生物制药四学习PPT教案.pptx

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1、specificity)： 绝对专一性(absolute specificity)： 立体结构特异性(stereo specificity)：作用于立体异构体中的一种。2、酶的催化效率高 混合级反应当底物浓度较低时当底物浓度较低时反应速度与底物浓度成正比；反反应速度与底物浓度成正比；反应为一级反应。应为一级反应。随着底物浓度的增高随着底物浓度的增高反应速度不再成正比例加速；反应反应速度不再成正比例加速；反应为混合级反应。为混合级反应。当底物浓度高达一定程度当底物浓度高达一定程度反应速度不再增加，达最大速度；反应速度不再增加，达最大速度；反应为零级反应反应为零级反应1.最适pH 2.有效pH表现

2、出酶最大活力的pH值在一定的pH范围内酶是稳定的pH对酶作用的影响机制对酶作用的影响机制：1.环境过酸、过碱使酶变性失活；2.影响酶活性基团的解离；3.影响底物的解离。0酶酶活活性性 pH pH对某些酶活性的影响对某些酶活性的影响 胆碱酯酶胆碱酯酶 246810q双重影响双重影响温度升高，酶促反应速度温度升高，酶促反应速度升高；由于酶的本质是蛋白质，升高；由于酶的本质是蛋白质，温度升高，可引起酶的变性，温度升高，可引起酶的变性，从而反应速度降低从而反应速度降低 。 q最适温度 (optimum temperature)：酶促反应速度最快时的环境温度。其不是酶的特征性常数酶酶活活性性0.51.0

3、2.01.50 10 20 30 40 50 60 温度温度 C 温度对淀粉酶活性的影响温度对淀粉酶活性的影响 5 5、激活剂对酶促反应的影响、激活剂对酶促反应的影响 激活剂激活剂使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。其中大部分是一些无机离子和小分子简单有机物。如：Na+、K+、Ca2+、Mg2+、Cu2+、Zn2+、Co2+、Cr2+、Fe2+、Cl-、Br-、I-、CN-、NO3-、PO4-等； 无机离子对酶的激活作用：无机离子对酶的激活作用： （1 1）与酶分子肽链上的侧链基团相结合，稳）与酶分子肽链上的侧链基团相结合，稳定酶催化作用所需

4、的构象。定酶催化作用所需的构象。 （2 2）作为底物与酶蛋白之间联系的桥梁。）作为底物与酶蛋白之间联系的桥梁。 （3 3）可能作为辅酶或辅基的一个组成部分，）可能作为辅酶或辅基的一个组成部分，协助酶的催化作用。协助酶的催化作用。使酶的必需基团或活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶活力甚至使酶失活的物质，称为抑制剂（I）。S + EESE + P + IEIESH +ICH2COOH ESCH2COOH + HI（2）可逆抑制作用）可逆抑制作用：抑制剂与酶的结合是可逆的。抑制程度是由酶与抑制剂之间的亲和力大小、抑制剂的浓度以及底物的浓度决定。Ev1231. 反应体系中不加反应体系中不加I。2.

5、反应体系中加入一定反应体系中加入一定量的不可逆抑制剂。量的不可逆抑制剂。3.反应体系中加入一定反应体系中加入一定量的可逆抑制剂。量的可逆抑制剂。Ev不可逆抑制剂的作用Ev 可逆抑制剂的作用I I S + EESE + P + IEIS + EESE + P + IEI + IEIS+SE+PS + EESE + P + IEISE+PATP+CH3COOH ADP+CH3CO P其系统名为：ATP：乙酸磷酸转移酶一些酶的命名举例编号编号推荐名称推荐名称系系 统统 名名 称称催催 化化 的的 反反 应应EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸 + H2O + N

6、AD+脱氢酶脱氢酶氧化还原酶氧化还原酶 -酮戊二酸酮戊二酸 + NH3 + NADHEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸氨L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+ -酮戊二酸酮戊二酸基转移酶基转移酶戊二酸氨基转移酶戊二酸氨基转移酶草酰乙酸草酰乙酸 +L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨酸 + H2O L-鸟氨酸鸟氨酸+ 尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二磷酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛缩酶醛缩酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮

