酶工程2011概要.ppt

* * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * * 三、反应条件的选择 要注意—— 1. 酶与修饰剂的分子比例 2. 反应体系的溶剂性质、盐浓度、pH条件 3. 反应温度及时间 酶化学修饰的种类及应用 一、酶的表面化学修饰 （一）大分子修饰（大分子结合修饰） 是目前应用最广的酶分子修饰方法。 1.定义：利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空间结构发生某些精细的改变，从而改变酶的特性与功能的方法。 2. 修饰剂： 聚乙二醇（PEG）、右旋糖酐（dextran）、肝素（heparin）、蔗糖聚合物（Ficoll）等。 修饰方法：修饰前活化，然后在一定条件下与酶分子共价结合。 （二）小分子修饰 （酶蛋白侧链基团修饰） 定义：通过选择性的试剂或亲和标记试剂与酶分子侧链上特定的功能基团发生化学反应。 侧链基团：组成蛋白质氨基酸残基上的功能团。主要有：氨基、羧基、胍基、巯基、酚基、咪唑基。 侧链基团修饰剂：采用的各种小分子化合物。 20种不同氨基酸的侧链基团中只有极性氨基酸的侧链易被修饰，它们一般具有亲核性。 （三）交联修饰（交联法） 用双功能基团试剂(如戊二醛)，与酶分子内不同肽链部分共价交联，使酶分子空间构象更加稳定。 （四）固定化修饰（共价偶联法） 通过酶表面的酸性或碱性残基，将酶共价连接到惰性载体上，由于酶所处的微环境发生改变，使酶的最适pH、最适温度和稳定性发生改变。 二、酶分子内部修饰 （一）蛋白主链修饰（肽链有限水解修饰） 蛋白主链修饰采用酶法（用专一性较强的蛋白酶或肽酶为修饰剂）,利用肽链有限水解，使酶的空间结构发生精细改变，从而改变酶的特性与功能。 酶蛋白的肽链被水解后，可能出现以下三种情况中的一种： 1 引起酶活性中心的破坏，酶失去催化功能。 2 仍维持活性中心的完整构象，保持酶活力。 3 有利于活性中心与底物结合并形成准确的催化部位，酶活力提高。 后两种情况，肽链的水解在限定的肽键上进行，称肽链有限水解。 （二）氨基酸置换修饰 将肽链上的某一个氨基酸换成另一个氨基酸，引起酶蛋白空间构象的改变，从而改变酶的某些特性和功能的方法。 通过两个途径实现： 化学修饰法：由于可用试剂的限制，获得的种类少。 蛋白质工程：利用基因操纵技术。 （三）金属离子置换修饰 改变酶分子中所含的金属离子，使酶的特性和功能发生改变的方法。 固定化酶与化学修饰酶在临床药物的应用 药物控释载体：凝胶包埋，微球制剂，脂质体，聚合物修饰 导向药物：抗体导向酶前药物 生物传感器（biosensor）：采用生物成分作为感受器的传感器，由感受器、换能器和电子线路组成。 疾病诊断：ELISA技术（抗体间接测定法，抗原双抗体夹心法测定） 非 水 相 酶 催 化 只要条件合适酶可以在非生物体系的疏水介质中 催化天然或非天然的疏水性底物和产物的转化 ，酶不仅可以在水与有机溶剂互溶体系，也可以 在水与有机溶剂组成的双液相体系，甚至在仅含 微量水或几乎无水的有机溶剂中表现出催化活性。 用于酶催化的非水相介质有 含微量水的有机溶剂 与水混溶的有机溶剂和水形成的均一体系 水与有机溶剂形成的两相或多相体系 胶束与反胶束体系 超临界流体 气相 非水酶学的研究 非水酶学基本理论的研究 通过对酶在非水介质中结构与功能的研究阐明非水介质中酶的催化机制，建立和完善非水酶学的基本理论 利用上述理论来指导非水介质中酶中酶催化反应的应用 有机溶剂中酶催化活性和调控 必须水 有机溶剂 化学修饰 固定化 温度 PH和离子强度 底物 抗体酶（abzyme） 既有抗体的高特异性同时具有酶的高效催化活性的蛋白分子，既具有催化活性的免疫球蛋白。 * * * * * * * * * * * * * * * * * * 构象改变和立体屏蔽效应构象改变指酶在固定化过程中，酶与载体的相互作用引起酶活力中心或变构中心的构象发生变化，从而导致酶活性下降。这种效应，难以定量描写，也难以预测，通常出现于吸附法和共价偶联法。 立体屏蔽效应由于载体的空间大小，或是由于固定方法与位置的不同，对酶的活性中心或者是调节中心造成空间障碍，因而S与效应物无法接触，从而影响酶活性。 微环境影响 微环境是指紧邻固定化酶的环境区域。由于载体的亲水、疏水性质和介质的介电常数等直接影响酶的催化效率或者是酶对效应物作出反应的能力。通常可以通过改变载体与介质的性质可作出判断和调节。 分配效应与扩散效应与微