《酶的分子修饰》PPT课件-2.ppt

第六章 酶分子改造和修饰 1、什么是酶分子修饰 2、酶分子修饰的基本要求和条件 3、酶分子的修饰方法 4、酶修饰后的性质变化 5、酶的定向进化 1 什么是酶分子修饰？ o通过各种方法使酶分子的结构发生某些改 变，从而改变酶的某些特性和功能的技术过 程称为酶分子修饰。 酶分子修饰的意义 提高酶的活力 activity 增强酶的稳定性 stability 降低或消除酶的抗原性 immunological property 研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、 金属离子和各种物理因素对酶分子空间构象的影 响 structure 2 酶分子修饰的基本要求和条件 对酶分子进行修饰须在修饰原理、修饰剂和反应条 件的选择以及酶学性质等方面都要有足够的了解。 （1）酶的稳定性 （2）酶活性中心的状况 酶分子修饰的条件 修饰反应尽可能在酶稳定条件下进行，并尽量 不破坏酶活性功能的必需基团，使修饰率高，同 时酶的活力回收高。 （1）pH与离子强度 （2）修饰反应的温度与时间 （3）反应体系中酶与修饰剂的比例 3 酶分子的修饰方法 o金属离子置换修饰, o大分子结合修饰(共价/非共价) o侧链基团修饰 o肽链有限水解修饰 o氨基酸置换修饰 o酶分子的物理修饰 (1) 酶的金属离子置换修饰 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 称为金属离子置换修饰。 金属离子置换修饰的过程 a. 酶的分离纯化 b. 除去原有的金属离子 c. 加入置换离子 只适用于在分子结构中本来含有金属离子的酶 。 用于置换修饰的金属离子，一般是二价金属离 子。 (2) 酶的大分子修饰 利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空间 结构发生精细的改变，从而改变酶的特性与 功能的方法。 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,从而保护酶的活力。 非共价修饰 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。 大分子修饰的过程 o修饰剂的选择 o修饰剂的活化 o修饰 o分离 酶 半衰期相对稳对稳 定性 天然SOD 6 min 1 右旋糖酐酐-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 例 ： (3) 酶分子的侧链基团修饰 o采用一定的方法（一般为化学法）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。 o酶蛋白的侧链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。 催化活性/非催化活性基团的修饰 o对非催化基团修饰可改变酶的动力学性质，改 变酶对特殊底物的束缚能力。 o对催化活性基团可以通过选择性修饰侧链成分 来实现氨基酸的取代。 常见基团的化学修饰反应： 羧基、氨基、巯基、咪唑基、酚羟基、胍基 、色氨酸吲哚基等 (4) 酶蛋白主链修饰(肽链有限水解修饰) o利用酶分子主链的切断和连接，使酶分子的化学 结构及其空间结构发生某些改变，从而改变酶的特 性和功能的方法。 o酶蛋白主链修饰主要是靠酶切/酶原激活法。 a、胃蛋白酶原的激活 b、胰蛋白酶原（trypsinogen）的激活 c、胰凝乳蛋白酶原（chymotrypsinogen）的激活 (5) 氨基酸置换修饰 p将肽链上的某一个氨基酸换成另一个氨基酸 ，则可能引起酶蛋白空间结构的某些改变。 p通过氨基酸置换修饰，可使酶蛋白的结构发 生某些精细的改变，从而提高酶活力或增加酶 的稳定性。 o氨基酸或核苷酸的置换修饰可以采用化学修饰 方法 o现在常用的氨基酸置换修饰的方法是定点突变 技术。 定点突变是指在DNA序列中的某一特定位点上进 行碱基的改变从而获得突变基因的操作技术。 (6) 酶分子的物理修饰 o通过物理修饰，可以了解不同物理条件下，由 于酶分子空间构象的改变而引起酶的特性和功能 的变化情况。 o特点在于不改变酶的组成单位及其基团，酶分 子中的共价键不发生改变，只是在物理因素的作 用下，副键发生某些变化和重排。 4 酶修饰后的性质变化 o热稳定性 o抗原性 o各类失活因子的抵抗力 o半衰期 o最适pH oKm的变化 5 酶的定向进化 o