第六章 人工酶.ppt

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1、第六章第六章 人工酶人工酶第一节第一节 人工酶的理论基础和策略人工酶的理论基础和策略 通通过过对对生生物物体体系系的的结结构构与与功功能能的的研研究究,为为设设计计和和建建造造新新的的技技术术提提供供新新思思想想、新新原理原理、新方法新方法和和新途径新途径。利利用用化化学学模模拟拟作作为为阐阐明明自自然然界界中中生生物物体体行行为为的的基基础础。人人们们认认识识到到研研究究和和模模拟拟生物体系是开辟生物体系是开辟新技术新技术的途径之一。的途径之一。一一、人工酶概念：、人工酶概念：人工酶是在人工酶是在分子水平分子水平上模拟上模拟酶活性部酶活性部位位的的形状形状、大小大小及其及其微环境微环境等结构

2、特征，等结构特征，以及酶的以及酶的作用机理作用机理和和立体化学立体化学等特性的等特性的一门科学。一门科学。二、二、人工酶的理论基础人工酶的理论基础 1 1、人工酶的酶学基础人工酶的酶学基础 酶是如何发生效力的？酶是如何发生效力的？Pauling的的稳稳定定过过渡渡态态理理论论：酶酶先先对对底底物物结结合合，进进而而选选择择性性稳稳定定某某一一特特定定反反应应的的过过渡渡态态（TS）,降降低低反反应应的的活活化化能能，从而加快反应速度。从而加快反应速度。广广义义的的酸酸碱碱催催化化、邻邻近近与与定定向向、变变形形与与张张力力等等等等，都都是是酶酶催催化化高高效效性性的的重重要要原原因。因。设计人

3、工酶应考虑：设计人工酶应考虑：（1 1）酶的作用机制，）酶的作用机制，（2 2）模拟体系中的识别、结合和催化。）模拟体系中的识别、结合和催化。这两方面必须统一结合。这两方面必须统一结合。2 2、“主主-客体客体”化学化学 Pederson和和Cram研研究究冠冠醚醚时时发发现现：冠冠醚醚（主主体体）与与伯伯胺胺盐盐（客客体体）形形成成复复合合物物。把把主主体体与与客客体体通通过过配配位位键键或或其其他他次次级级键键形形成成稳稳定定复复合合物物的的化化学学领领域域称称为为“主主-客客体体”化学化学。3.超分子化学超分子化学 Lehn在在研研究究穴穴醚醚和和大大环环化化合合物物与与配配体体络络合合

4、过程中，提出了过程中，提出了超分子化学超分子化学的概念。的概念。超超分分子子的的形形成成源源于于底底物物和和受受体体的的结结合合，这这种种结结合合基基于于非非共共价价键键相相互互作作用用（静静电电作作用用、氢氢键键和和范范德德华华力力等等），形形成成具具有有稳稳定定结结构构和和性性质质的实体，即形成了的实体，即形成了“超分子超分子”，兼具分子识别、催化和选择性输出的功能。兼具分子识别、催化和选择性输出的功能。与酶和它所识别的与酶和它所识别的底物结合情况近似底物结合情况近似。1987年年Cram、Pederson和和Lehn获诺贝尔化学奖。获诺贝尔化学奖。主主-客体化学客体化学和和超分子化学超分

5、子化学为人工模拟酶提供为人工模拟酶提供了理论基础。了理论基础。第二节第二节 人工酶的分类人工酶的分类 按照属性按照属性,人工酶可分为：人工酶可分为：主主客客体体酶酶模模型型,包包括括环环糊糊精精、冠冠醚醚、穴穴醚、杂环大环化合物和卟啉类等醚、杂环大环化合物和卟啉类等;胶束酶模型；胶束酶模型；肽酶；肽酶；抗体酶抗体酶;分子印迹酶模型分子印迹酶模型半合成酶等。半合成酶等。不不限限于于化化学学手手段段，基基因因工工程程、蛋蛋白白质质工工程程也发挥了重要作用。也发挥了重要作用。一、一、主主-客体酶模型客体酶模型 环糊精酶模型环糊精酶模型 环糊精环糊精(cyclodextrin,简称简称CD)1 1、由

