5_第五章 酶分子修饰

P156
）（不活泼 （MPEG）（不活泼） ）（不活泼）
2）右旋糖酐的活化 （修饰氨基） ） 修饰氨基） 右旋糖酐 ＋高碘酸 （HIO4） → 活化右旋糖酐 3. 修饰 活化右旋糖酐 ＋ E-NH2 → E-N-右旋糖酐 右旋糖酐 4. 分离 凝胶层析法 修饰后的酶分子量大，先流出柱外， 修饰后的酶分子量大，先流出柱外， 未修饰的酶分子量小，后流出柱外。 未修饰的酶分子量小，后流出柱外。
主链修饰
第四节 肽链有限水解修饰 第五节 氨基酸置换修饰
第四节 肽链有限水解修饰
蛋白类酶（P酶）主链的肽链被水解后，改变酶分子的结 蛋白类酶（ 酶 主链的肽链被水解后， 构和特性，从而使酶被修饰。 构和特性，从而使酶被修饰。
酶蛋白肽链被水解 可能出现的3种情况 可能出现的 种情况
破坏酶活性中心
用于探测酶活性中心的位置） （用于探测酶活性中心的位置）
半抗原诱导法
酶蛋白诱导法
思考题
1. 常用于酶分子修饰的侧链基团有哪些？各由什么氨基酸提供？ 常用于酶分子修饰的侧链基团有哪些？各由什么氨基酸提供？ 2. 修饰氨基、羧基、巯基常用哪些试剂？涉及到什么反应？ 修饰氨基、羧基、巯基常用哪些试剂？涉及到什么反应？ 3. 简述氨基酸置换修饰的过程。 简述氨基酸置换修饰的过程。 4. 列出本章出现的英文专业术语。 列出本章出现的英文专业术语。
1. 酰化反应
2. 烷基化反应
3. 氧化还原反应
4. 芳香环取代反应
修饰方法： 修饰方法：
1. 氨基修饰
2. 羧基修饰
3. 巯基修饰
4. 胍基修饰
5. 酚羟基修饰
6. 咪唑基修饰
7. 吲哚基修饰
常见的修饰基团与修饰剂
修饰基团 巯基 胍基 酚基 咪唑基 吲哚基 修饰试剂 酰化剂、烷化剂、二硫苏糖醇、 酰化剂、烷化剂、二硫苏糖醇、巯基乙醇等 丁二酮、 丁二酮、丙二醛等 四硝基甲烷等 碘乙酸 N－羟基－5－硝基苄溴 －羟基－ －
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方法： 方法：
酶的分离纯化 除去原有的金属离子
加入置换离子
侧链基团修饰
大分子修饰
水溶性大分子（ 大分子结合修饰） 水溶性大分子（第二节 大分子结合修饰） 水不溶性大分子（下一章 固定化酶） 水不溶性大分子（ 固定化酶）
小分子修饰
（第三节 酶分子的侧链基团修饰） 酶分子的侧链基团修饰）
双功能基团 化合物修饰
锤头结构的五种类型 R示酶，S示底物，箭头示剪切位点 示酶， 示底物 示底物， 示酶
第八节 酶分子的物理修饰
通过各种物理方法使酶分子的空间构象发生某些改变， 通过各种物理方法使酶分子的空间构象发生某些改变，从 而改变酶的某些特性和功能的方法称为酶的物理修饰。 而改变酶的某些特性和功能的方法称为酶的物理修饰。
氨基酸置换修饰的方法
1. 化学修饰 2. 定点突变 过程： 过程： 新酶分子结构的设计 突变基因碱基序列的确定 突变基因的获得 装入质粒载体，转化、 装入质粒载体，转化、表达
Go
Go
核酶（R酶） 核酶（ 酶
第六节 核苷酸链剪切修饰
定义： 定义： P167 例：某些酶经核苷酸剪切修饰后，由无活性变成有活性的酶。 某些酶经核苷酸剪切修饰后，由无活性变成有活性的酶。
பைடு நூலகம்
第三节 酶分子的侧链基团修饰
定义
P160 氨基（ 、 端 氨基（Lys、 N端） 羧基 (Glu/Asp、C端） 、 端 巯基 (Cys) 蛋白酶类 胍基 (Arg) 酚基 (Tyr) 咪唑基 (His)
常被修饰的侧链基团
吲哚基 (Trp) 修饰某些核苷酸 连接上某些氨基酸等
核酸酶类
几种重要的修饰反应
第七节 核苷酸置换修饰
将酶分子核苷酸上的一个核苷酸换成另一个核苷酸的修饰 方法，称为核苷酸置换修饰。 方法，称为核苷酸置换修饰。
核苷酸置换修饰通常采用定点突变技术 核苷酸置换修饰通常采用定点突变技术 定点突变
锤头型核酶的二级结构 和空间立体结构示意图
三个双螺旋区 13个核苷酸残基保守 13个核苷酸残基保守 序列 剪切反应在右上方GUX 剪切反应在右上方GUX 序列的3 端自动发生 序列的3‘端自动发生
分子内交联（ 酶分子的侧链基团修饰） 分子内交联（第三节 酶分子的侧链基团修饰） 分子间交联（ 固定化酶） 分子间交联（下一章 固定化酶）
第二节 大分子结合修饰
一、定义 二、方法
1. 修饰剂的选择 2. 修饰剂的活化 1）单氧甲基聚乙二醇（MPEG）的活化 ）单氧甲基聚乙二醇（ ）