7、+ D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸异构酶异构酶异构酶异构酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶ATP + L-谷氨酸谷氨酸 + NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸 + L-谷氨酰胺谷氨酰胺编号编号推荐名称推荐名称系系 统统 名名 称称催催 化化 的的 反反 应应EC1.4.1.3谷氨酸谷氨酸L-谷氨酸：谷氨酸：NAD+L-谷氨酸谷氨酸 + H2O + NAD+脱氢酶脱氢酶氧化还原酶氧化还原酶 -酮戊二酸酮戊二酸 + NH3 + NAD

8、HEC2.6.1.1 天冬氨酸氨天冬氨酸氨L-天冬氨酸：天冬氨酸： -酮酮L-天冬氨酸天冬氨酸+ -酮戊二酸酮戊二酸基转移酶基转移酶戊二酸氨基转移酶戊二酸氨基转移酶草酰乙酸草酰乙酸 +L-谷氨酸谷氨酸EC3.5.3.1 精氨酸酶精氨酸酶L-精氨酸脒基水解酶精氨酸脒基水解酶L-精氨酸精氨酸 + H2O L-鸟氨酸鸟氨酸+ 尿素尿素EC4.1.2.13 果糖二磷酸果糖二磷酸D-果糖果糖1，6-二磷酸：二磷酸：D-果糖果糖1，6-二磷酸二磷酸醛缩酶醛缩酶D-甘油醛甘油醛3-磷酸裂合酶磷酸裂合酶磷酸二羟丙酮磷酸二羟丙酮 + D-甘油醛甘油醛3-磷酸磷酸EC5.3.1.9 磷酸葡萄糖磷酸葡萄糖D-葡萄糖

9、葡萄糖6-磷酸酮醇磷酸酮醇D-葡萄糖葡萄糖6-磷酸磷酸异构酶异构酶异构酶异构酶D-果糖果糖6-磷酸磷酸EC6.3.1.2 谷氨酰胺谷氨酰胺L-谷氨酸：氨连接酶谷氨酸：氨连接酶ATP + L-谷氨酸谷氨酸 + NH3合成酶合成酶ADP+磷酸磷酸 + L-谷氨酰胺谷氨酰胺 酶的定量并非对其蛋白质进行酶的定量并非对其蛋白质进行定量，而是对它的定量，而是对它的催化能力催化能力进行定量。进行定量。2. 酶活力单位 3. 酶的比活力 第二节 药 用 酶 的 生 产 (2)消炎剂(3)治疗高血压 -淀粉酶水解淀粉生成糊精，是国际上广泛使用的消化药。最早采用米曲霉生产的复合 -淀粉酶，其中还含有蛋白酶、脂肪酶

10、等多种酶。但由于米曲霉 -淀粉酶的适宜pH值为4.56.0所以在胃中易受胃酸破坏。用黑曲霉酸性淀粉酶作为消化药，不易受胃酸破坏，效果会更好。 脂肪酶催化脂肪水解生成甘油和脂肪酸，可作为消化剂使用。 假单胞菌脂肪酶能分解血液中的低密度脂白和乳糜微粒，可用于预防和治疗高血脂病。 该酶水解右旋糖酐生成小分子产物，对龋齿有显著的预防效果 。 龋齿是一种常见的口腔疾病，其病因是由于口腔中的细菌将蔗糖合成结构类似右旋糖酐的粘性多糖，粘附在牙齿表面，引起细菌滋生，而使牙齿受到损坏。将右旋糖酐酶应用到牙膏，可有效防治龋齿的产生。4 、右旋糖酐酶 溶菌酶具有抗菌，消炎，镇痛等疗效，是一种广泛应用的药用酶 。 溶