6、由D-葡萄糖葡萄糖以以1，4-糖苷键糖苷键结合的结合的环状低聚糖环状低聚糖。2、有、有6个（个（-CD）、）、7个（个（-CD）及及8个（个（-CD）环糊精环糊精3种，种，3、呈锥形的圆筒，、呈锥形的圆筒，伯羟基位于较小口、仲羟基位于较大开口端。伯羟基位于较小口、仲羟基位于较大开口端。特点：特点：1、CD分子外侧是亲水的，其羟基可与多种客分子外侧是亲水的，其羟基可与多种客体体形成氢键形成氢键。2、其内侧是、其内侧是C3，C5上的氢原子和糖苷氧原子上的氢原子和糖苷氧原子组成的空腔，组成的空腔，具有疏水性具有疏水性。因而能包结多种。因而能包结多种客体分子，类似酶对底物的识别。客体分子，类似酶对底物

7、的识别。1 1、水解酶的模拟、水解酶的模拟组氨酸咪唑基组氨酸咪唑基在酶催化中起着重要作用。在酶催化中起着重要作用。Rama等人将咪唑在等人将咪唑在N上直接与上直接与CD的的C3相连，所得相连，所得的（图的（图6-2）催化催化pNPAc的水解比天然酶快的水解比天然酶快一个一个数量级。数量级。“强中自有强中手强中自有强中手”2 2、转氨酶的模拟、转氨酶的模拟 TabushiTabushi等将催化基团氨基引入等将催化基团氨基引入CDCD。乙二胺的引入乙二胺的引入（1）使反应加速）使反应加速2000倍以上，倍以上，（2）创造了一个极强的手性环境，）创造了一个极强的手性环境，（3）表现出很好的立体选择性

8、。）表现出很好的立体选择性。3.3.桥联环糊精仿酶模型桥联环糊精仿酶模型 它的两个它的两个CDCD及桥基上的功能基构成了及桥基上的功能基构成了具有协同包结和多重识别功能的催化活具有协同包结和多重识别功能的催化活性中心，能更好地模拟酶对底物的识别性中心，能更好地模拟酶对底物的识别与催化功能。与催化功能。Matsui等将乙二胺偶联到等将乙二胺偶联到CD上，然后与铜盐作上，然后与铜盐作用形成桥联环糊精（用形成桥联环糊精（A部分）部分）它催化糠偶姻（它催化糠偶姻（B部分）氧化成糠偶酰的反应，部分）氧化成糠偶酰的反应，比没有催化剂时大比没有催化剂时大20倍。倍。二、二、肽酶肽酶 肽酶（肽酶（pepzym

9、e）就是模拟天然酶活性部位就是模拟天然酶活性部位而人工合成的具有催化活性的多肽。而人工合成的具有催化活性的多肽。Atassi和和Manshouri利用化学和晶体图像利用化学和晶体图像数据有关信息，采用数据有关信息，采用“表面刺激表面刺激”合成法合成法合成了两个合成了两个29肽。肽。模拟模拟胰凝乳蛋白酶活性部位胰凝乳蛋白酶活性部位模拟胰蛋白酶的活性部位，模拟胰蛋白酶的活性部位，水解蛋白的活力分别与其模拟的酶相同水解蛋白的活力分别与其模拟的酶相同三三、半合成酶半合成酶 以天然蛋白质或酶为母体，用化学或生物以天然蛋白质或酶为母体，用化学或生物学方法引进适当的活性部位或催化基团，或改学方法引进适当的活

10、性部位或催化基团，或改变其结构从而形成一种新的变其结构从而形成一种新的“人工酶人工酶”。1、选择性修饰氨基酸侧链（化学诱变法）、选择性修饰氨基酸侧链（化学诱变法）Bender等首次成功地将枯草杆菌蛋白酶活等首次成功地将枯草杆菌蛋白酶活性部位的性部位的丝氨酸（丝氨酸（Ser）残基残基，经，经PMSF活化后活化后再用巯基化合物取代，将丝氨酸转化为再用巯基化合物取代，将丝氨酸转化为半胱半胱氨酸氨酸。特点：。特点：对肽或酯没有水解活力，对肽或酯没有水解活力，但能水解高度活化的底物（如硝基苯酯）但能水解高度活化的底物（如硝基苯酯）2 2、将辅酶引入到结构已知的蛋白质上。将辅酶引入到结构已知的蛋白质上。例

