酶的化学修饰课件.ppt
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1、酶的化学修饰第1页,此课件共72页哦第五章第五章 酶的化学修饰酶的化学修饰第一节第一节概述概述第二节第二节酶分子化学修饰的方法学酶分子化学修饰的方法学第三节第三节酶分子侧链基团的化学修饰酶分子侧链基团的化学修饰第四节第四节有机大分子对酶的修饰有机大分子对酶的修饰第五节金属离子置换修饰及物理修饰第五节金属离子置换修饰及物理修饰第六节第六节酶化学修饰的应用酶化学修饰的应用第2页,此课件共72页哦第一节第一节 概述概述 一、一、概念概念二、二、进行化学修饰的原因进行化学修饰的原因三、三、化学修饰的基本原理化学修饰的基本原理四、四、修饰酶的特点修饰酶的特点第3页,此课件共72页哦一、概念一、概念 酶的
2、化学修饰酶的化学修饰利用各种修饰剂具有的化学基团,与酶分子上某种利用各种修饰剂具有的化学基团,与酶分子上某种氨基酸残基产生化学反应,使酶分子的结构发生改变,氨基酸残基产生化学反应,使酶分子的结构发生改变,从而改变酶的某些特性和功能的技术从而改变酶的某些特性和功能的技术修饰酶修饰酶在体外用一定的化学方法将酶和一些试剂进行共价连在体外用一定的化学方法将酶和一些试剂进行共价连接后而形成的酶接后而形成的酶体外改造体外改造第4页,此课件共72页哦二、二、进行化学修饰的原因进行化学修饰的原因稳定性不够,不能适应大量生产的需要稳定性不够,不能适应大量生产的需要作用的最适条件不符,活性不高作用的最适条件不符,
3、活性不高临床应用的特殊要求:可能具有抗原性临床应用的特殊要求:可能具有抗原性第5页,此课件共72页哦三、三、化学修饰的基本原理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、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、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、如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶水解酶4、如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境、如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境第6页,此课件共72页哦四、四、修饰酶的特点修饰酶的特点1、热稳定性增加、热稳定性增加2、增加抗抑制剂、抗蛋白水解酶能力,体、增加抗抑制剂、抗蛋白水解酶能力,体
4、内半衰期延长内半衰期延长3、消除了酶的抗原性、消除了酶的抗原性4、微环境稳定性增强,最适、微环境稳定性增强,最适pH改变改变5、酶学性质改变、酶学性质改变第7页,此课件共72页哦第一节结束第一节结束概念概念进行化学修饰进行化学修饰的原因的原因化学修饰的基化学修饰的基本原理本原理修饰酶的特点修饰酶的特点第8页,此课件共72页哦第一节结束第一节结束点击返回 第9页,此课件共72页哦第二节第二节 酶分子化学修饰的方法学酶分子化学修饰的方法学 一、一、修饰需考虑的问题修饰需考虑的问题二、二、选择酶分子修饰剂选择酶分子修饰剂三、三、修饰反应的一般程序修饰反应的一般程序四、四、测定修饰程度和修饰部位测定修
5、饰程度和修饰部位五、五、酶的修饰方法酶的修饰方法第10页,此课件共72页哦一、一、修饰需考虑的问题修饰需考虑的问题1、酶性质的了解酶性质的了解(1)酶活性部位情况酶活性部位情况(2)酶的稳定条件、酶反应最适条件酶的稳定条件、酶反应最适条件(3)酶分子侧链基团的化学性质及反应活酶分子侧链基团的化学性质及反应活泼性等泼性等第11页,此课件共72页哦一、一、修饰需考虑的问题修饰需考虑的问题2、选择反应条件选择反应条件(1)反应体系中酶与修饰剂的分子比例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,反应体系的溶剂性质,pH条件和离子强度条件和离子强度(3)反应温度及时间反应温度及时间(4)其
