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1、第四部分 酶的化学修饰第一节 前言第二节 酶化学修饰的方法及修饰剂第三节 酶分子侧链基团的化学修饰 第四节 有机大分子对酶的修饰 第五节 蛋白质类及其它第六节 修饰酶的性质及特点第七节 酶化学修饰的应用第一节 前言一 酶的化学修饰原因1 稳定性不够，不能适应大量生产的需要。2 作用的最适条件不符。3 酶的主要动力学性质的不适应。4 临床应用的特殊要求。二 酶修饰的方向1 核酸水平2 蛋白质水平三 酶化学修饰的基本原理1 如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性2 如何保护酶活性部位与抗抑制剂3 如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶4 如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境第一节结束化学修饰原因酶修饰
2、的方向基本原理稳定性不够，不能适应大量生产的需要。作用的最适条件不符。酶的主要动力学性质的不适应。临床应用的特殊要求。核酸水平蛋白质水平如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性如何保护酶活性部位与抗抑制剂如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境第一节结束点击返回第二节 酶化学修饰的方法及修饰剂 一 修饰剂的要求二 酶性质的了解三 反应条件的选择四 酶修饰方法一 修饰剂的要求1 修饰剂的分子量、修饰剂链的长度对蛋白质的吸附性。2 修饰剂上反应基团的数目及位置。3 修饰剂上反应基团的活化方法与条件。二 酶性质的了解1 酶活性部位情况2 酶的稳定条件、酶反应最适条件3 酶
3、分子侧链基团的化学性质及反应活泼性等。三 反应条件的选择1 反应体系中酶与修饰剂的分子比例。2 反应体系的溶剂性质，盐浓度和pH条件。3 反应温度及时间。四 酶修饰方法1 酶分子侧链基团的化学修饰 2 有机大分子对酶的化学修饰3 蛋白质类及其他。第二节结束修饰剂的要求酶性质的了解反应条件的选择酶修饰方法第二节结束点击返回第三节 酶分子侧链基团的化学修饰 一几种重要的修饰反应二特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰三.研究新热点一几种重要的修饰反应l1酰化及其相关反应2烷基化反应 3氧化和还原反应 4芳香环取代反应 二特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰 1巯基的化学修饰 巯基具有很强的亲核性，采用巯基化
4、学修饰 剂与酶蛋白侧链上的巯基结合，使巯基发生改变，从而改变酶的空间构象、特性和功能。常用：烷基化剂、酰化基、马来酰亚胺2氨基的化学修饰 3羧基的化学修饰 4咪唑基的化学修饰 5胍基的化学修饰 三.研究热点-核酸类酶的修饰 RNA酶的侧连基团：指组成RNA的核苷酸残基上的功能团。主要是核糖2-位置上的羟基和嘌呤、嘧啶碱基上的氨基和羟基。第三节结束重要的修饰反应特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰酰化及其相关反应烷基化反应氧化和还原反应芳香环取代反应巯基的化学修饰氨基的化学修饰羧基的化学修饰咪唑基的化学修饰胍基的化学修饰二硫基的化学修饰第三节结束点击返回第四节 有机大分子对酶的修饰l一.概念l利用水
5、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称为大分子结合修饰法，简称为大分子结合法。二常使用的水溶性大分子修饰剂 l糖及糖的衍生物l生物活性大分子l具有生物活性的大分子物质第四节结束概念常用的水溶性大分子修饰剂举例糖及糖衍生物：如聚乙二醇生物活性大分子：如肝素大分子多聚物：如乙烯酮精氨酸酶经聚乙二醇（PEG）结合修饰聚乙二醇对色氨酸酶进行修饰聚乙二醇结合修饰后的L-天门冬酰胺酶第四节结束点击返回第五节蛋白质类及其它一蛋白质类修饰二金属离子置换修饰一蛋白质类修饰血浆蛋白质，其中人血清白蛋白应用较多常用方法l1戊二醛法：戊二醛双功能基团 l2碳二亚胺法：碳二
6、亚胺作为交联剂 l3活性酯法：活性酯法-a白蛋白琥珀酰化 活性酯法-b 活性酯形成反应 活性酯法-c 修饰反应 二金属离子置换修饰l1 概念 l通过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称为金属离子置换修饰。2常用离子l常用二价金属离子。l金属离子置换修饰法只适用于本来在结构中含有金属离子的酶 举例将锌型蛋白酶的Zn2+除去，然后用Ca2+置换成钙型蛋白酶，则酶活力可提高20-30%。若将钙型蛋白酶制成结晶，则其酶活力比锌型蛋白酶结晶的酶活力提高2-3倍。第六节 修饰酶的性质及特点一热稳定性二抗原性三体内半衰期四最适pH五酶学性质的改变六对组织的分布能力变化一热稳定性热稳定
7、性增加l1修饰剂与酶多点交联，固定了酶的分子构象，增强了酶的热稳定性。l2增强酶天然构象的稳定性减少了酶热失活。二抗原性l部分可消除。PEG、人血清白蛋白在消除酶抗原性上效果明显。三体内半衰期l体内半衰期延长 四最适pHl有些酶经过化学修饰后，最适pH发生变化 五酶学性质的改变l绝大多数酶经过修饰后，最大反应速度没有改变，但有些酶在修饰后，米氏常数会增大。六对组织的分布能力变化l对组织的分布能力有所改变，能在血液中被靶器官选择性地吸收。第六节结束热稳定性抗原性体内半衰期最适pH酶学性质的改变对组织的分布能力变化第六节结束点击返回第七节 酶化学修饰的应用 l一化学修饰在酶的结构与功能研究中的应用 l生物技术领域：改变酶的最适pH、改变酶底物专一性、有机溶剂可溶解酶、提高酶耐热、酸、碱的能力l理论研究：酶中特定基团之间距离、氨基酸残基的存在状态、酶的大小形状和构象、确定酶活性部位、氨基酸数量顺序测定l医药：解除医用酶免疫源性和抗原性、提高医用酶稳定性、延长医用酶体内半衰期应用l1 研究酶的空间结构l2 确定氨基酸残基的功能l3 测定酶分子中某种氨基酸的数量三 蛋白质化学修饰的局限性化学修饰专一性相对酶的构象有些变化只能在具有极性的氨基酸残基侧链上进行研究酶结构与功能缺乏准确性和系统性第七节结束化学修饰在酶的结构与功能研究中的应用化学修饰酶在医药和生物技术中的应用蛋白质化学修饰的局限性