酶的分子修饰 (2)讲稿.ppt
《酶的分子修饰 (2)讲稿.ppt》由会员分享,可在线阅读,更多相关《酶的分子修饰 (2)讲稿.ppt(59页珍藏版)》请在淘文阁 - 分享文档赚钱的网站上搜索。
1、关于酶的分子修饰(2)第一页,讲稿共五十九页哦与化学催化剂相比,酶缺点o医用酶缺点:稳定性差、分子量大、成本高、来源有限、有异体反应o工业酶缺点:热稳定性差、活力低、耐受pH范围窄第二页,讲稿共五十九页哦酶的分子工程o分子生物学水平,即用基因工程方法对DNA进行分子改造,以获得化学结构更为合理的酶蛋白o对天然酶分子进行改造,包括酶一级结构中氨基酸置换、肽链切割、氨基酸侧链修饰等第三页,讲稿共五十九页哦酶的化学修饰定义o从广义讲,凡涉及共价部分或部分共价键的形成或破坏的转变都可看作是酶的修饰o从狭义讲,酶的化学修饰则是指在较温和的条件下,以可以控制的方式使一种蛋白质同某些化学试剂起特异反应,从而
2、引起单个氨基酸残基或其功能基团发生共价的化学改变第四页,讲稿共五十九页哦酶分子修饰的意义o提高酶的活力活力 activityo增强酶的稳定性稳定性 stabilityo降低或消除酶的抗原性抗原性 immunological propertyo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 第五页,讲稿共五十九页哦酶分子修饰的基本要求和条件酶分子修饰的基本要求和条件 o对酶分子进行修饰必须在修饰原理、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。n酶的稳定性o热稳定性、酸碱稳定性、作用温度、pH、抑制剂等。n酶活性中心的状况
3、o活性中心基团、辅因子等。其他如分子大小、性状、亚基数等。第六页,讲稿共五十九页哦酶分子修饰的条件酶分子修饰的条件o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。npH与离子强度 opH决定了酶蛋白分子中反应基团的解离状态。由于它们的解离状态不同,反应性能也不同。n修饰反应的温度与时间 o严格控制温度和时间可以减少以至消除一些非专一性的修饰反应。n反应体系中酶与修饰剂的比例 第七页,讲稿共五十九页哦影响酶化学修饰的因素o影响酶蛋白功能基团反应性的因素o影响修饰剂反应性的因素第八页,讲稿共五十九页哦影响酶蛋白功能基团反应性的因素o微区的极性、
4、基团之间的氢键及静电相互作用等因素对功能基pKa的影响;o基团之间的空间障碍。功能基团的反应性往往通过其亲核性来衡量,但并不是用亲核性就可解释一切,功能基的反应性比较复杂,超反应性就是一种;o超反应性:指的是蛋白质的某个侧链基团与个别试剂发生迅速的反应。第九页,讲稿共五十九页哦影响修饰剂反应性的因素p选择吸附:修饰剂根据各自特点选择性吸附在低极性区或高级性区p静电相互作用:带电的修饰剂能被选择性地吸附到蛋白质表明带相反电荷的部位p位阻因素:可阻止修饰剂与功能基正常反应p催化因素:不同修饰剂,其反应速度核反应部位有明显差异第十页,讲稿共五十九页哦修饰反应专一性的控制o试剂的选择o反应条件的选择o
5、反应的专一性第十一页,讲稿共五十九页哦修饰反应专一性的控制o试剂的选择:选择试剂在很大程度上要依据修饰的目的。选择蛋白修饰应注意问题包括:1)修饰反应要完成到什么程度;2)对个别氨基酸是否专一;3)在反应条件下,修饰反应有没有限度;4)修饰后蛋白的构象是否基本保持不变;5)是否需要分离修饰后的衍生物;6)反应是否需可逆;7)是否适合于建立快速、方便的分析方法。第十二页,讲稿共五十九页哦反应条件的选择o不造成蛋白质的不可逆变性o有利于专一性修饰蛋白第十三页,讲稿共五十九页哦反应的专一性o利于蛋白质分子中某些基团的特殊性o选择不同的反应pH值o利于某些产物的不稳定性o亲和标记o差别标记o利用蛋白质
