酶分子修饰和改造课件
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《酶分子的修饰》课件
糖基化修饰通常发生在酶的特定氨基酸残基上，形成N-连 接或O-连接的糖链。糖基化修饰在多种生物学过程中发挥 重要作用，如蛋白质分选和分泌。
酶的甲基化修饰
甲基化修饰是指将甲基基团加到酶分子上的过程，通常由甲基转移酶催化。甲基 化修饰可以改变酶的活性、稳定性、定位和与其他分子的相互作用。
甲基化修饰常见于DNA、RNA和蛋白质中。在蛋白质甲基化过程中，甲基转移 酶将甲基基团加到蛋白质特定氨基酸残基上，影响蛋白质功能和稳定性。
酶分子修饰与疾病发生发展
酶分子修饰与多种疾病的发生 和发展密切相关，如肿瘤、神 经退行性疾病、心血管疾病等
。
酶分子修饰可以影响细胞代 谢、细胞周期、细胞凋亡等 生物学过程，从而影响疾病
的发展进程。
深入了解酶分子修饰在疾病发 生发展中的作用，有助于发现 新的治疗靶点，为疾病治疗提
供新的策略和方法。
酶分子修饰与药物研发
酶分子修饰是药物研发的重要靶点之一，通过调节酶的活性可以设计出具有特定治 疗作用的药物。
酶分子修饰在药物研发中具有广阔的应用前景，如开发新药、优化现有药物的治疗 效果等。
药物研发过程中需要深入研究酶分子修饰的机制和作用，以确保药物的安全性和有 效性。
04 酶分子修饰的研究方法
蛋白质组学技术
蛋白质谱分析
肿瘤治疗
利用酶分子修饰技术，可 以设计出针对肿瘤细胞特 异性的治疗策略，实现肿 瘤的精准治疗。
免疫调节
酶分子修饰可以用于调节 免疫细胞的活性，为免疫 相关疾病的治疗提供新的 思路。
酶分子修饰在农业生产中的应用
抗虫抗病
通过酶分子修饰技术，可以培育 出具有抗虫抗病性能的农作物新 品种，提高农作物的产量和品质 。
《酶分子的修饰》 PPT课件
酶的甲基化修饰
甲基化修饰是指将甲基基团加到酶分子上的过程，通常由甲基转移酶催化。甲基 化修饰可以改变酶的活性、稳定性、定位和与其他分子的相互作用。
甲基化修饰常见于DNA、RNA和蛋白质中。在蛋白质甲基化过程中，甲基转移 酶将甲基基团加到蛋白质特定氨基酸残基上，影响蛋白质功能和稳定性。
酶分子修饰与疾病发生发展
酶分子修饰与多种疾病的发生 和发展密切相关，如肿瘤、神 经退行性疾病、心血管疾病等
。
酶分子修饰可以影响细胞代 谢、细胞周期、细胞凋亡等 生物学过程，从而影响疾病
的发展进程。
深入了解酶分子修饰在疾病发 生发展中的作用，有助于发现 新的治疗靶点，为疾病治疗提
供新的策略和方法。
酶分子修饰与药物研发
酶分子修饰是药物研发的重要靶点之一，通过调节酶的活性可以设计出具有特定治 疗作用的药物。
酶分子修饰在药物研发中具有广阔的应用前景，如开发新药、优化现有药物的治疗 效果等。
药物研发过程中需要深入研究酶分子修饰的机制和作用，以确保药物的安全性和有 效性。
04 酶分子修饰的研究方法
蛋白质组学技术
蛋白质谱分析
肿瘤治疗
利用酶分子修饰技术，可 以设计出针对肿瘤细胞特 异性的治疗策略，实现肿 瘤的精准治疗。
免疫调节
酶分子修饰可以用于调节 免疫细胞的活性，为免疫 相关疾病的治疗提供新的 思路。
酶分子修饰在农业生产中的应用
抗虫抗病
通过酶分子修饰技术，可以培育 出具有抗虫抗病性能的农作物新 品种，提高农作物的产量和品质 。
《酶分子的修饰》 PPT课件
酶的生物改造共65页课件.ppt
4、定向进化的原理
在待进化酶基因的PCR扩增反应中，利用Taq DNA聚合 酶不具有3’->5’校对功能的性质，配合适当条件， 以很低的比率向目的基因中随机引入突变，构建突变 库，凭借定向的选择方法，选出所需性质的优化酶 (或蛋白质)，从而排除其他突变体。
定向进化的基本规则是“获取你所筛选的突变体”。 定向进化=随机突变+选择。前者是人为引发的，后者
3、酶的定向进化技术
定义： 从一个或多个已经存在的亲本酶（天然或人为 获得）出发，经过基因突变和重组，构建一个 人工突变基因库，通过筛选最终获得预先期望 具有某些特性的进化酶；
所谓酶的体外定向进化，又称实验分子进化，属于蛋 白质的非合理设计，它不需事先了解酶的空间结构和 催化机制，通过人为地创造特殊的条件，模拟自然进 化机制(随机突变、重组和自然选择)，在体外改造酶 基因，并定向选择出所需性质的突变酶。
虽相当于环境，但只作用于突变后的分子群，起着选 择某一方向的进化而排除其他方向突变的作用，整个 进化过程完全是在人为控制下进行的
