酶的化学修饰课件

1、1 酶的化学修饰酶的化学修饰 2 酶化学修饰的概念：通过主链的 切割剪接和侧链基团的化学修饰 对蛋白酶进行分子改造，以改变 其理化性质及生物活性。这种用 化学方法对酶分子施行种种手术 的方法称为“酶分子的化学修 饰”。 3 广义上讲:凡涉及共价键或部分共价 键的形成或破坏的转变都可以看作 是酶的化学修饰。从狭义上讲：酶 的化学修饰在较温和的条件下，以 可控制的方式使一种酶同某些化学 试剂起特异反应，从而引起单个氨 基酸残基或其功能基团发生共价的 化学修饰。 4 酶的化学修饰的目的：人为的改变 天然酶的一些性质，创造天然酶不 具有的某些优良性质甚至创造新的 活性，来扩大酶的应用领域促进生 物技术

2、的发展。概括起来有三点：1、 提高生物活性。2、增强不良环境中 的稳定性。3、针对特异反应，降低 生物识别能力。 5 化学修饰的方法： 1，酶的表面修饰，（1）大分子修 饰，可溶性大分子，如聚乙二醇， 聚乙烯比咯烷酮，聚丙烯酰胺、葡 聚糖、环糊精、肝素等。一般聚乙 二醇的分子量在5002000应用最广。 聚乙二醇是两亲性分子，化学修饰 时多采用单甲氧基聚乙二醇。 6 （2）小分子修饰：主要是利用 小分子对活性部位或部位之外的 侧脸集团进行化学修饰。小分子 有：氨基葡萄糖、乙酸酐、硬脂 酸、邻苯二酸酐等。 7 （3）交联修饰：此过程一般用 到双功能试剂如聚乙二醇，戊二 醛将蛋白质分子之间活亚基之

3、间 或分子内不同肽链进行共价交联。 可是没分子结构加固并可提高其 稳定性怎加了没在非水溶液中的 稳定价值。 8 （5）固定化修饰，通过固定化 的方法将没连接在水不溶性载体 上，使酶不随水流动而流动。固 定化后酶的一些特性会发生改变。 比如最适PH，温度，稳定性等。 9 分子内修饰：（1）非亲水基团的修 饰：最常用的修饰残基可以是亲核 的，也可以是亲电的。或者是氧化 性的。这类非催化性残基主要是改 变动力学性质，改变酶对底物的束 缚能力。 10 （2）蛋白主链的修饰：蛋白主链的 修饰主要靠酶法。比如猪和人的胰 岛素仅在B链羧基端有一个氨基酸的 差别。用蛋白水解酶将猪胰岛素B链 末端的天冬氨酸（A

4、la）水解下来。 在在一定的条件下，将同一个酶色 氨酸Thr接上去，就可以将猪胰岛素 转变成人胰岛素。 11 催化活性集团的修饰：如果把一 种氨基酸侧链化学转变为另一种 新的氨基酸侧链的方法叫做化学 突变。 12 与辅因子有关的修饰：1、对依 赖辅因子的酶可用两种方法进行 化学修饰。一、如果辅因子与酶 的结合不是共价的，则可将辅因 子共价结合在没上。引入新的或 修饰过具有强反应性的辅因子。 13 （2）将新的辅酶引入结构清楚 的蛋白质上。（3）金属酶中的 金属取代，酶的金属性取代可以 改变酶的专一性、稳定性及其抑 制作用。 14 5、肽链的延伸：为了有效的修 饰酶分子的内部区域，可以先用 脲或

5、盐酸胍处理，使酶分子的肽 链充分伸展，这就提供了化学修 饰酶分子内部疏水基团的可能性。 然后让修饰酶的伸展肽链在适当 条件下，重新折叠成某种具有催 化活力的酶。 15 通过定点突变的化学修饰。通过 一些可控制的方法在酶或蛋白质 特殊的位点引入特定分子来修饰 酶或蛋白质，结合定点突变引入 一种非天然氨基酸侧链来进行化 学修饰，从而得到一些新颖的酶 制剂。 16 修饰酶的特性：酶修饰后，其特性 在一定程度上发生了改变，天然酶 的一些不足可以得到改善。1、热稳 定性提高，这是由于修饰剂共价连 接酶分子上，使天然酶的构象产生 一定的刚性，不易伸展失活，并减 少了酶分子内部侧链基团的热震动， 从而增加了

6、热稳定性。 17 2、抗各类失活因子的能力提高 原因是修饰剂所产生的空间屏蔽有 效的阻挡了水解酶、抑制剂等失活 因子的进攻，或酶分子中对蛋白水 解酶等失活因子敏感的基团的修饰， 因此使某些修饰酶的抗失活因子能 力提高。 18 3、抗原性消除，酶一般蛋白质 分子，在体内会引起免疫反应， 使抗体与抗原（酶）结合而失活。 4、半衰期延长，酶经修饰后在 体内的半衰期延长。 5、最适PH改变 19 6、酶学性质变化，绝大多数酶经 化学修饰后，最大反应速率Vmax没 有变化。但在修饰后，米氏常数 Km会增大。化学修士还可以改变 某些酶的底物专一性。比如脂肪酶 经PEG修饰后，可溶于有机溶剂并 能催化酯合成

7、和酯交换等有机反应。 20 7、对组织分布能力的改变 一些酶经化学修士后，对组织的 分布能力有所改变能在血液中被 靶器官选择性的吸收 21 酶化学修饰的应用 （1）酶结构与功能的研究 可以通过修饰剂对酶的作用，以及 修饰的部位来判断酶的结构 (2）在医学方面的应用，主要是治 疗和诊断方面的应用。 （3）在工业方面的应用 主要是提高产量，减少成本，而且 将少对环境的污染。 22 酶化学修酶的局限性 （1）某种修饰剂对某一氨基酸侧链 化学的修饰专一性是相对的，很少 有对某一氨基酸侧链绝对专一的化 学修饰。 （2）化学修饰后酶的构象或多或少 有一些改变。 23 3）酶的化学修饰只能在有极性 的氨基酸上进行。而其它氨基酸 侧链在维持空间构象方面也起着 重要作用且从种属上分析，他们 在进行中比较保守。 24 4）酶化学修饰的结果对于研究酶的 结构与功能的关系提供一些信息， 但是缺乏准确性。 25 化学修饰的前景化学修饰的前景 化学修饰法可以改变天然美的一些特性，扩 大酶得一些应用范围，化学修饰法是改变酶 分子的有效方法，而且已获得了一定的规律 性和普遍性，据有广泛的应用前景。但是并 不是所