11、如：黄素木瓜蛋白酶例如：黄素木瓜蛋白酶 黄素的黄素的溴酰衍生物溴酰衍生物可与可与木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶的的Cys25共价结合共价结合成成黄素木瓜蛋白酶黄素木瓜蛋白酶。特点：酶活力可与老黄素酶相当。特点：酶活力可与老黄素酶相当。其他的辅酶（如维生素其他的辅酶（如维生素B1、吡哆醛、卟吡哆醛、卟啉等）都可以共价偶联到某些酶的结合啉等）都可以共价偶联到某些酶的结合部位，从而产生新的实用催化剂。部位，从而产生新的实用催化剂。3 3、在抗体结合部位附近的适当位置引入催在抗体结合部位附近的适当位置引入催化活性基团。化活性基团。基本方法：基本方法：用化学法将一个催化活性基团引入抗原用化学法将一个催化活性基团引

12、入抗原类似物中，利用抗体与抗原类似物的亲类似物中，利用抗体与抗原类似物的亲和结合作用，使催化活性基团与抗体结和结合作用，使催化活性基团与抗体结合部位附近的氨基酸残基共价结合，将合部位附近的氨基酸残基共价结合，将催化活性基团与抗原类似物分离，催化活性基团与抗原类似物分离，在结在结合部位附近就引入了活性基团合部位附近就引入了活性基团Schultz等应用此方法已成功地将等应用此方法已成功地将-SH引引入到抗体入到抗体MOPC315的结合部位附近。的结合部位附近。提高硫解速率达提高硫解速率达 60000倍倍。第三节第三节 印迹酶印迹酶 分子印记技术概述分子印记技术概述人们对小分子仿酶体系、抗体酶、半合

13、成酶、人们对小分子仿酶体系、抗体酶、半合成酶、分子印迹酶模型和胶束酶模型等人工酶进行分子印迹酶模型和胶束酶模型等人工酶进行了系统的研究，已经取得了很大进展。了系统的研究，已经取得了很大进展。分子识别在生物体如酶、受体和抗体的生物分子识别在生物体如酶、受体和抗体的生物活性方面发挥着重要作用，这种高选择性来活性方面发挥着重要作用，这种高选择性来源于与底物相匹配的结合部位的存在。源于与底物相匹配的结合部位的存在。为获得这样的结合部位，科学家们应用环状为获得这样的结合部位，科学家们应用环状小分子或冠状化合物如冠醚、环番、环糊精、小分子或冠状化合物如冠醚、环番、环糊精、杯芳烃等来模拟生物体系。杯芳烃等来

14、模拟生物体系。这样的类似于抗体和酶的结合部位能否在聚合物这样的类似于抗体和酶的结合部位能否在聚合物中产生呢？中产生呢？分子印记分子印记:以一种分子充当模板，其周围用聚合以一种分子充当模板，其周围用聚合物交联，当模板分子除去后，此聚合物就留下了物交联，当模板分子除去后，此聚合物就留下了与此分子相匹配的空穴。如果构建合适，这种聚与此分子相匹配的空穴。如果构建合适，这种聚合物就像合物就像“锁锁”一样对钥匙具有选择性识别作用，一样对钥匙具有选择性识别作用，这种技术被称为分子印迹。这种技术被称为分子印迹。1972年首次报道成功地制备出分子印记聚合物。年首次报道成功地制备出分子印记聚合物。分离提纯、免疫分

15、析、生物传感器，特别是人工分离提纯、免疫分析、生物传感器，特别是人工模拟酶方面显示出广泛的应用前景。模拟酶方面显示出广泛的应用前景。一、一、生物印记生物印记 定义：定义：生物印记（生物印记（bioimprinting）是是分子印分子印记记的一种形式，它是指以的一种形式，它是指以天然的生物材天然的生物材料料，如蛋白质和糖类物质为骨架，在，如蛋白质和糖类物质为骨架，在其其上上进行进行分子印记分子印记而产生的对而产生的对印记分子印记分子具具有有特异性识别空腔特异性识别空腔的过程。的过程。特点：特点：（1）产生很好的）产生很好的识别作用识别作用。（2）生物分子构象的柔性在无水的有机）生物分子构象的柔性