6、它其它第12页,此课件共72页哦二、二、选择酶分子修饰剂选择酶分子修饰剂修修饰剂须具具备的特性的特性1、能选择性地与一个氨基酸残基反应能选择性地与一个氨基酸残基反应2、反应在保证酶蛋白不变性的条件下进行反应在保证酶蛋白不变性的条件下进行3、被标记的残基在肽中稳定,容易通过降解分离被标记的残基在肽中稳定,容易通过降解分离出来并鉴定出来并鉴定4、反应程度能用简单的技术测定反应程度能用简单的技术测定第13页,此课件共72页哦二、二、选择酶分子修饰剂选择酶分子修饰剂修修饰剂的的选择1、修饰剂的相对分子质量、修饰剂链的长度对蛋修饰剂的相对分子质量、修饰剂链的长度对蛋白质的吸附性白质的吸附性2、修饰剂上反
7、应基团的数目及位置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修饰剂上反应基团的活化方法与条件第14页,此课件共72页哦三、三、修饰反应的一般程序修饰反应的一般程序修修饰反反应终止止稀稀释阳离子交阳离子交换洗洗涤过滤干燥干燥第15页,此课件共72页哦三、三、修饰反应的一般程序修饰反应的一般程序注意事注意事项修修饰后需后需进行总的氨基酸分析进行总的氨基酸分析各种各种酶分子,修饰后均需对每个氨基酸残基进行酶分子,修饰后均需对每个氨基酸残基进行确定确定注意缓冲液成分或修饰副产物对修饰部位和修注意缓冲液成分或修饰副产物对修饰部位和修饰程度及对酶活性的影响饰程度及对酶活性的影响修饰后
8、酶性质的改变修饰后酶性质的改变第16页,此课件共72页哦四、四、测定修饰程度和修饰部位测定修饰程度和修饰部位修修饰反反应的的评价因素价因素1、有多少修饰剂已结合到酶分子上有多少修饰剂已结合到酶分子上2、哪些氨基酸被修饰,修饰度是多少哪些氨基酸被修饰,修饰度是多少3、有多少种不同形式的修饰剂酶分子耦合物,有多少种不同形式的修饰剂酶分子耦合物,每种各有多少每种各有多少4、表面修饰、内部修饰表面修饰、内部修饰测定方法测定方法第17页,此课件共72页哦五、五、酶的修饰方法酶的修饰方法侧链基团的化学修饰侧链基团的化学修饰大分子结合修饰大分子结合修饰其他其他(金属离子置换修饰、物理修饰金属离子置换修饰、物
9、理修饰)第18页,此课件共72页哦第二节结束第二节结束酶分子性质的了解酶分子性质的了解选择酶分子修饰剂选择酶分子修饰剂选择反应条件选择反应条件修饰反应要注意的其它问题修饰反应要注意的其它问题修饰反应的一般程序修饰反应的一般程序测定修饰程度和修饰部位测定修饰程度和修饰部位酶的修饰方法酶的修饰方法第19页,此课件共72页哦第二节结束第二节结束点击返回 第20页,此课件共72页哦第三节第三节 酶分子侧链基团的化学修饰酶分子侧链基团的化学修饰 一、一、概述概述二、二、几种重要的修饰反应几种重要的修饰反应三、三、特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰第21页,此课件共72页哦一
10、、一、概述概述侧链基团修饰侧链基团修饰采用一定的方法采用一定的方法(一般为化学法一般为化学法)使酶分子的侧链基使酶分子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团发生改变,从而改变酶分子的特性和功能的修饰方法法酶侧链基团酶侧链基团组成蛋白质的氨基酸残基上的功能团。有氨基、羧组成蛋白质的氨基酸残基上的功能团。有氨基、羧基、巯基、咪唑基、吲哚基、酚羟基、羟基、胍基、基、巯基、咪唑基、吲哚基、酚羟基、羟基、胍基、甲硫基等甲硫基等第22页,此课件共72页哦一、一、概述概述作用作用研究各基团的作用及其对酶的结构、特性和功能的研究各基团的作用及其对酶的结构、特性和功能的影响影响(研究酶活性中心