11、菌酶作用于细菌的细胞壁，使其受到破坏，而使病原菌、腐败性细菌等溶解死亡。 溶菌酶与抗生素联合使用，可显著提高抗生素的疗效. SOD催化超氧负离子（O-2）进行氧化还原反应生成氧和双氧水。（2 O-2+2H+H2O2+O2） 由于SOD能清除体内的超氧负离子，具有抗氧化、抗辐射、抗衰老的功效，保护机体内的DNA、蛋白质和细胞膜等免遭超氧负离子的破坏，对红斑狼疮、皮肤炎、结肠炎、白内障、风湿性关节炎、氧中毒等疾病有显著疗效，对辐射有防护作用。Asn Asp+NH3 抗癌药物 癌细胞不含天冬酰胺合成酶,本身不能合成L-天冬酰胺，而外源的L-Asn又被加入的L-天冬酰胺酶分解掉，因此，蛋白质的合成受阻

12、，从而导致癌细胞死亡。链激酶：-溶血性链球菌产生的一种蛋白酶，可 催纤维蛋白酶原，激活成纤维蛋白酶而 将纤维蛋白水解使血栓溶解。 尿激酶：从尿液中分离得到的一种蛋白酶，具有溶 解血栓的疗效，其副作用比链激酶小。 纳豆激酶：由纳豆杆菌或枯草芽孢杆菌产生的一种 蛋白酶，具有溶解血栓的功效，可以口服。 不同的酶有各自不同的诱导物。然而有时一种诱导物可诱导生成同一酶系的若干种酶，如-半乳糖苷可同时诱导-半乳糖苷酶、透过酶和-半乳糖乙酰化酶3种酶(协同诱导)。 同一种酶往往有多种诱导物，实际应用时可根据酶的特性、诱导效果和诱导物的来源等方面进行选择。 分解代谢物阻遏 阻遏作用 产物反馈阻遏 末端产物 阻

13、遏物 酶催化反应产物 分解代谢物控制阻遏浓度是解除阻遏、提高酶产量的有效措施。 可通过控制末端产物的浓度使阻遏解除。 可通过控制酶催化反应产物的浓度使阻遏解除。可通过下列方法解除：控制培养基中葡萄糖等容易利用的碳源的浓度补料分次流加碳源添加一定量的CAMP。 由于离子型表面活性剂有些对细胞有毒害作用，不能用于酶的发酵生产。 非离子型表面活性剂，如Tween、Triton等，可积聚在细胞膜上，增加细胞的通透性，有利于酶的分泌，所以可增加酶的产量。 此外，添加表面活性剂有利于提高某些酶的稳定性和催化能力。产酶促进剂：是指可以促进产酶，但作用机理 并未阐明清楚的物质。添加产酶促进剂往往对提高酶产量有

14、显著效果。酶液+EDTA等金属螯合剂EDTA-金属螯剂用透析、超滤、分子筛等方法除去失活酶液+其他金属离子酶活力升高，稳定性增强。例：锌型蛋白酶钙型蛋白酶，酶活力提高2030%；-淀粉酶的镁型、锌型钙型，稳定性增强，酶活力提高3倍以上。 水溶性大分子通过共价键与酶分子结合后，可使酶的空间结构发生某些改变，使酶的活性中心更有利于和底物结合，并形成准确的催化部位，从而使酶活力得以提高。 .例：每分子胰蛋白酶用11分子的右旋糖酐修饰后， 酶活力可提高30%等。 酶的稳定性用半衰期来表示。酶的半衰期：是指酶的活力降低到原来一半时所 经过的时间。 用可溶性大分子与酶结合进行酶分子修饰，可在酶的外围形成保

15、护层，使酶的空间构象免受其他因素的影响，从而增加酶的稳定性，延长其半衰期。 抗体与抗原之间的特异结合是由于它们之间特定的分子结构所引起的。采用酶分子修饰方法使酶的结构产生某些改变，就有可能降低甚至消除其抗原性。例：聚乙二醇结合修饰后的L-天冬酰胺酶， 其抗原性可完全消除。 酶蛋白的肽链被水解后，可能会出现以下3种情况中的一种： 酶活性中心被破坏，失去催化功能； 肽链的一部分水解后，仍可维持活性中心的完整构象，则酶的活力仍可保持或损失不多； 肽链的一部分水解除去以后，有利于活性中心与底物的结合，酶活力提高。 有些酶原来不显示酶活力或酶活不高，利用某些具有高度专一性的蛋白酶对它进行肽链有限水解修饰