16、在无水的有机相中被取消，其相中被取消，其构象被固定构象被固定。1.1.以蛋白质为基础的生物印记以蛋白质为基础的生物印记印记过程印记过程 （1 1）酒石酸作用于牛血清白蛋白，）酒石酸作用于牛血清白蛋白，（2 2）冷冻干燥，）冷冻干燥，（3 3）用有机溶剂抽提酒石酸，）用有机溶剂抽提酒石酸，（4 4）得到酒石酸印记的牛血清白蛋）得到酒石酸印记的牛血清白蛋 白。白。印记的白蛋白在无水乙酸乙酯溶剂中结合酒石酸的量印记的白蛋白在无水乙酸乙酯溶剂中结合酒石酸的量是未印记蛋白结合酒石酸的是未印记蛋白结合酒石酸的30倍倍印记机理：印记机理：（1）配体（印迹分子）在蛋白质水溶液配体（印迹分子）在蛋白质水溶液中与

17、多肽链的中与多肽链的多个部位发生氢键相互作多个部位发生氢键相互作用用，使多肽链围绕配体拆叠，形成新的，使多肽链围绕配体拆叠，形成新的构象，构象，（2）此构象在除掉配体后此构象在除掉配体后仍能在无水有仍能在无水有机相得以保持机相得以保持，因而印迹的分子带有恰，因而印迹的分子带有恰似配体形状的孔穴，可以似配体形状的孔穴，可以在有机相中通在有机相中通过氢键结合配体过氢键结合配体。（3）印记的生物分子只能）印记的生物分子只能在无水有机相中在无水有机相中起作用起作用。若将其移入。若将其移入水相水相,则没有任何印则没有任何印记效果记效果。例：例：生物印记法修饰生物印记法修饰-胰凝乳蛋白酶。胰凝乳蛋白酶。模

18、板分子是：模板分子是：酶的抑制剂酶的抑制剂N-乙酰乙酰D-色氨酸色氨酸，印记对象是：印记对象是：-胰凝乳蛋白酶胰凝乳蛋白酶。q修饰酶在环己修饰酶在环己烷中反应，可烷中反应，可催化合成催化合成N乙酰乙酰D色色氨酸乙酯氨酸乙酯 q修饰酶在水中修饰酶在水中只能只能催化催化L-型型氨基酸酯氨基酸酯。利用生物印记方法可将利用生物印记方法可将蛋白质蛋白质转化为转化为半合半合成酶成酶，印记后使蛋白质表现出与，印记后使蛋白质表现出与天然酶相似的天然酶相似的性质性质或被赋子了其他特性。或被赋子了其他特性。主要过程为主要过程为首先使蛋白质部分首先使蛋白质部分变性变性，扰乱起始蛋白质的构，扰乱起始蛋白质的构象象;加

19、入加入印记分子印记分子，使印记分子与部分变性的蛋白，使印记分子与部分变性的蛋白质充分结合；质充分结合；待印记分子与蛋白质相互作用后，用交联剂待印记分子与蛋白质相互作用后，用交联剂交交联联印记的蛋白质；印记的蛋白质；经透析等方法经透析等方法除去除去印记分子。印记分子。q产生了类似于酶的新的活性中心，从而赋予了产生了类似于酶的新的活性中心，从而赋予了新的酶活力。新的酶活力。起始蛋白质既可以是无酶活力的起始蛋白质既可以是无酶活力的蛋白蛋白质质（如牛血清蛋白等），又可以是具有催（如牛血清蛋白等），又可以是具有催化活力的化活力的酶酶（如核糖核酸酶、胰蛋白酶、（如核糖核酸酶、胰蛋白酶、葡萄糖异构酶等），葡