酶定向进化的过程和应用范围
蛋白质
随机突变 随机杂交
•稳定性 •活性 •有机溶液中的活性 •不同的底物的利用 •酸碱度 •蛋白质的表达 •亲和性 •专一性
性能
筛选
目达标到蛋目的白
三、酶定向进化的基本过程
随机突变 不同的定向进化方法构建突变基因 载体的选择，基因重组，组建基因
突变基因的筛选 平板筛选法，荧光筛选法，表面展示法
1、定向进化的方法
无性进化方法：易错PCR法，盒式诱变 有性进化方法
1）DNA改组法（DNA Shuffling) 2）体外随机重组法（RPR) 3）交错延伸法(StEP) 基因家族的同源重组 外显子的改组 杂合进化
酶蛋白的化学修饰课件.ppt
2）重金属化合物： 对氯汞苯甲酸（PCMB）
E－SH +
＋ HCl
2-氯汞- 4-硝基酚
E－SH +
+ HCl
3）烷基化：
E-SH + R-X
E-SR +HX
常用烷基化试剂：
碘代乙酰胺（IAM）
碘代乙酸 （IAA）
一个常用的专一修饰巯基试剂： N-乙基马来酰亚胺（NEM）:
E－SH ＋
4）酰基化：
生物相容性，在体内不残留，无毒，无 抗原性，是一种优良修饰剂。
其修饰方法有多种，如三氯均嗪法、 叠氮法、琥珀酸酐法、重氮法等。
三氯均嗪法是一个常用的方法。三氯 均嗪上氯原子很活泼，易发生亲核取代。 三个氯原子反应性依次下降。
2）右旋糖酐
右旋糖酐是由α-葡萄糖经α-1，6糖酐 键形成的多糖，有较好的水溶性及生物 相容性，可用作代血浆。
+H2O
3）硼氟化三甲烊盐 （CH3）3 OBF4
+
+ HBF4 + CH3OCH3
（2）修饰氨基（四类） 赖氨酸氨基有很高的亲核反应性，可
用多种酰基化试剂或烷基化试剂对其修 饰
1） 烷基化
2）酰基化 乙酸酐：
丹磺酰氯（DNS）：
3）还原烷基化
4）一个常用的特异修饰赖氨酸氨基的 试剂：磷酸吡哆醛
（3）修饰胍基 （两类） 1）二酮：
丁二酮：
环己二酮：
2）苯乙二醛：
（4）修饰巯基（四类）
巯基是活性部位最常出现的基团，也
是有最多修饰剂的基团。巯基修饰剂可 分为以下四类：二硫键交换，烷基化， 酰基化，重金属化合物。
1）二硫键交换：
E－SH + R－S－S－R
酶分子的修饰与应用课件
酶分子的修饰与应用
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• 药用酶大多数来自各种动物、植物或微生物，当 其进入体内后，对于机体来说，酶是一种外源物 质，在它的刺激下，体内会运用某些机制对其进 行排斥。除了酶分子的结构特点以外，还由于酶 是生物大分子，所以有些酶蛋白具有抗原性。酶 蛋白的抗原性与其分子大小有关，大分子的酶蛋 白往往有较强的抗原性，而小分子的蛋白质或肽 段的抗原性较低或无抗原性。若采用适当的方法 使酶分子的肽链在特定的位点断裂，其分子质量 减少，就可以在基本保持酶活力的同时使酶的抗 原性降低或消失，这种修饰方法又称为肽链有限 水解修饰。例如木瓜蛋白酶用亮氨酸氨肽酶进行 有限水解，除去其肽链的三分之二，该酶的活力 基本保持，其抗原性性却大大降低；又如，酵母 的烯醇化酶经肽链有限水解，除去由150个氨基酸 残基组成的肽段后，酶活力仍然可以保持，抗原 性却显著降低。
酶分子的修饰与应用
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• 可以与酶分子结合的大分子有水溶性和 水不溶性两类。采用不溶于水的大分子 与酶结合制成固定化酶后，其稳定性显 著提高(参看本书第五章)。采用水溶性的 大分子与酶共价结合进行酶分子修饰， 可以在酶分子外围形成保护层，起到保 护酶的空间构象的作用，从而增加酶的 稳定性。
酶分子的修饰与应用
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• 现以SOD为例说明如下。
• SOD（EC1.15.1.1）催化超氧负离子 （O2-）进行氧化还原反应，生成氧和过 氧化氢。具有抗氧化、抗辐射、抗衰老 的功效，但是其在血浆中的半衰期仅为 6～30min，经过大分子修饰，其稳定性 显著提高，半衰期延长70～350倍，见下 表。
酶分子的修饰与应用
核酸类酶的稳定性较高，具有良好的开发 应用前景。
酶分子的修饰与应用
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• 阅读：P128-131 了解几种侧链修饰
