糖聚合物、葡聚糖、环状糊精、肝素、羧甲基纤维素、聚氨基酸等。 修饰剂的活化： 作为修饰剂中含有的基团往往不能直接与酶分子的基团进行反应而结合在一起，在使用之前一般需要经过活化，然后才可以与酶分子的某侧链基团进行反应。 修饰： 将带有活化基团的大分子修饰剂与经过分离纯化的酶液，以一定的比例混合，在一定的温度、pH值等条件下反应一段时间，使修饰剂的活化基团与酶分子的某侧链基团以共价键结合，对酶分子进行修饰。 分离： 需要通过凝胶层析等方法进行分离，将具有不同修饰度的酶分子分开，从中获得具有较好修饰效果的修饰酶。 3、氨基酸残基侧链基团的化学修饰 采用一定的化学方法使酶蛋白的侧链基团发生改变，从而改变酶分子的特性和功能的修饰方法。 酶蛋白的侧链基团指组成蛋白质的氨基酸残基上的功能团。主要包括氨基、羧基、巯基、胍基、酚基等。这些基团可以形成各种副键，对酶蛋白空间结构的形成和稳定有重要作用。侧链基团一旦改变将引起酶蛋白空间构象的改变，从而改变酶的特性和功能。 用于研究各种基团在酶分子中的作用及其对酶的结构、特性和功能的影响。在研究酶的活性中心中的必需基团时经常采用。 ★氨基酸残基： 活性中心7种氨基酸出现的频率最高：Lys、Asp、Glu、Cys、His、Tyr、Ser； 根据氨基酸侧链R基的极性，20种氨基酸可分成4类： 非极性R基氨基酸（共8种）：Ala、Leu、Val、Ile、Phe、Try、Met、Pro； 中性的极性R基氨基酸（共7种）：Ser、Th