20、萄糖异构酶等），印记分子通常是某种印记分子通常是某种酶的抑制剂酶的抑制剂、底物修底物修饰物饰物或或过渡态类似物过渡态类似物等。等。q注意：注意：印记的生物分子只能在有机相中起作印记的生物分子只能在有机相中起作用，若将其移入水相，则没有印记效果。用，若将其移入水相，则没有印记效果。2.2.以糖类为基础的生物印记以糖类为基础的生物印记 二、生物印记酶二、生物印记酶 生物印记是分子印迹中非常重要的生物印记是分子印迹中非常重要的内容之一。内容之一。先后获得了有机相、水相催化印记先后获得了有机相、水相催化印记酶。酶。1.有机相生物印记酶有机相生物印记酶 例例1：脂肪酶有机相催化的生物印记。：脂肪酶有机相

21、催化的生物印记。水溶性脂肪酶在通常状况下是非活性的，其结合部位有水溶性脂肪酶在通常状况下是非活性的，其结合部位有一个一个“盖子盖子”。当底物脂肪以脂质体形式接近酶时，盖子打开，脂肪的当底物脂肪以脂质体形式接近酶时，盖子打开，脂肪的一端与结合部位结合。一端与结合部位结合。Braco等将适当两亲性的等将适当两亲性的表面活性剂表面活性剂与与酶印迹酶印迹，待表面活性剂分子与酶充分接触后，将待表面活性剂分子与酶充分接触后，将酶复合物冷冻干燥酶复合物冷冻干燥，用非水溶剂用非水溶剂洗去表面活性剂洗去表面活性剂后，脂肪酶的活性中心的后，脂肪酶的活性中心的“盖子盖子”被被去除去除，形成了活性中心形成了活性中心开

22、启的活性酶开启的活性酶。选择选择不同活性剂不同活性剂诱导产生的非水相脂肪酶，其结合部位构象发生诱导产生的非水相脂肪酶，其结合部位构象发生了了新的变化新的变化。2.2.水相生物印迹水相生物印迹（1）酯水解生物印迹酶）酯水解生物印迹酶 1984年，年，Keyes等首例用这种方法制备的印迹酶。等首例用这种方法制备的印迹酶。印迹分子：吲哚丙酸，印迹分子：吲哚丙酸，印迹牛胰核糖核酸酶，印迹牛胰核糖核酸酶，待起始蛋白质在部分变性条件下与吲哚丙酸作用，待起始蛋白质在部分变性条件下与吲哚丙酸作用，用戊二醛交联固定印迹蛋白质的构象用戊二醛交联固定印迹蛋白质的构象透析去除印迹分子透析去除印迹分子制得了具有酶水解能

23、力的生物印迹酶。制得了具有酶水解能力的生物印迹酶。特点：特点：q印迹酶粗酶具有印迹酶粗酶具有7.3U/g，而非印迹酶则无酯水解酶活力。而非印迹酶则无酯水解酶活力。q粗酶经硫铵分级纯化后，比活力增至粗酶经硫铵分级纯化后，比活力增至22Ug。q再经柱层析纯化后，出现再经柱层析纯化后，出现 3种交联组分，其中低分子量组分显示种交联组分，其中低分子量组分显示出最高酶活力达到出最高酶活力达到600 U/g。q印迹酶的最适印迹酶的最适 pH、底物饱和特性、产物抑制等均与天然酶类似，底物饱和特性、产物抑制等均与天然酶类似，但具有较宽的底物特异性。但具有较宽的底物特异性。（2 2）HF水解生物印迹酶水解生物印

24、迹酶氟水解酶催化含氟化合物的水解反应。而使含氟有机磷和磺酸类化氟水解酶催化含氟化合物的水解反应。而使含氟有机磷和磺酸类化合物解毒。合物解毒。常见的底物：二异丙基氟磷酸（常见的底物：二异丙基氟磷酸（DFP）、）、对苯甲基磺酰氟（对苯甲基磺酰氟（PMSF）等。等。Keyes研究小组的工作研究小组的工作印迹分子：不同的底物类似物印迹分子：不同的底物类似物印迹核糖核酸酶印迹核糖核酸酶结果：结果：催化催化DFP的活力比相应的的活力比相应的抗体酶高抗体酶高，甚至，甚至超过超过了某些天然酶的活力。了某些天然酶的活力。（3 3）具有谷胱甘肽过氧化物酶（具有谷胱甘肽过氧化物酶（GPX）活性的生活性的生物印迹酶物