第三章第三节酶的化学修饰ppt课件
9）、二硫键的修饰
2、酶分子表面的化学修饰
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。
水溶性大分子： ＰＥＧ及其衍生物：是线性分子，具有良好的生物相容性和水
溶性，在体内无毒性、无残留、无免疫原性，并可消除酶的抗 原性。 右旋糖酐及其衍生物：右旋糖苷是由α—葡萄糖通过α—1， 6—糖苷键连接而成的高分子多糖，具有良好的生物相容性和 水溶性。 糖肽：糖肽是蛋白酶水解人纤维蛋白或Y一球蛋白所得到的产 物。其分子上具有游离氨基，活化后与酶分子上氨基反应，从 而可修饰酶。 其他天然大分子（肝素、血清白蛋白） 其它合成大分子多聚物：聚N—乙烯吡咯烷酮，聚乙烯醇 （PVA）聚丙烯酸(PAA)饰的定义
通过化学方法对酶分子施行的各种改造和 修饰，以改变酶理化性质及生物活性的方法。
二、酶化学修饰的目的
1. 研究酶的结构与功能的关系。（50年代末） 2. 人为改变天然酶的某些性质，扩大酶的应用
范围。（70年代末之后） 1）增强酶天然构象的稳定性与耐热性 2）保护酶活性部位与抗抑制剂 3）维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶 4）消除酶的抗原性及稳定酶的微环境
如：PEG-腺苷脱氨酶、PEG-超氧化物歧化、 PEG-溶血类蛋白、PEG-天门冬酰氨酶、
缺点： 扩散速度受限； 生物活性降低； 选择性不高，稳定性不够理想。
极性氨基酸
1）无电荷的极性氨基酸（共7种）：
丝氨酸(Serine,Ser,S), 苏氨酸(Threonine,Thr,T),
酪氨酸(Tyrosine,Tyr,Y), 半胱氨酸(Cysteine,Cys,C),
天冬酰胺(Asparagine,Asn,N),甘氨酸(Glycine,Gly,G),
酶分子修饰PPT课件
方案。
进行修饰实验
根据修饰方案进行实验 操作，实现酶分子的修
饰。
性能评估
对修饰后的酶进行性能 评估，包括稳定性、选 择性、催化效率等方面
的评估。
03
酶分子修饰的应用
酶分子修饰在医药领域的应用
药物设计和改造
疾病诊断和治疗
通过酶分子修饰技术，对药物分子进 行化学结构的改造和优化，提高药物 的疗效、稳定性和选择性。
为了克服现有酶分子修饰技术的局限性，需要不断探索新的修饰方法和策略，提高修饰效 果和特异性。
深入研究酶分子结构和功能关系
深入了解酶分子结构和功能关系，有助于更好地选择修饰位点和设计修饰方案，以实现酶 性能的优化。
开发酶分子修饰的应用实例
加强酶分子修饰在解决实际问题中的应用研究，例如在生物医药、环保、能源等领域的应 用实例开发。
分子，用于解决一些重要的生物学和工业问题。
提高酶的稳定性和催化效率
02
通过酶分子修饰，可以改善酶的稳定性和催化效率，使其在极
端条件下的应用更加广泛。
扩展酶的应用领域
03
随着酶分子修饰技术的发展，酶的应用领域也在不断扩展，例
如在生物医药、环保、能源等领域的应用。
酶分子修饰的未来研究方向
探索新的修饰方法和策略
酶分子修饰的类型
化学修饰
利用化学试剂对酶分子进行修饰 ，改变酶的活性、稳定性等性质 。常见的化学修饰方法包括磷酸 化、糖基化、甲基化等。
生物修饰
利用生物酶对酶分子进行修饰， 改变酶的性质。常见的生物修饰 方法包括蛋白质工程、基因敲除 和突变等。
酶分子修饰的重要性
提高酶的稳定性
通过酶分子修饰可以增加酶的稳 定性，使其在极端环境条件下仍 能保持活性，拓宽了酶的应用范
进行修饰实验
根据修饰方案进行实验 操作，实现酶分子的修
饰。
性能评估
对修饰后的酶进行性能 评估，包括稳定性、选 择性、催化效率等方面
的评估。
03
酶分子修饰的应用
酶分子修饰在医药领域的应用
药物设计和改造
疾病诊断和治疗
通过酶分子修饰技术，对药物分子进 行化学结构的改造和优化，提高药物 的疗效、稳定性和选择性。
为了克服现有酶分子修饰技术的局限性，需要不断探索新的修饰方法和策略，提高修饰效 果和特异性。
深入研究酶分子结构和功能关系
深入了解酶分子结构和功能关系，有助于更好地选择修饰位点和设计修饰方案，以实现酶 性能的优化。
开发酶分子修饰的应用实例
加强酶分子修饰在解决实际问题中的应用研究，例如在生物医药、环保、能源等领域的应 用实例开发。
分子，用于解决一些重要的生物学和工业问题。
提高酶的稳定性和催化效率
02
通过酶分子修饰，可以改善酶的稳定性和催化效率，使其在极