6、状态的差异第十四页,讲稿共五十九页哦修饰程度和修饰部位的测定o分析方法o化学修饰数据的分析 1)化学修饰时间的进程分析 2)确定必需基团的性质和数目第十五页,讲稿共五十九页哦设计酶化学修饰前提条件o对酶性质应充分了解:酶的活性部位、酶的稳定条件、酶反应最佳条件及酶侧链基团性质及反应活性的了解o对修饰剂要求:1)修饰剂的相对分子量、修饰剂链长度对蛋白质的吸附性;2)修饰剂上反应基团的数目和位置;3)修饰剂上反应基团的活化方法与条件o对酶反应条件的选择:1)反应体系中酶与修饰剂的分子比例;2)反应体系中的溶剂性质、盐浓度和pH条件;3)反应温度及时间第十六页,讲稿共五十九页哦酶分子的修饰方法酶分子
7、的修饰方法 o金属离子置换修饰金属离子置换修饰,o大分子结合修饰大分子结合修饰(共价共价/非共价非共价)o侧链基团修饰侧链基团修饰o肽链有限水解修饰肽链有限水解修饰o氨基酸置换修饰氨基酸置换修饰o酶分子的物理修饰酶分子的物理修饰 第十七页,讲稿共五十九页哦酶的金属离子置换修饰酶的金属离子置换修饰o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。o-淀粉酶中的钙离子(Ca2+),谷氨酸脱氢酶中的锌离子(Zn2+),过氧化氢酶分子中的铁离子(Fe2+),酰基氨基酸酶分子中的锌离子(Zn2+),超氧化物歧化酶分子中的铜、锌离子(Cu2+,Zn2+)o若
8、从酶分子中除去其所含的金属离子,酶往往会丧失其催化活性。如果重新加入原有的金属离子,酶的催化活性可以恢复或者部分恢复。若用另一种金属离子进行置换,则可使酶呈现出不同的特性。有的可以使酶的活性降低甚至丧失,有的却可以使酶的活力提高或者增加酶的稳定性。第十八页,讲稿共五十九页哦金属离子置换修饰过程金属离子置换修饰过程 p酶的分离纯化:首先将欲进行修饰的酶经过分离纯化,除去杂质,获得具有一定纯度的酶液。p除去原有的金属离子:在经过纯化的酶液中加入一定量的金属螯合剂,如乙二胺四乙酸(EDTA)等,使酶分子中的金属离子与EDTA等形成螯合物。通过透析、超滤、分子筛层析等方法,将EDTA-金属螯合物从酶液
9、中除去。此时,酶往往成为无活性状态。p加入置换离子:于去离子的酶液中加入一定量的另一种金属离子,酶蛋白与新加入的金属离子结合,除去多余的置换离子,就可以得到经过金属离子置换后的酶。p 金属离子置换修饰只适用于那些在分子结构中本来含有金属离子的酶。金属离子置换修饰只适用于那些在分子结构中本来含有金属离子的酶。p 用于金属离子置换修饰的金属离子,一般都是二价金属离子。用于金属离子置换修饰的金属离子,一般都是二价金属离子。第十九页,讲稿共五十九页哦酶的大分子修饰酶的大分子修饰非共价修饰非共价修饰p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,如聚乙二醇、右旋糖苷等,它们既能通过氢键固
10、定在酶分子表面,也能通过氢键有效地与外部水相连,从而保护酶的活力。一些添加物,如多元醇、多糖、多聚氨基酸、多胺等能通过调节酶的微环境来保护酶的活力。另一类添加物就是蛋白质。蛋白质分子之间相互作用时,其表面区域内排除了水分子,因而增加了相互作用力,其稳定性也就增加了。第二十页,讲稿共五十九页哦o用可溶性大分子,如聚乙二醇、右旋糖苷、肝素等,通过共价键连接于酶分子的表面,形成一层覆盖层。o例如:用聚乙二醇修饰超氧物歧化酶,不仅可以降低或消除酶的抗原性,而且提高了抗蛋白酶的能力,延长了酶在体内的半衰期从而提高了酶药效。o每分子核糖核酸酶与6.5分子的右旋糖酐结合,可以使酶活力提高到原有酶活力的2.2