25、印迹酶 GPX的酶活性中心具有的酶活性中心具有GSH特异性结合部位。罗贵民特异性结合部位。罗贵民等应用单克隆抗体制备技术，以等应用单克隆抗体制备技术，以GSH修饰物为半抗原修饰物为半抗原已制备出具有已制备出具有GSH特异性结合部位的含硒抗体酶其特异性结合部位的含硒抗体酶其催化活力已达天然酶水平。催化活力已达天然酶水平。如何制备有如何制备有GPX活性的含硒生物印迹酶？活性的含硒生物印迹酶？印迹分子的要求：印迹分子的要求：印迹分子应体现印迹分子应体现GSH的结构特征，使其诱导出对的结构特征，使其诱导出对GSH具有较好结合的酶结合部位；具有较好结合的酶结合部位；稳定性好；稳定性好；不与交联剂发生化学

26、反应；不与交联剂发生化学反应；考虑到修饰基团能诱导出疏水结合部位。考虑到修饰基团能诱导出疏水结合部位。印迹分子：印迹分子：GSH修饰物修饰物（GSH的巯基和氨基的巯基和氨基用疏水基团用疏水基团2，4-二硝基苯修饰）二硝基苯修饰）印迹印迹卵清蛋白卵清蛋白产生产生GSH的特异性结合部位。的特异性结合部位。在结合部位引入催化基团是提高酶活力在结合部位引入催化基团是提高酶活力苯甲基磺酰氟（苯甲基磺酰氟（PMSF）活化丝氨酸羟基，活化丝氨酸羟基，NaHSe亲核取代，转化为硒代半胱氨酸亲核取代，转化为硒代半胱氨酸（催化基团）。（催化基团）。q形成了具有形成了具有GPX活力的印迹酶活力的印迹酶。第四节 人工

27、酶研究进展 人工模拟酶研究是人工模拟酶研究是生物有机化学生物有机化学的重要研究领域之一。的重要研究领域之一。人工酶的分子设计在很大程度上反映了对人工酶的分子设计在很大程度上反映了对酶的结构酶的结构以以及及反应机制反应机制的认识。的认识。研究人工酶模型可以较直观地研究人工酶模型可以较直观地观察观察与酶的催化作用相与酶的催化作用相关的关的各种因素各种因素，如催化基团的，如催化基团的组成组成、活性中心的、活性中心的空间空间结构特征结构特征、酶催化反应的、酶催化反应的动力学性质动力学性质等。等。人工模拟酶的研究，是实现人工合成具有高性能人工模拟酶的研究，是实现人工合成具有高性能模拟模拟酶的基础酶的基础

28、，在理论和实际应用上都具有重要意义。，在理论和实际应用上都具有重要意义。世界发达国家重点资助这些高技术、新概念、新构思世界发达国家重点资助这些高技术、新概念、新构思探索性课题探索性课题。利用环糊精、大环化合物、抗体、印迹蛋白质利用环糊精、大环化合物、抗体、印迹蛋白质等为基质已制备出大量的人工酶，部分人工酶等为基质已制备出大量的人工酶，部分人工酶的催化效率及选择性已能与的催化效率及选择性已能与天然酶相媲美天然酶相媲美。但大多数人工酶的催化活性并不高，尚缺乏但大多数人工酶的催化活性并不高，尚缺乏系统的、定量的理论为指导。系统的、定量的理论为指导。大多数人工酶模型过于简单，缺乏对催化因大多数人工酶模

29、型过于简单，缺乏对催化因素的全面考虑。素的全面考虑。催化抗体是不对称合成的催化抗体是不对称合成的理想催化剂理想催化剂，其催化，其催化反应的范围也在不断扩大，反应的范围也在不断扩大，但催化抗体现在还未达到实用阶段。比酶催但催化抗体现在还未达到实用阶段。比酶催化低化低23个数量级。个数量级。q因此，如何提高抗体酶的催化效率，抗体酶将因此，如何提高抗体酶的催化效率，抗体酶将来能否与酶竞争是个公开挑战。来能否与酶竞争是个公开挑战。以底物为半抗原所产生的抗体应当具有底物以底物为半抗原所产生的抗体应当具有底物结合部位，然后在此抗体的结合部位上引入结合部位，然后在此抗体的结合部位上引入催化基团。如果引入的催