端条件下的应用更加广泛。
扩展酶的应用领域
03
随着酶分子修饰技术的发展，酶的应用领域也在不断扩展，例
如在生物医药、环保、能源等领域的应用。
酶分子修饰的未来研究方向
探索新的修饰方法和策略
酶分子修饰的类型
化学修饰
利用化学试剂对酶分子进行修饰 ，改变酶的活性、稳定性等性质 。常见的化学修饰方法包括磷酸 化、糖基化、甲基化等。
生物修饰
利用生物酶对酶分子进行修饰， 改变酶的性质。常见的生物修饰 方法包括蛋白质工程、基因敲除 和突变等。
酶分子修饰的重要性
提高酶的稳定性
通过酶分子修饰可以增加酶的稳 定性，使其在极端环境条件下仍 能保持活性，拓宽了酶的应用范
酶分子修饰ppt课件
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3、修饰
将带有活化基团的大分子修饰剂与经 过分离纯化的酶液，以一定的比例混合， 在一定的温度、pH值等条件下反应一段时 间，使修饰剂的活化基团与酶分子的某侧 链基团以共价键结合，对酶分子进行修饰。
4、分离
需要通过凝胶层析等方法进行分离，
将具有不同修饰度的酶分子分开，从中获
得具有较好修饰效果的修饰酶。
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二、大分子结合修饰
采用水溶性大分子与酶的侧链基团共价结合，使 酶分子的空间构象发生改变，从而改变酶的特性与 功能的方法称为大分子结合修饰。
目前应用最为广泛的酶分子修饰方法。
（一）、大分子结合修饰的方法
1、修饰剂的选择 一般为水溶性大分子。如，聚乙二醇（PEG）、
右旋糖苷、蔗糖聚合物（ficoll）、葡聚糖、环状 糊精、肝素、羧甲基纤维素、聚氨基酸等。
2019衍生物：
MPEG 的 羟 基 与 琥 珀 酰 亚 胺 反 应 ， 生 成 SS-MPEG 、 SSA － MPEG 、 SC-MPEG 等 衍 生 物 。 这些衍生物可以在pH7~10的条件下对酶分子 的氨基进行修饰。
MPEG琥珀酸亚胺碳酸酯
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3、增强酶的稳定性
例如：Fe－SOD分子中的铁离子被锰离子置换， 成为Mn－SOD后，其对过氧化氢的稳定性显著增强。 对叠氮钠（NaN3）的敏感性显著降低。
4、改变酶的动力学特性
例如：用钴离子置换酰基化氨基酸水解酶的活 性中心的锌离子，其催化N－氯－乙酰丙氨酸水解的 最适pH值从8.5降低为7.0。同时该酶对N－氯－乙酰 丙氨酸的米氏常数Km增大，亲和力降低。
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第6章酶的分子修饰课件
❖ 分离：需要通过凝胶层析等方法进行分离，将具 有不同修饰度的酶分子分开，从中获得具有较好 修饰效果的修饰酶
（1）三氯均嗪法
❖三氯均嗪环上的氯原子很活泼，容易产生 亲核取代反应。
❖当环上的一个氯原子被取代后，能够稳定 其他的碳-氯键（第一个氯原子在4℃就能 反应，第二个氯原子在25 ℃反应，第三个 氯原子在80℃反应）。
3、糖肽
❖糖肽一般是通过纤维蛋白酶或蛋白水解酶 降解人纤维蛋白或γ-球蛋白而得。
❖糖肽结构上有氨基，经活化后能与酶分子 上氨基反应而产生共价结合。
（1）异氰酸法 （2）戊二醛法
4、具有生物活性的大分子物质
肝素是一种含硫酸酯的黏多糖，由氨基葡萄 糖和两种糖醛酸组成，平均分子量2000左 右。肝素共价交联酶后可增加酶的稳定性， 同时由于肝素在生物体内还具有抗凝血、 抗血栓、降血脂等活性。 ❖羧二亚胺法 ❖溴化氢法 ❖三均嗪法
②酰基化 乙酸酐
丹磺酰氯（DNS）
③还原烷基化
一个常用的特异性修饰赖氨酸氨基的试剂 磷酸吡哆醛
（3）羧基的化学修饰
修饰羧基的反应专一性差，一般选用合适的 R和R’的水溶性碳化二亚胺修饰天冬氨酸 和谷氨酸，属烷基化反应。
①水溶性碳化二亚胺
②酯化 氟硼化三甲基金羊盐（CH3)3OBF4
（4）咪唑基的化学修饰
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，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。
第一节 酶的化学修饰
❖广义：凡涉及共价部分或部分共价的形成 或破坏的转变。
❖狭义：较温和的条件下，以可控的方式是 一种蛋白质同某些化学试剂起特异反应， 从而引起单个氨基酸或其功能基团发生共 价的化学改变。