11、的必需基团研究酶活性中心的必需基团)改变酶分子性质,提高实用价值改变酶分子性质,提高实用价值测定某一基团在酶分子中的数量测定某一基团在酶分子中的数量获得新酶种获得新酶种第23页,此课件共72页哦一、一、概述概述类别类别蛋白类酶蛋白类酶核酸类酶核酸类酶侧链基团:磷酸基,核糖上的羟基,嘌呤、嘧啶碱基上的侧链基团:磷酸基,核糖上的羟基,嘌呤、嘧啶碱基上的氨基和羟基氨基和羟基(酮基酮基)等等第24页,此课件共72页哦二、二、几种重要的修饰反应几种重要的修饰反应酰化及其相关反应酰化及其相关反应烷基化反应烷基化反应氧化还原反应氧化还原反应芳香环取代反应芳香环取代反应第25页,此课件共72页哦酰化及其相关反
12、应酰化及其相关反应第26页,此课件共72页哦烷基化反应烷基化反应 第27页,此课件共72页哦氧化和还原反应氧化和还原反应 第28页,此课件共72页哦芳香环取代反应芳香环取代反应 定量测定定量测定第29页,此课件共72页哦三、三、特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰巯基巯基氨基氨基羧基羧基咪唑基咪唑基胍基胍基二硫键二硫键第30页,此课件共72页哦1、巯基的化学修饰巯基的化学修饰 巯基:许多酶活性中心的催化基团;形成二硫巯基:许多酶活性中心的催化基团;形成二硫键,稳定酶的结构键,稳定酶的结构巯基具有很强的亲核性,采用巯基修饰剂与酶蛋白侧链巯基具有很强的亲核性,采用巯基修
13、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。提高酶的稳定性象、特性和功能。提高酶的稳定性常用:酰化基、烷基化剂、马来酰亚胺、二硫苏常用:酰化基、烷基化剂、马来酰亚胺、二硫苏糖醇、巯基乙醇、硫代硫酸盐、硼氢化钠糖醇、巯基乙醇、硫代硫酸盐、硼氢化钠第31页,此课件共72页哦第32页,此课件共72页哦2、氨基的化学修饰氨基的化学修饰 氨基的甲基化与乙酰化氨基的甲基化与乙酰化赖氨酸、精氨酸、组氨酸、谷氨酰胺的侧链氨基;谷赖氨酸、精氨酸、组氨酸、谷氨酰胺的侧链氨基;谷氨酰胺和天冬氨酸羧基的氨酰胺和天冬氨酸羧基的-OH上上
14、甲基转移酶甲基转移酶氨基的烷基化氨基的烷基化脱氨基作用或与氨基共价结合,屏蔽酶分子侧链上的氨基脱氨基作用或与氨基共价结合,屏蔽酶分子侧链上的氨基修饰剂:亚硝酸、修饰剂:亚硝酸、2,4-二硝基氟苯二硝基氟苯(DNFB)、丹磺酰氯、丹磺酰氯(DNS)、醋酸酐、琥珀酸酐、二硫化碳、乙亚胺甲酯、醋酸酐、琥珀酸酐、二硫化碳、乙亚胺甲酯第33页,此课件共72页哦第34页,此课件共72页哦3、羧基的化学修饰、羧基的化学修饰 修饰剂与酶分子侧链的羧基进行酯化、酰基化等反修饰剂与酶分子侧链的羧基进行酯化、酰基化等反应应修饰剂:碳化二亚胺、重氮基乙酸盐、乙醇修饰剂:碳化二亚胺、重氮基乙酸盐、乙醇-盐酸试剂、盐酸试
15、剂、异噁唑盐等异噁唑盐等第35页,此课件共72页哦第36页,此课件共72页哦4、咪唑基的化学修饰咪唑基的化学修饰 组氨酸。许多酶活性中心的必需基团组氨酸。许多酶活性中心的必需基团修饰剂通过咪唑基氮原子的烷基化或碳原子的亲核取修饰剂通过咪唑基氮原子的烷基化或碳原子的亲核取代进行修饰代进行修饰修饰剂:碘乙酸、焦碳酸二乙酯修饰剂:碘乙酸、焦碳酸二乙酯第37页,此课件共72页哦第38页,此课件共72页哦5、胍基的化学修饰胍基的化学修饰 精氨酸。在结合带有阴离子底物的酶的活性部位中起重精氨酸。在结合带有阴离子底物的酶的活性部位中起重要作用要作用一些二羰基化合物在中性或弱碱性条件下与精氨酸一些二羰基化合物
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