30、化基团与底物结合催化基团。如果引入的催化基团与底物结合部位取向正确、空间排布恰到好处，则应产部位取向正确、空间排布恰到好处，则应产生高活力抗体酶。生高活力抗体酶。（1）虽虽然然有有了了不不少少抗抗体体酶酶，但但对对诱诱导导方方法法而而言言，需需要要寻寻找一个最为可能诱导出抗体找一个最为可能诱导出抗体酶酶的的过过渡渡态态复复合合物物，且这是一个最为困难且这是一个最为困难的的问问题题。根根本本原原因因是是酶酶催催化化反应有很多不清楚。反应有很多不清楚。q所所以以寻寻找找抗抗体体酶酶的的过过渡渡态态复复合合物物是是研研究究的的一一个个重重要要方面。方面。（2）通通过过抗抗体体酶酶来来研研究究酶酶的的

31、作作用用机机理理，以以及及为为过过渡渡态态复复合物设计提供理论依据，从而指导抗体酶的设计合物设计提供理论依据，从而指导抗体酶的设计。（3）通通过过对对抗抗体体酶酶本本身身的的进进一一步步研研究究，搞搞清清蛋蛋白质结构和功能的关系问题。白质结构和功能的关系问题。（4）通通过过抗抗体体酶酶的的制制备备来来制制造造一一些些新新的的原原先先没没有的新酶。有的新酶。象象识识别别56核核苷苷酸酸顺顺序序一一样样的的内内切切酶酶，可可以以识识别别几几个个氨氨基基酸酸的的多多肽肽水水解解酶酶。如如果果设设计计出出要要水解什么氨基酸就有什么抗体酶相对应。水解什么氨基酸就有什么抗体酶相对应。一一旦旦有有这这种种可

32、可能能，也也就就有有可可能能解解决决蛋蛋白白质质的的结结构构与与功功能能研研究究问问题题上上面面临临的的困困难难，可可以以多多了了一一条全新的研究途径。条全新的研究途径。（5）设设计计有有治治疗疗价价值值的的新新药药物物。如如利利用用抗抗体体酶酶基因来治疗遗传性疾病。基因来治疗遗传性疾病。运用分子印迹技术对酶的人工模拟已成功运用分子印迹技术对酶的人工模拟已成功地制备出具有酶水解、转氨、脱羧、酯合成、地制备出具有酶水解、转氨、脱羧、酯合成、氧化还原等活性的分子印迹酶。虽然用分子印氧化还原等活性的分子印迹酶。虽然用分子印迹法制备的聚合物印迹酶其催化效率同天然酶迹法制备的聚合物印迹酶其催化效率同天然

33、酶相比普遍不高，但它们却具有明显的优点；制相比普遍不高，但它们却具有明显的优点；制备过程简单、易操作；印迹分子的选择范围广。备过程简单、易操作；印迹分子的选择范围广。生物印迹技术其高效催化活性显示它是一种很生物印迹技术其高效催化活性显示它是一种很有前途的人工模拟酶制备技术。用此技术制备有前途的人工模拟酶制备技术。用此技术制备些物印迹酶时，印迹分子的选择范围广，利用些物印迹酶时，印迹分子的选择范围广，利用蛋白质等为骨架印迹酶的活性中心使生物印迹蛋白质等为骨架印迹酶的活性中心使生物印迹酶更接近于天然酶。研究印迹分子的结构与印酶更接近于天然酶。研究印迹分子的结构与印迹的活性中心结构关系、印迹分子的结构与酶迹的活性中心结构关系、印迹分子的结构与酶活力的关系，寻找印迹酶高活力的理论基础则活力的关系，寻找印迹酶高活力的理论基础则相当重要。相当重要。人工模拟酶的研究属于化学、生物学人工模拟酶的研究属于化学、生物学等领域的交叉点，属交叉学科。综合运等领域的交叉点，属交叉学科。综合运用化学、分予生物学和遗传学知识会大用化学、分予生物学和遗传学知识会大大加强人工催化剂设计方法的威力和可大加强人工催化剂设计方法的威力和可用性，从而产生医药工业上有用的高效用性，从而产生医药工业上有用的高效催化剂。催化剂。革命尚未成功，同志仍需努力！革命尚未成功，同志仍需努力！