2、特定氨基酸残基侧链基团的化学修 饰
（1）三氯均嗪法
❖三氯均嗪环上的氯原子很活泼，容易产生 亲核取代反应。
❖当环上的一个氯原子被取代后，能够稳定 其他的碳-氯键（第一个氯原子在4℃就能 反应，第二个氯原子在25 ℃反应，第三个 氯原子在80℃反应）。
3、糖肽
❖糖肽一般是通过纤维蛋白酶或蛋白水解酶 降解人纤维蛋白或γ-球蛋白而得。
❖糖肽结构上有氨基，经活化后能与酶分子 上氨基反应而产生共价结合。
（1）异氰酸法 （2）戊二醛法
4、具有生物活性的大分子物质
肝素是一种含硫酸酯的黏多糖，由氨基葡萄 糖和两种糖醛酸组成，平均分子量2000左 右。肝素共价交联酶后可增加酶的稳定性， 同时由于肝素在生物体内还具有抗凝血、 抗血栓、降血脂等活性。 ❖羧二亚胺法 ❖溴化氢法 ❖三均嗪法
②酰基化 乙酸酐
丹磺酰氯（DNS）
③还原烷基化
一个常用的特异性修饰赖氨酸氨基的试剂 磷酸吡哆醛
（3）羧基的化学修饰
修饰羧基的反应专一性差，一般选用合适的 R和R’的水溶性碳化二亚胺修饰天冬氨酸 和谷氨酸，属烷基化反应。
①水溶性碳化二亚胺
②酯化 氟硼化三甲基金羊盐（CH3)3OBF4
（4）咪唑基的化学修饰
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，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。
第一节 酶的化学修饰
❖广义：凡涉及共价部分或部分共价的形成 或破坏的转变。
❖狭义：较温和的条件下，以可控的方式是 一种蛋白质同某些化学试剂起特异反应， 从而引起单个氨基酸或其功能基团发生共 价的化学改变。
2、特定氨基酸残基侧链基团的化学修 饰
《酶的分子修饰》课件
酶的分子修饰
汇报人：
单击输入目录标题 酶的分子修饰概述 酶的磷酸化修饰 酶的乙酰化修饰 酶的糖基化修饰 酶的甲基化修饰
添加章节标题
酶的分子修饰概述
酶的分子修饰的定义
酶的分子修饰是指酶在生物体内通过化学修饰改变其结构和功能
常见的酶分子修饰包括磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化等
酶分子修饰可以调节酶的活性、稳定性和定位 酶分子修饰在生物体内具有重要的生理功能，如信号传导、细胞周期调 控等
酶的分子修饰的类型
磷酸化修饰：通过磷酸化酶催化，使酶分子上增加或去除磷酸基团 乙酰化修饰：通过乙酰化酶催化，使酶分子上增加或去除乙酰基团 甲基化修饰：通过甲基化酶催化，使酶分子上增加或去除甲基基团 泛素化修饰：通过泛素化酶催化，使酶分子上增加泛素分子
酶的分子修饰的意义
调节酶的活性：通过修饰改变酶的活性，以适应生理和病理条件下的变 化 参与信号传导：酶的修饰可以参与信号传导，影响细胞功能
影响代谢途径：酶的修饰可以影响代谢途径，影响细胞代谢和功能
参与疾病发生：酶的修饰异常可能导致疾病发生，如癌症、糖尿病等
酶的磷酸化修饰
磷酸化修饰的种类
磷酸化修饰的种类：磷酸化修饰可以分为磷酸化、去磷酸化和磷酸化修饰 磷酸化修饰的种类：磷酸化修饰可以分为磷酸化、去磷酸化和磷酸化修饰 磷酸化修饰的种类：磷酸化修饰可以分为磷酸化、去磷酸化和磷酸化修饰 磷酸化修饰的种类：磷酸化修饰可以分为磷酸化、去磷酸化和磷酸化修饰
磷酸化修饰的酶
磷酸化酶：催化磷酸化反应的酶 磷酸酶：催化去磷酸化反应的酶 磷酸化修饰的酶：在酶分子上引入或去除磷酸基团的酶 磷酸化修饰的作用：调节酶的活性、定位和稳定性
磷酸化修饰的作用
调节酶的活性：磷 酸化修饰可以改变 酶的活性，从而影 响生物体的代谢过 程
汇报人：
单击输入目录标题 酶的分子修饰概述 酶的磷酸化修饰 酶的乙酰化修饰 酶的糖基化修饰 酶的甲基化修饰
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酶的分子修饰概述
酶的分子修饰的定义
酶的分子修饰是指酶在生物体内通过化学修饰改变其结构和功能
常见的酶分子修饰包括磷酸化、乙酰化、甲基化、泛素化等
酶分子修饰可以调节酶的活性、稳定性和定位 酶分子修饰在生物体内具有重要的生理功能，如信号传导、细胞周期调 控等
酶的分子修饰的类型
磷酸化修饰：通过磷酸化酶催化，使酶分子上增加或去除磷酸基团 乙酰化修饰：通过乙酰化酶催化，使酶分子上增加或去除乙酰基团 甲基化修饰：通过甲基化酶催化，使酶分子上增加或去除甲基基团 泛素化修饰：通过泛素化酶催化，使酶分子上增加泛素分子