11、5倍;o每分子胰凝乳蛋白酶与11分子右旋糖酐结合,酶活力达到原有酶活力的5.1倍 酶的大分子修饰酶的大分子修饰共价修饰共价修饰第二十一页,讲稿共五十九页哦大分子修饰大分子修饰(共价共价)的过程的过程o修饰剂的选择修饰剂的选择:大分子结合修饰采用的修饰剂是水溶性大分子。例如,聚乙二醇(PEG)、右旋糖酐、肝素、蛋白质类及其他、蔗糖聚合物(Ficoll)、葡聚糖、环状糊精、羧甲基纤维素等。要根据酶分子的结构和修饰剂的特性选择适宜的水溶性大分子。o修饰剂的活化修饰剂的活化:作为修饰剂中含有的基团往往不能直接与酶分子的基团进行反应而结合在一起。在使用之前一般需要经过活化,然后才可以与酶分子的某侧链基团
12、进行反应。o修饰修饰:将带有活化基团的大分子修饰剂与经过分离纯化的酶液,以一定的比例混合,在一定的温度、pH值等条件下反应一段时间,使修饰剂的活化基团与酶分子的某侧链基团以共价键结合,对酶分子进行修饰。o分离分离:需要通过凝胶层析等方法进行分离,将具有不同修饰度的酶分子分开,从中获得具有较好修饰效果的修饰酶。第二十二页,讲稿共五十九页哦o聚乙二醇是线性分子具有良好的生物相容性和水溶性,在体内无毒性、无残留、无免疫原性,并可消除酶的抗原性,使其末端活化后可以与酶产生交联,因而,它被广泛用于酶的修饰。酶 半衰期相对稳定性 天然SOD 6 min 1 右旋糖酐-SOD 7 h 70 Ficoll(低
13、分子量)SOD 14 h 140 Ficoll(高分子量)SOD 24 h 240 聚乙二醇聚乙二醇-SOD 35 h 350第二十三页,讲稿共五十九页哦酶分子的侧链基团修饰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可以用于研究各种基团在酶分子中的作用及其对酶的结构、特性和功能的影响。在研究酶的活性中心中的必需基团时经常采用。o酶蛋白的侧链基团是指组成蛋白质的氨基酸残基上的功能团。主要包括氨基、羧基、巯基、胍氨基、羧基、巯基、胍氨基、羧基、巯基、胍氨基、羧基、巯基、胍基、酚基基、酚基基、酚基基、酚基等。这些基团可以形
14、成各种副键,对酶蛋白空间结构的形成和稳定有重要作用。侧链基团一旦改变将引起酶蛋白空间构象的改变,从而改变酶的特性和功能。第二十四页,讲稿共五十九页哦催化活性催化活性/非催化活性基团的修饰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经常被修饰的残基是:n亲核的Ser、Cys、Met、Thr、Lys、Hisn亲电的Tyr、Trpo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。第二十五页,讲稿共五十九页哦氨基修饰o采用某些化合物使酶蛋白侧链上的氨基发生改变,从而改变酶蛋白的空间构象的方法称为氨基修饰。o凡能够使蛋白质侧链上的氨基发生改变的化
15、合物,称为氨基修饰剂,主要有:亚硝酸、二硝基氟苯、醋酸酐、琥珀酸酐、二硫化碳、乙亚胺甲酯、O-甲基异脲、顺丁烯二酸酐等。这些氨基修饰剂作用于蛋白质侧链上的氨基,可以产生脱氨基作用或与氨基共价结合将氨基屏蔽起来。例如,用亚硝酸修饰天冬酰胺酶,使其氨基末端的亮氨酸和肽链中的赖氨酸残基上的氨基产生脱氨基作用,变成羟基。经过修饰后,酶的稳定性大大提高,使其在体内的半衰期延长 2倍;用 O-甲基异脲修饰溶菌酶,使酶分子中的赖氨酸残基上的氨基与它结合,将氨基屏蔽起来,修饰后,酶活力基本不变,但稳定性显著提高,而且很容易形成结晶。第二十六页,讲稿共五十九页哦常见基团的化学修饰反应:氨基常见基团的化学修饰反应
- 配套讲稿:
如PPT文件的首页显示word图标,表示该PPT已包含配套word讲稿。双击word图标可打开word文档。
- 特殊限制:
部分文档作品中含有的国旗、国徽等图片,仅作为作品整体效果示例展示,禁止商用。设计者仅对作品中独创性部分享有著作权。
- 关 键 词:
- 酶的分子修饰 2讲稿 分子 修饰 讲稿
限制150内