16、，除去一部分肽段或若干个氨基酸残基，就可使其空间构象发生改变，有利于活性中心与底物结合并形成准确的催化部位，从而显示出酶的催化活性或提高其酶活力。、显示或提高酶活力 有些酶原来具有抗原性，这除了酶的结构特点以外，还由于酶是大分子。 蛋白质的抗原性与其分子大小有关，大分子的外源蛋白质往往出现较强的抗原性，而小分子的肽链或蛋白质，其抗原性较低或者无抗原性。所以，若将酶分子经肽链有限水解，其分子量减小，就会在保持其酶活力的前提下，使酶的抗原性降低，甚至消失。 氨基修饰剂：能使酶蛋白侧链上的氨基发生改变的化合物。 主要有：二硝基氟苯、醋酸酐、亚硝酸等。羧基修饰剂：可与酶蛋白侧链上的羧基反应的小分子化合

17、物。 主要有：乙醇-盐酸试剂、水溶性的碳化二亚胺等 胍基修饰剂： 巯基修饰剂：蛋白质的酪氨酸残基上含有酚基。酚基修饰法有：碘化法、硝化法和琥珀酰化法等。 经酚基修饰剂修饰后，酚分子由于引入负电荷，因而增加了对带正电荷的底物的结合力，有利于酶催化功能的发挥。 酚基修饰剂：分子内交联剂： 用含有双功能团的化合物，如二氨基丁烷、戊二醛、己二胺等与酶分子内两个侧链基团反应，在分子内共价交联，可使酶分子空间构象更加稳定，从而也使酶的催化稳定性增加。 通过各种物理方法，使酶分子的空间构象发生改变，从而改变酶的某些特性和功能的方法称为。 特点：不改变酶的组分和基团，酶分子中的共价键不发生改变，只是在物理方法

18、的作用下，副键发生某些变化和重排。 用在半合成抗生素生产上。催化青霉素或头孢霉素水解生成6氨基青霉烷酸（6APA）或7氨基头孢霉酸（7ACA）。又可催化酰基化反应，由6APA合成新型青霉素或由7ACA合成新型头孢霉素。 不同来源的青霉素酰化酶对温度和pH值的要求不同。同一来源的青霉素酰化酶在催化水解反应和催化合成反应时所要求的条件各不相同，尤其是pH条件相差较大，操作时要控制好。一般说来，催化水解反应时，pH值为7.0 8.0,而催化合成反应时, pH值降低到5.0 7.0. -酪氨酸酶可催化L-酪氨酸或邻苯二酚生成二羟苯丙氨酸（DOPA，多巴）。 多巴：一种神经传递介质，治疗帕金森氏综合症（

19、英国医师Parkinson描述的一种大脑中枢神经系统发生病变的老年性疾病）。 核苷中的核糖被阿拉伯糖取代可以形成阿糖苷。阿糖苷具有抗癌和抗病毒的作用。其中阿糖腺苷疗效显著。 阿糖腺苷（腺嘌呤阿拉伯糖苷）可由核苷磷酸化酶催化阿糖尿苷（尿嘧啶阿拉伯糖苷）转化而成。而阿糖尿苷由尿苷（尿嘧啶核苷）通过化学方法转化而成。 无色杆菌（Acbrcmobacter lydicus）蛋白酶可以特异性地催化胰岛素B链羧基末端（第30位）上的AA置换反应，由猪胰岛素（Ala-30） 人胰岛素（Thr-30） ，以增加疗效。 AA排列顺序 A8 A9 A10 B30人 Thr Ser Ile Thr 猪 Thr Se

20、r Ile Ala 5-磷酸二酯酶催化核糖核酸水解生成四种5-核苷酸，5-核苷酸用于心脏疾病、肝脏疾病等的治疗。 PNP酶 nNDP+RNAn RNAn+1+pi PNP酶催化核苷二磷酸聚合生成多聚核苷酸。 式中NDP为核苷二磷酸， RNAn和 RNAn+1分别为含有n和n+1个核苷酸的多核苷酸。 若以肌苷二磷酸（IDP）和胞苷二磷酸（CDP）为底物，通过酶的作用，可生成聚肌胞。 聚肌胞是一种高效的干扰素诱导剂，对慢性肝炎、带状疱疹、角膜炎等均有一定的疗效。PNP酶可由大肠杆菌等多种菌株生产。 4、要求前体物质达到一定的纯度要求并廉价易得，以提高产品质量，降低生产成本。 吸附法 包埋法 共价结