酶的分子修饰的意义
调节酶的活性：通过修饰改变酶的活性，以适应生理和病理条件下的变 化 参与信号传导：酶的修饰可以参与信号传导，影响细胞功能
影响代谢途径：酶的修饰可以影响代谢途径，影响细胞代谢和功能
参与疾病发生：酶的修饰异常可能导致疾病发生，如癌症、糖尿病等
酶的磷酸化修饰
磷酸化修饰的种类
磷酸化修饰的种类：磷酸化修饰可以分为磷酸化、去磷酸化和磷酸化修饰 磷酸化修饰的种类：磷酸化修饰可以分为磷酸化、去磷酸化和磷酸化修饰 磷酸化修饰的种类：磷酸化修饰可以分为磷酸化、去磷酸化和磷酸化修饰 磷酸化修饰的种类：磷酸化修饰可以分为磷酸化、去磷酸化和磷酸化修饰
磷酸化修饰的酶
磷酸化酶：催化磷酸化反应的酶 磷酸酶：催化去磷酸化反应的酶 磷酸化修饰的酶：在酶分子上引入或去除磷酸基团的酶 磷酸化修饰的作用：调节酶的活性、定位和稳定性
磷酸化修饰的作用
调节酶的活性：磷 酸化修饰可以改变 酶的活性，从而影 响生物体的代谢过 程
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1. 用于酶分子结构和功能的研究 2. 用于改进酶性质
第三节 有机大分子对酶的修饰
一、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
二、常使用的水溶性大分子修饰剂
• 糖及糖的衍生物（右旋糖酐、糖肽、Sephadex G25）
• 聚乙二醇、大分子多聚物（如乙烯酮、乙烯乙酸 、丙烯酸等的单聚或共聚物）
乙酸乙酯、O-甲基异脲等。 修饰残基：氨基、羟基、酚基、巯基等。
2．烷基化反应
• 修饰剂：2,4-二硝基氟苯、碘乙酸、碘乙酰胺、碘甲烷、 苯甲酰卤代物等。
• 修饰残基：氨基、巯基、羧基、甲硫基、咪唑基等。
3．氧化和还原反应
• 修饰剂：氧化试剂（H2O2、N-溴代琥珀酰亚胺等）；还原 剂（2-巯基乙醇、巯基乙酸和二硫苏糖醇等）
三、酶化学修饰的基本原理
3．维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶 • 大分子修饰剂产生的空间障碍可阻挡蛋白水解酶接近酶分
子，能“遮盖”酶分子上敏感键免遭破坏。 • 酶分子上许多敏感基团参与修饰反应，也减少了酶分子遭
受蛋白水解酶攻击破坏的可能性。
4. 消除酶的抗原性 • 有些组成抗原决定簇的基团与修饰剂形成共价键，破坏了
• 修饰残基：巯基、甲硫基、吲哚基、酚基等（氧化）；二 硫键（还原）。
4．芳香环取代反应
• 修饰剂：四硝基甲烷 • 修饰残基：Tyr，Phe。
二、特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰
1．巯基的化学修饰
• 巯基是许多酶活性中心的催化基团 • 形成二硫键稳定酶的结构 • 最容易反应的侧键基团之一 • 通过修饰可提高酶的稳定性 • 烷基化试剂是一种重要的巯基修饰试剂，特别是碘乙酸和
发生改变。
（一）叠氮法
• 将PEG的末端羟基转化为叠氮基，然后与酶反应。 ⑴PEG甲氧甲酰甲酯制备
⑵PEG酰肼制备
⑶PEG羧甲基叠氮化物制备
⑷活化PEG与酶交联
•
（二）琥珀酸酐法
• 用二溴代琥珀酸酐在温和碱性条件下将PEG活化， 经减压浓缩得活化PEG，可与酶分子上氨基交联。
（三）三氯均嗪法
• PEG经三氯均嗪法活化后，用石油醚抽提或减压蒸 馏，制得活化PEG。
等
六、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
七、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
第二节 酶分子侧链基团的化学修饰
一、几种重要的修饰反应
1.酰化及其相关反应 修饰剂：乙酰咪唑、二异丙基氟磷酸、丹磺酰氯、硫代三氟
三、酶化学修饰的基本原理
1．增强酶天然构象的稳定性与耐热性
• 酶与修饰剂交联后，使酶的天然构象产生“刚性”，不易 伸展打开，从而增强酶的热稳定性。
2．保护酶活性部位与抗抑制剂
• 大分子修饰剂与酶共价交联后，其产生的空间障碍或静电 斥力能有效地阻挡抑制剂对酶的进攻，同时“遮盖”保护 酶活性部位，使抑制剂和酶结合的难度增加，使酶的抗抑 制剂能力增强。
（四）羰二亚胺法
• 修饰酶分子上的羧基。
3.2 糖类的修饰反应
（一）右旋糖苷及右旋糖苷硫酸酯的修饰反应
