酶分子的化学修饰

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侧链基团修饰的主要作用
1.探测酶和蛋白质的必须氨基酸残基的性 质和数目。
2.用于酶蛋白的纯度的分析与鉴定
3.探索酶蛋白作用的化学机理
4.用于酶蛋白分子的固定化
（三）酶分子的化学交联修饰 资料仅供参考,不当之处，请联系改正。
概念：既可以酶分子内部亚基之间，也可 以在分子与分子之间。
即酶分子的固定化。 同型 双亚氨酯 氨基
双功能试剂 异型 碳二亚胺 氨基和羧基 光活化 碳烯或氮烯
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分子内交联 增加酶分子表面交联键的数目 是稳定酶的方法之一。
分子间交联 用双功能或多功能试剂使不同 的酶交联起来产生杂化酶。
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（四）酶分子的大分子修饰
一、 酶分子的化学修饰概念及其作用
（一级结构水平的改造）
酶的化学修饰，就是在分子水平上对酶的化学结构进行改变， 以达到改构和改性的目的（侧链基团的取代、肽链的限制 性水解、分子内或分子间的交联） 。
达到： 改造酶的作用特性（包括改变酶活性、专一性、对效应物 响应性能及对辅助因子的要求）
提高酶的稳定性
扩大在体内应用可能性（防止在体内非专一性水解、减少 和消除免疫原性以利于医疗应用）
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化学修饰是分子酶工程的重要手段之一。只要选择合 适的修饰剂和修饰条件，在保持酶活性的基础上，能 够在较大范围内改变酶的性质，创造天然酶所不具备 的优良特性，甚至创造出新的活性。
化学修饰方法虽多，但基本都是利用修饰剂所具有的 各种化学基团特性，或直接或经过一定的活化过程， 与酶分子上某氨基酸残基（一般尽量选酶活性非必需 基团）产生化学反应，对酶分子结构进行改造。
源自文库概念：利用水溶性大分子与酶结合，使酶的 空间结构发生精细的改变，从而改变酶的 特性与功能的方法。
作用： （1）提高酶活力 （2）增加酶的稳定性 （3）降低抗原抗体反应
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根据修饰分子的大小和对酶分子的作用方式，可分为 大分子的非共价修饰和大分子的共价修饰两类。
（1）大分子的非共价修饰 使用一些能与酶非共价地相互作用而又能有效地保护
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（二）酶分子的侧链基团修饰
概念：采用人工方法使酶蛋白的氨基酸残基的侧 链基团与修饰剂发生化学反应，从而改变酶分子 的性质和功能的修饰方法称为侧链修饰基团。
选择性修饰试剂必须要与多肽链中某—种特定的 氨基酸残基侧链基团发生化学反应，并形成紧密 共价结合。酶分子中经常被修饰的氨基酸残基侧 链基团有：巯基、氨基、羧基、咪唑基、羟基、 酚基、胍基、吲哚基、硫醚基及二硫键等。
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（一）酶分子的主链修饰
概念：将酶分子的主链切断或者连接，从而使酶分子的化 学结构及其空间结构发生变化，进而改变酶的特性和功能 的方法。
1 主链的切断修饰 通过肽酶等手段切断。比较切断前后，酶活性的变化，从 而探索酶活性中心的位置及主链不同位置对酶活性的影响。
2 主链的连接修饰 通过基因融合技术将两种或两种以上的酶基因融在一起。
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在医药方面：化学修饰可以提高医用酶的稳定性，延长 它在体内半衰期，抑制免疫球蛋白的产生，降低免疫原性 和抗原性。
在生物技术领域：化学修饰酶能够提高酶对热，酸，碱 和有机溶剂的耐性，改变酶的底物专一性和最适pH等酶学 性质。
在酶结构功能研究中： 1.研究酶空间结构与功能的关系，如酶的活性中心研究； 2.确定氨基酸残基的功能； 3.测定酶分子中某种氨基酸的数量。
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酶在实际应用中有局限性
1、作为异体蛋白在体内难于吸收、易引起免疫反应和被 识别降解；
2、酶蛋白经不起温度、酸碱、有机溶剂及时间的考验， 半衰期短、易变性失活；
3、酶的活性、作用专一性和最适条件不一定能适应生产 工艺要求，限制了酶制剂的应用范围。
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酶的一些添加物。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。 （2）大分子共价修饰 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。
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（五）酶分子的亲和标记修饰
概念：可以与酶分子的活性部位发生特异 性结合，并且修饰剂的活性基团可以与酶 分子的活性部位的侧链基团发生反应，形 成共价键，也可以称为酶分子的亲和标记。 亲和试剂可以专一性地标记于酶的活性部 位上，使酶不可逆失活，又称为专一性的 不可逆抑制。
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二、酶化学修饰的基本要求：
决定化学修饰成败的关键是修饰的专一性， 尽量少破坏必需基团，得到高的酶活力回 收。为此，有时需要通过反复试验来确定。
选择修饰剂 选择酶反应条件 反应的专一性
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三、酶分子化学修饰的主要方法
（一）酶分子的主链修饰 （二）酶分子的侧链基团修饰 （三）酶分子的化学交联修饰 （四）酶分子的大分子结合修饰 （五）酶分子的亲和标记修饰 （六）酶分子的基因修饰 （七）与辅助因子相关的修饰
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Ks型抑制剂：根据底物的结构设计的，具有和底 物结构相似的结合基团，同时还具有能和活性部 位氨基酸残基侧链基团反应的活性基团，导致酶 不可逆失活。
Kcat:根据催化过程设计的，具有酶的底物性质， 还有一个潜在的反应基团，在酶催化下活化后， 不可逆的抑制酶的活性部位。Kcat型也称为“自 杀性抑制剂”，可以用来治疗某些疾病的药物。
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（六）酶分子的基因修饰
对编码酶分子的DNA序列进行定点改变，改 变酶分子的氨基酸序列（定点诱变），有 目的地对酶分子的结构和功能进行改造， 从而达到对酶分子进行修饰的目的。
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（七）与辅因子相关的修饰
1 对依赖辅助因子的酶分子的修饰 改变辅助因子与酶分子的结合方式，从而 对酶进行修饰。 引入新的辅助因子 2 金属酶的金属取代 置换酶活性中心的金属离子，提高酶的活 力、增强酶的稳定性。