单氧甲基聚乙二醇 ＋ 均三嗪 → 聚乙二醇均三嗪 衍生物 活化剂） （活化剂） 含活泼的氯原子） （含活泼的氯原子） 修饰酶分子上的氨基） （修饰酶分子上的氨基） 单氧甲基聚乙二醇（ ）＋胺类化合物 单氧甲基聚乙二醇（MPEG）＋胺类化合物 → 聚乙二醇胺类 衍生物 ）＋ 修饰酶分子上的羧基） （修饰酶分子上的羧基）
5·GA G 3· 同时产生的LIVS （414nt） 四膜虫 ） 四膜虫26SrRNA 成熟过程中 同时产生的
(15nt) GA— ＋
（399 nt） 切去 ） 切去15nt，同时第一次环 ， 化 G 开环 再切去4nt， 再切去 ，同时第二次环
（4 nt） ）
＋
（395 nt） ） 化
图
L－19 IVS（395） 5·失去 － 失去19nt的核酸酶 （ ） 失去 的核酸酶 L－19 IVS 的形成过程 －
什么是酶分子修饰？ 什么是酶分子修饰？
通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变， 通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶 的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。 的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。
酶分子修饰的目的是什么？ 酶分子修饰的目的是什么？
• 提高酶的活性 • 增强酶的稳定性 • 降低酶的免疫原性 • 阐明结构与功能的关系
修饰酶的性质及特点
一、热稳定性 二、抗原性 三、最适pH 最适pH 四、体内半衰期 五、酶学性质的改变
第九节 酶分子修饰的应用
一、在酶学研究方面 二、在医药方面 三、在工业方面 四、在抗体酶方面 五、在核酸类人工酶改造方面 六、在有机介质酶催化反应中的应用
抗体酶 （abzyme） 是一种具有催化功能的抗体分子，在其可变区赋予了酶的属性。 是一种具有催化功能的抗体分子，在其可变区赋予了酶的属性。
可使酶分子活性提高） 利于活性中心形成 （可使酶分子活性提高） 改变抗原性 特别适用于药用酶） （特别适用于药用酶）
胃蛋白酶原的激活
胃蛋白酶原
HCl pH1.5~2
胃蛋白酶（ 端切去44个氨基酸残基 胃蛋白酶（从N端切去 个氨基酸残基） 端切去 个氨基酸残基）
自身激活
第五节 氨基酸置换修饰
将酶分子肽链上的某一个氨基酸换成另一个氨基酸的修饰 方法，称为氨基酸置换修饰。 方法，称为氨基酸置换修饰。
8. 分子内交联修饰 双功能团试剂：含有双功能团的化合物。 双功能团试剂：含有双功能团的化合物。 同型双功能团化合物：化合物两端的功能团相同， 同型双功能团化合物：化合物两端的功能团相同， 如己二胺、 如己二胺、戊二醛 异型双功能团化合物： 化合物两端的功能团不同。 异型双功能团化合物： 化合物两端的功能团不同。
抗体酶的制备方法
修饰法：对抗体分子进行分子修饰， 修饰法：对抗体分子进行分子修饰，在抗体与抗原的结合部位引 入催化基团，使其成为具有生物催化活性的抗体。 入催化基团，使其成为具有生物催化活性的抗体。 诱导法：为抗体酶制备的主要方法， 诱导法：为抗体酶制备的主要方法，是在特定的抗原诱导下合成 抗体酶的方法。根据所采用的抗原的不同，分为半抗原 抗体酶的方法。根据所采用的抗原的不同，分为半抗原 诱导法和酶蛋白诱导法。 诱导法和酶蛋白诱导法。
金属离子置换修饰 蛋白酶 化学修饰 核苷酸链剪切修饰 核酶 酶分子修饰 核苷酸置换修饰 侧链基团修饰 主链修饰
物理修饰
蛋白酶（ 酶 蛋白酶（P酶）
第一节 金属离子置换修饰
把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子， 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。 功能发生改变的修饰方法称为金属离子置换修饰。
第五章 酶分子修饰
第一节 第二节 第三节 第四节 第五节 第六节 第七节 第八节 第九节 金属离子置换修饰 大分子结合修饰 酶分子的侧链基团修饰 肽链有限水解修饰 氨基酸置换修饰 核苷酸链剪切修饰 核苷酸置换修饰 酶分子的物理修饰 酶分子修饰的应用
教学要求： 教学要求： 1. 掌握各种常用的酶分子修饰方法； 掌握各种常用的酶分子修饰方法； 2. 理解酶分子修饰的目的及其应用。 理解酶分子修饰的目的及其应用。 重点： 重点： 金属离子置换修饰的过程；侧链基团（氨基、巯基、羧基） 金属离子置换修饰的过程；侧链基团（氨基、巯基、羧基） 修饰方法；氨基酸置换修饰的方法（定点突变）。 修饰方法；氨基酸置换修饰的方法（定点突变）。 难点： 难点： 定点突变法。 氨基酸置换修饰 —— 定点突变法。