碘乙酰胺；常用N-乙基马来酰亚胺、5,5′-二硫-2-硝基苯甲
酸（ＤＴＮＢ）。
• DTNB（Ellman试剂）用于定量酶分子中巯基数目。
2．氨基的化学修饰
• Lys的氨基是酶分子中活性很高的基团，容易被修饰。 • 常用氨基修饰试剂：乙酸酐、２，４，６-三硝基苯磺酸
（TNBS）、碘代乙酸、还原烷基、。 • ２，４，６-三硝基苯磺酸（TNBS）可用于测定酶蛋白中
第一节 酶化学修饰的原理和方法
一、酶的化学修饰原因
1．稳定性不够，不能适应大量生产条件的需要。 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。
酶化学修饰的应用
• 理论研究 酶中特定基团之间的距离
氨基酸残基的存在状态 氨基酸测序 确定酶活性部位 氨基酸数量测定
• 医药 解除医用酶免疫源性和抗原性
饰剂。 • ．二硫基的化学修饰：通常通过还原的方法进行
修饰。
7.分子内交联修饰
• 采用含有双功能基团的化合物，如二氨基丁烷、 戊二醛、己二胺等，与酶蛋白分子中两个侧链基 团反应，形成共价交联，可以使酶分子的空间构 象更为稳定，从而提高酶的稳定性的修饰方法称 为分子内交联修饰。
三、小分子修饰剂的作用
提高医用酶稳定性 延长医用酶体内半衰期
• 生物、酸、碱、有机溶剂能力
二、酶修饰的方向
1．核酸水平：利用基因操作技术对DNA 或 mRNA 进行改造或修饰
2．蛋白质水平：人们用化学法或酶法对酶的 一级结构进行改造
• 氨基酸的置换 • 肽链有限切除 • 氨基酸残基的修饰等
酶分子上抗原决定簇的结构，使酶抗原性降低乃至消除。 • 能“遮盖“抗原决定簇和阻碍抗原、抗体产生结合反应。
四、对修饰剂的了解
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
五、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
Lys数量。 • 常用２，４-二硝基氟苯(DNFB，Sanger试剂)、丹磺酰氯
(DNS)修饰多肽链N末端，用于N末端的测定。
3. 羧基的化学修饰
• 主要涉及谷氨酸和天冬氨酸。 • 产物一般为含酯类或酰胺类的修饰酶。 • 水溶性的碳二亚胺为最常用的修饰剂，可定量测
定羧基含量。 • ．咪唑基的化学修饰：焦碳酸二乙酯。 • ．胍基的化学修饰：丁二酮和1，2-环己二酮为修
• 具有生物活性的大分子物质（如肝素）、蛋白质 等。
• 修饰的方法如：溴化氰法、高碘酸氮化法、戊二 醛法、叠氮法、琥珀酸法和三氯均嗪法等
三、举例
3.1 聚乙二醇及其修饰反应
• 聚乙二醇的特点：
①线性分子HO-CH2-(CH2-O-CH2)n-CH2-OH； ②具有良好的生物相容性和水溶性； ③在体内无毒性、无残留、无免疫原性； ④末端活化后可与酶产生交联； ⑤覆盖在酶分子表面形成疏松的亲水外壳，导致流体动力学
第三节 有机大分子对酶的修饰
一、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
二、常使用的水溶性大分子修饰剂
• 糖及糖的衍生物（右旋糖酐、糖肽、Sephadex G25）
• 聚乙二醇、大分子多聚物（如乙烯酮、乙烯乙酸 、丙烯酸等的单聚或共聚物）
乙酸乙酯、O-甲基异脲等。 修饰残基：氨基、羟基、酚基、巯基等。
2．烷基化反应
• 修饰剂：2,4-二硝基氟苯、碘乙酸、碘乙酰胺、碘甲烷、 苯甲酰卤代物等。
• 修饰残基：氨基、巯基、羧基、甲硫基、咪唑基等。
3．氧化和还原反应
• 修饰剂：氧化试剂（H2O2、N-溴代琥珀酰亚胺等）；还原 剂（2-巯基乙醇、巯基乙酸和二硫苏糖醇等）
三、酶化学修饰的基本原理
3．维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水解酶 • 大分子修饰剂产生的空间障碍可阻挡蛋白水解酶接近酶分
子，能“遮盖”酶分子上敏感键免遭破坏。 • 酶分子上许多敏感基团参与修饰反应，也减少了酶分子遭
受蛋白水解酶攻击破坏的可能性。
4. 消除酶的抗原性 • 有些组成抗原决定簇的基团与修饰剂形成共价键，破坏了
• 修饰残基：巯基、甲硫基、吲哚基、酚基等（氧化）；二 硫键（还原）。
4．芳香环取代反应
• 修饰剂：四硝基甲烷 • 修饰残基：Tyr，Phe。
二、特定氨基酸残基侧链基团的化学修饰
1．巯基的化学修饰
