第八章-酶分子的化学修饰

3）举例
• 将锌型蛋白酶的Zn2+除去，然后用Ca2+置换成钙型蛋白酶，则酶活力 可提高20-30%。若将钙型蛋白酶制成结晶，则其酶活力比锌型蛋白 酶结晶的酶活力提高2-3倍。
• ａ一淀粉酶一般有ca2+、Mg2+、Zn2+ 等金属离子，属于杂离子型，若 通过离子置换法将其他离子都换成ca2+，则酶的活性提高3倍，稳定 性也大大增加。
举例： • 胰凝乳蛋白酶与水溶性大分子化合物右旋糖酐结合，酶 的空间结构发生某些细微改变，使其催化活力提高4倍。 • 抗白血病药物天冬酰的游离氨作用、酰化反应进行修饰 后，该酶在血浆中的稳定性得到很大的提高。 • 精氨酸酶经聚乙二醇（PEG）结合修饰；聚乙二醇对色氨 酸酶进行修饰；聚乙二醇结合修饰后的L-天门冬酰胺酶。
（1）巯基的化学修饰
（2）氨基的化学修饰
（3）羧基的化学修饰
（4）咪唑基的化学修饰
（5）胍基的化学修饰
三、有机大分子对酶的修饰 （1）概念 利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空间结构发生 某些精细的改变，从而改变酶的特性与功能的方法称为大分 子结合修饰法，简称为大分子结合法。 （2）常使用的水溶性大分子修饰剂 • 糖及糖的衍生物 右旋糖酐硫酸酯、糖肽、 PEG等。 • 具有生物活性的大分子物质 肝素、白蛋白。
第八章 酶分子的化学修饰
选择性化学修饰：在较温和条件下，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，从而引起某个氨基酸残基或其功能基发 生共价化学改变。 酶分子的化学修饰：分子水平上对酶的改造，即在体外将酶的侧链基 团通过适当方法与一些化学基团特别是具有生物相容性的大分子进行 共价连接，从而改变酶学性质的技术。
（3）常用方法 1）戊二醛法 2）碳二亚胺法 3）活性酯法
戊二醛双功能基团（P297） 碳二亚胺作为交联（P292） 白蛋白琥珀酰化
四、金属离子置换修饰 （1）概念 通过改变酶分子中所含的金属离子，使酶的特性和 功能发生改变的方法称为金属离子置换修饰。 （2）常用离子 1）常用二价金属离子 2）金属离子置换修饰法只适用于本来在结构中含有金属离子 的酶。
五、修饰酶的性质及特点 1、热稳定性 热稳定性增加。 （1）修饰剂与酶多点交联，固定了酶的分子构象，增强了酶 的热稳定性。 （2）增强酶天然构象的稳定性减少了酶热失活。 2、抗原性 部分可消除。 PEG、人血清白蛋白在消除酶抗原性上效果明显。 3、体内半衰期 体内半衰期延长。 4、最适pH 有些酶经过化学修饰后，最适pH发生变化。 5、酶学性质的改变 绝大多数酶经过修饰后，最大反应速度 没有改变，但有些酶在修饰后，米氏常数会增大。 6、对组织的分布能力变化 对组织的分布能力有所改变，能 在血液中被靶器官选择性地吸收。
酶的化学修饰原因： 1．稳定性不够，不能适应大量生产的需要。 2．作用的最适条件不符。 3．酶的主要动力学性质的不适应。 4．临床应用的特殊要求。
第八章 酶分子的化学修饰
一、酶分子化学修饰的基本原理 二、酶化学修饰的方法及修饰剂 三、有机大分子对酶的修饰 四、金属离子置换修饰 五、修饰酶的性质及特点 六、酶化学修饰的应用
一、酶分子化学修饰的基本原理
（一）如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性 （二）如何保护酶活性部位与抗抑制剂 （三）如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解 （四）如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境
二、酶化学修饰的方法及修饰剂
（一）修饰剂的要求 1．修饰剂的分子量、修饰剂链的长度对蛋白质的吸附性。 2．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。 （二）酶性质的了解 1、酶活性部位情况 2、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泼性等。 4、反应条件的选择 （1）反应体系中酶与修饰剂的分子比例。 （2）反应体系的溶剂性质，盐浓度和pH条件。 （3）反应温度及时间。 （4）酶修饰方法
1） 酶分子侧链基团的化学修饰 2） 有机大分子对酶的化学修饰 3） 蛋白质类及其他。
（2）烷基化反应
（三）肽链有限水解修饰 P285 （四）酶分子侧链基团的化学修饰
1、几种重要的修饰反应 （1）酰化及其相关反应
（3）氧化和还原反应ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
（4）芳香环取代反应
2、特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰
（1）巯基的化学修饰 • 巯基具有很强的亲核性，采用巯基化学修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象、特性和功能。 • 常用：烷基化剂、酰化基、马来酰亚胺
修饰后的酶体内半衰期延长
绝大多数酶经过修饰后，最大反应速度没有改变，但有些酶 在修饰后，米氏常数会增大。
六、酶化学修饰的应用 1、化学修饰在酶的结构与功能研究中的应用 • 生物技术领域：改变酶的最适pH、改变酶底物专一性、有 机溶剂可溶解酶、提高酶耐热、酸、碱的能力。 • 理论研究：酶中特定基团之间距离、氨基酸残基的存在状 态、酶的大小形状和构象、确定酶活性部位、氨基酸数量 顺序测定。 • 医药：解除医用酶免疫源性和抗原性、提高医用酶稳定性、 延长医用酶体内半衰期。 2、化学修饰的局限性 • 化学修饰专一性相对 • 酶的构象有些变化 • 只能在具有极性的氨基酸残基侧链上进行 • 研究酶结构与功能缺乏准确性和系统性
思考题
• 酶的化学修饰主要包括哪些内容？ • 什么是酶的化学修饰、肽链的有限降解与肽链的有限 修饰？ • 化学修饰后酶的热稳定性有何变化？为什么？ • 化学修饰能保护酶的活性机理是什么？ • 化学修饰后酶抗蛋白酶水解的机理？ • 化学修饰酶的抗原性下降的原因？ • 化学修饰对酶酶学性质有何影响？说明原因。 • 理想的化学修饰剂应具备哪些条件？ • 选择修饰反应条件时，必须考虑哪些因素？最重要的 是什么因素？为什么？ • 常见的化学修饰剂有哪些类型？举例2-3个。（巯基、 酚基等） • 了解巯基、酚基、氨基、胍基、羧基化学修饰。