10抗体酶核酶极端.ppt

第十章 模拟酶 核酶 极端酶 用合成高分子来模拟酶的结构、特性、作用原理以及酶在生物体内的化学反应过程。 酶是一类有催化活性的蛋白质，它具有催化效率高、专一性强、反应条件温和等特点。酶容易受到多种物理、化学因素的影响而失活，所以不能用酶广泛取代工业催化剂。 研究模拟酶主要是为了解决酶的以上缺点。  3．设计要点 设计前： 酶活性中心-底物复合物的结构 酶的专一性及其同底物结合方式的能力 反应的动力学及各中间物的知识 3．设计要点 设计中： 为底物提供良好的微环境 催化基团必须相对于结合点尽可能同底物的功能团相接近 应具有足够的水溶性，并在接近生理条件下保持其催化活性 主-客体模型 1.环糊精模拟酶----水解酶的模拟 水解酶模型 2.冠醚化合物的模拟酶 胶束模拟酶 胶束酶模型 目前模拟酶的研究主要有以下几方面： 1.模拟酶的金属辅基: 　有一类复合酶,除蛋白质外,还有含金属的有机小分子物质或简单的金属，叫做辅酶或辅基。辅基在催化反应中起着重要的作用。有一些研究工作就是模拟酶分子中的金属辅基。 例如，模拟过氧化氢酶分子中的铁卟啉辅基，合成了分解过氧化氢的酶模型──三亚乙基四胺与三价铁离子的络合物。这个模型在pH9.5和25℃的条件下，其催化速率是血红蛋白或正铁血红素在同样条件下的一万倍。化学模拟生物固氮同样是模拟固氮酶的金属辅基。  2.模拟酶的活性功能基　酶分子中直接与酶催化反应有关的活性中心，通常是由几个活性功能基组成。 例如牛胰核糖核酸酶的催化中心是肽链序列中第12位和第119位的两个组氨酸。 C.G.奥弗贝格等根据胰凝乳蛋白酶的催化中心与丝氨酸的羟基、组氨酸的咪唑基和天冬氨酸的羧基有关的事实，用乙烯基苯酚与乙烯基咪唑进行共聚合，制得带有羟基和咪唑基的-胰凝乳蛋白酶模型,用这个模型聚合物作为3-乙酰氧基－N－三甲基碘化苯胺,水解的催化剂，当pH为9.1时,其活性比单一的乙烯基咪唑高63倍。 3.模拟酶与底物的作用　 酶分子具有一定的空间构型，它与被催化的底物的作用在构型上有较严格的匹配关系，体现了酶的专一性。为了模拟酶的结合功能，近年来人们合成了许多冠醚化合物来模拟酶。随着冠醚空穴尺寸的不同，其对底物的选择性也不一样。 4.模拟酶的性状　在水溶液中，酶形成巨大的分子缔合体（胶束），构成同一分子内的疏水和亲水微环境。模拟酶的这种微环境中的化学反应的特殊性质，也是模拟酶的一个重要方面。 有人利用组氨酸的衍生物十四酰组氨酸与十六酰烷基－三甲基溴化铵组成两种分子的混合微胶束，来催化乙酸对硝基苯酯的水解，其速率比组氨酸增加了100倍。 5.模拟酶的高分子作用方式　 酶是一类由氨基酸组成，以多肽链为骨架的生物大分子。人们利用高分子化合物作为模型化合物的骨架，引入活性功能基来模拟酶的高分子作用方式。 例如，用分子量为40000～60000的聚亚乙基亚胺作为模型化合物的骨架，引入10％摩尔的十二烷基和15％摩尔的咪唑基，合成一个硫酸酯酶模型.用这个模型聚合物催化苯酚硫酸酯类化合物的水解，其活性比天然的Ⅱ型芳基硫酸酯酶高100倍。 10.1.2 抗体酶（Abzyme) 内容 抗体酶概念 抗体酶产生的理论基础 抗体酶的制备方法 抗体酶的应用 抗体 由抗原诱导产生的，在结构上与抗原高度互补并与抗原具有特异结合功能的免疫球蛋白。 抗体的最显著的特征是多样性和专一性 酶是生物催化剂 酶是一类具有催化功能的生物分子 酶反应有两个主要的特征： 高催化效率、高选择性 1946年，Pauling用过渡态理论阐明酶催化的实质 酶之所以具有催化活力是因为它能特异性结合并稳定化学反应的过渡态(底物激态)，从而降低反应能级。 过渡态理论 过渡态理论 与反应过渡状态结合作用 在酶催化的反应中，与酶的活性中心形成复合物的实际上是底物形成的过渡状态， 酶与过渡状态的亲和力要大于酶与底物或产物的亲和力。 抗体酶设想 1969年Jencks根据抗体结合抗原的高度特异性，与天然酶结合底物的高度专一性相类似的特性，在过渡态理论的基础上首先提出设想： 能与化学反应中过渡态结合的抗体，可能具有酶的活性，催化反应的进行。 1986年Lerner和Schultz证实了这一设想。 抗体酶的发现 Lerner和Schultz分别领导各自的研究小组首次观察到了抗体具有选择性的催化活性。 1986年美国Lerner和Schultz两个实验室同时在Science上发表论文，报道他们成功地得到了具有催化活性的抗体。 并将这类具催化能力的免疫球蛋白称为催化抗体，即抗体酶。 抗体酶 抗体酶（Abzyme）或催化抗体（Catalytic antibody)是抗体的高度选择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物。 本质上是一类具有催化活力的免疫球蛋 白，在其可