• 巯基是许多酶活性中心的催化基团 • 形成二硫键稳定酶的结构 • 最容易反应的侧键基团之一 • 通过修饰可提高酶的稳定性 • 烷基化试剂是一种重要的巯基修饰试剂，特别是碘乙酸和
发生改变。
（一）叠氮法
• 将PEG的末端羟基转化为叠氮基，然后与酶反应。 ⑴PEG甲氧甲酰甲酯制备
⑵PEG酰肼制备
⑶PEG羧甲基叠氮化物制备
⑷活化PEG与酶交联
•
（二）琥珀酸酐法
• 用二溴代琥珀酸酐在温和碱性条件下将PEG活化， 经减压浓缩得活化PEG，可与酶分子上氨基交联。
（三）三氯均嗪法
• PEG经三氯均嗪法活化后，用石油醚抽提或减压蒸 馏，制得活化PEG。
等
六、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
七、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
第二节 酶分子侧链基团的化学修饰
一、几种重要的修饰反应
1.酰化及其相关反应 修饰剂：乙酰咪唑、二异丙基氟磷酸、丹磺酰氯、硫代三氟
三、酶化学修饰的基本原理
1．增强酶天然构象的稳定性与耐热性
• 酶与修饰剂交联后，使酶的天然构象产生“刚性”，不易 伸展打开，从而增强酶的热稳定性。
2．保护酶活性部位与抗抑制剂
• 大分子修饰剂与酶共价交联后，其产生的空间障碍或静电 斥力能有效地阻挡抑制剂对酶的进攻，同时“遮盖”保护 酶活性部位，使抑制剂和酶结合的难度增加，使酶的抗抑 制剂能力增强。
（四）羰二亚胺法
• 修饰酶分子上的羧基。
3.2 糖类的修饰反应
（一）右旋糖苷及右旋糖苷硫酸酯的修饰反应
碘乙酰胺；常用N-乙基马来酰亚胺、5,5′-二硫-2-硝基苯甲
酸（ＤＴＮＢ）。
• DTNB（Ellman试剂）用于定量酶分子中巯基数目。
2．氨基的化学修饰
• Lys的氨基是酶分子中活性很高的基团，容易被修饰。 • 常用氨基修饰试剂：乙酸酐、２，４，６-三硝基苯磺酸
（TNBS）、碘代乙酸、还原烷基、。 • ２，４，６-三硝基苯磺酸（TNBS）可用于测定酶蛋白中
第一节 酶化学修饰的原理和方法
一、酶的化学修饰原因
1．稳定性不够，不能适应大量生产条件的需要。 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。
酶化学修饰的应用
• 理论研究 酶中特定基团之间的距离
氨基酸残基的存在状态 氨基酸测序 确定酶活性部位 氨基酸数量测定
• 医药 解除医用酶免疫源性和抗原性
饰剂。 • ．二硫基的化学修饰：通常通过还原的方法进行
修饰。
7.分子内交联修饰
• 采用含有双功能基团的化合物，如二氨基丁烷、 戊二醛、己二胺等，与酶蛋白分子中两个侧链基 团反应，形成共价交联，可以使酶分子的空间构 象更为稳定，从而提高酶的稳定性的修饰方法称 为分子内交联修饰。
三、小分子修饰剂的作用
提高医用酶稳定性 延长医用酶体内半衰期
• 生物、酸、碱、有机溶剂能力
二、酶修饰的方向
1．核酸水平：利用基因操作技术对DNA 或 mRNA 进行改造或修饰
2．蛋白质水平：人们用化学法或酶法对酶的 一级结构进行改造
• 氨基酸的置换 • 肽链有限切除 • 氨基酸残基的修饰等
酶分子上抗原决定簇的结构，使酶抗原性降低乃至消除。 • 能“遮盖“抗原决定簇和阻碍抗原、抗体产生结合反应。
四、对修饰剂的了解
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
五、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
Lys数量。 • 常用２，４-二硝基氟苯(DNFB，Sanger试剂)、丹磺酰氯
(DNS)修饰多肽链N末端，用于N末端的测定。
3. 羧基的化学修饰
• 主要涉及谷氨酸和天冬氨酸。 • 产物一般为含酯类或酰胺类的修饰酶。 • 水溶性的碳二亚胺为最常用的修饰剂，可定量测
定羧基含量。 • ．咪唑基的化学修饰：焦碳酸二乙酯。 • ．胍基的化学修饰：丁二酮和1，2-环己二酮为修
• 具有生物活性的大分子物质（如肝素）、蛋白质 等。
• 修饰的方法如：溴化氰法、高碘酸氮化法、戊二 醛法、叠氮法、琥珀酸法和三氯均嗪法等
三、举例
3.1 聚乙二醇及其修饰反应
• 聚乙二醇的特点：
①线性分子HO-CH2-(CH2-O-CH2)n-CH2-OH； ②具有良好的生物相容性和水溶性； ③在体内无毒性、无残留、无免疫原性； ④末端活化后可与酶产生交联； ⑤覆盖在酶分子表面形成疏松的亲水外壳，导致流体动力学