21、合法 交联法 物理吸附法(physical adsorption)是通过氢键、疏水键等作用力将酶吸附于不溶性载体的方法。常用的载体有：高岭土、皂土、硅胶、氧化铝、磷酸钙胶、微空玻璃等无机吸附剂，纤维素、胶原以及火棉胶等有机吸附剂。 离子结合法(ion binding)是指在适宜的pH和离子强度条件下，利用酶的侧链解离基团和离子交换基间的相互作用而达到酶固定化的方法（离子键）。最常用的交换剂有CM-纤维素、DEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶等；其他离子交换剂还有各种合成的树脂如Amberlite XE-97、Dowe X-50等。离子交换剂的吸附容量一般大于物理吸附剂。根据吸附剂的特点分为两

22、种： 微囊法主要将酶封装在胶囊、脂质体和中空纤维中。胶囊和脂质体主要用于医学治疗，中空纤维主要适于工业使用 。微囊制备方法（1）界面沉淀法是一种简单的物理微囊化法，它是利用某些高聚物在水相和有机相的界面上溶解度较低而形成的皮膜将酶包埋。（2）界面聚合法是用化学手段制备微囊的方法。他所得的微囊外观好，但不稳定，有些酶还会因在包埋过程中发生化学反应而失活。（3）表面活性剂乳化液膜包埋法是在水溶液中添加表面活性剂使之乳化形成液膜达到包埋目的的一种方法。 共价偶联法的优点、缺点： 能起交联作用的试剂很多，但目前常用的交联试剂是戊二醛和双耦联苯胺-2,2-二磺酸。交联法常与吸附法结合使用，或者与包埋法配

23、合，目的是使酶紧紧地结合于载体上。交联法物理吸附物理吸附包埋法包埋法共价结合共价结合法法共价交联法共价交联法制备制备易易易易难难难难结合力结合力弱弱强强强强强强酶活力酶活力高高高高中中中中底物专一性底物专一性无变化无变化无变化无变化有变化有变化有变化有变化再生再生可能可能不可能不可能不可能不可能不可能不可能固定化费用固定化费用低低中中高高中中特性特性制法制法1.必须注意维持酶的催化活性和专一性2.酶与载体结合牢固 3.载体的机械强度4.固定化酶要有最小的空间位阻 5.载体稳定，不可与底物、产物发生反应6.固定化酶要廉价热稳定性对有机试剂稳定性对酶抑制剂稳定性 固定化酶是将药物酶包埋于半透膜中，

24、可容许小分子底物自由出入包埋膜，而药物酶和破坏它的蛋白水解酶以及其他免疫因子等不会直接接触，因而可延长酶在体内的半寿期和避免免疫过敏反应。如果选择载体适宜，或者在载体上偶联适当成分，还可使药物酶比较集中的送到靶细胞。 酶酶应用方式应用方式 载体载体应用对象应用对象半寿期半寿期 优缺点优缺点S + EESE + P + IEISE+P链激酶：-溶血性链球菌产生的一种蛋白酶，可 催纤维蛋白酶原，激活成纤维蛋白酶而 将纤维蛋白水解使血栓溶解。 尿激酶：从尿液中分离得到的一种蛋白酶，具有溶 解血栓的疗效，其副作用比链激酶小。 纳豆激酶：由纳豆杆菌或枯草芽孢杆菌产生的一种 蛋白酶，具有溶解血栓的功效，可以口服。 产酶促进剂：是指可以促进产酶，但作用机理 并未阐明清楚的物质。添加产酶促进剂往往对提高酶产量有显著效果。 巯基修饰剂： PNP酶 nNDP+RNAn RNAn+1+pi PNP酶催化核苷二磷酸聚合生成多聚核苷酸。 式中NDP为核苷二磷酸， RNAn和 RNAn+1分别为含有n和n+1个核苷酸的多核苷酸。