酶分子的修饰ppt课件

酶分子的修饰： 酶的表面修饰 酶的内部修饰.
1.1 酶的表面修饰 1.1.1 化学固定化 一般是通过酶表面的酸性或碱性氨基酸残基将酶共价连接到惰性载体上，由 于酶所处的环境的改变，会使酶的性质，特别是动力学性质发生改变．
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固定在电荷载体上，由于介质中的质子靠近载体，并与载体上的电荷发生作 用，使酶的最适pH向碱性(阴离子载体)或向酸性(阳离子载体)方向偏移。因 此在生产工艺中需几个酶协同作用时，由于固定化可使不同酶的最适pH彼 此靠近。
日本学者将聚乙二醇连到脂肪酶、胰凝乳蛋白酶上所得产物溶于有机溶剂， 在有机溶剂存在下能够有效地起作用。嗜热菌蛋白酶在水介质中通常催化肽 链裂解，但用聚乙二醇共价修饰后，其催化活性显著改变，在有机溶剂中催 化肽键合成，已用于制造合成甜味剂。
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右旋糖酐的活化： 右旋糖酐经高碘酸活化后，酶上氨基共价结合形成修饰酶。
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什么是酶分子修饰？
酶分子的化学修饰，就是在分子水平上对酶进行改造，以达到改构和改性的目 的.
即在体外将酶分子通过人工的方法与一些化学基团(物质)，特别是具有生物相 容性的物质，进行共价连接，从而改变酶的结构和性质。这种物质被称为修饰 试剂。
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为什么要进行酶分子修饰？
酶具有稳定性差，活力不够高，以及可能具有抗原性等弱点使酶的 应用受限制。因此人们希望通过酶分子修饰来改善这些弱点，来提高 酶的使用范围和应用价值。
用可溶性大分子，如聚乙二醇、右旋糖苷、葡萄糖、环状糊精、肝素、蔗糖 聚合物、羧甲基纤维素、聚氨基酸等，通过共价键连接于酶分子的表面、形 成一层覆盖层。
这些大分子修饰剂在使用前一般需经过活化，然后在一定条件下与酶分子中 的侧链基团以共价键结合对酶分子进行修饰。
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大分子共价修饰后的这种可溶性酶有许多有用的性质：如用聚乙二醇修饰超 氧物歧化酶(SOD)，不仅降低或消除酶的抗原性，且提高了稳定性，抗蛋白 酶的能力，延长了酶在体内的半衰期，从而提高了酶药效。
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1.1.3 酶的大分子修饰 分为大分子非共价修饰和大分子共价修饰两类
（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 酶的一些添加物，如聚乙二醇、右旋糖苷等．它们既能通过氢键固定在酶分子表面， 也能通过氢键有效地与外部水相连，从而保护酶的活力。
一些添加物，如多元醇、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。有些来自嗜热菌的酶具有较高稳定性，其原因正是由于保护性大分 子(如肽和聚胺)发挥作用的结果。
• 每分子核糖核酸酶与6.5分子的右旋糖酐结合，可以使酶活力提高到原有酶活 力的2.25倍；
• 每分子胰凝乳蛋白酶与11分子右旋糖酐结合，酶活力达到原有酶活力的5.1倍
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脂质体是天然脂类和或类固醇组成的微球体。酶分子可包埋在其内部。 它可通过与细胞的膜融合或内吞作用而进入细胞内。
脂质体无毒、易制作，亦被用作基因载体。把经过表面修饰的SOD包埋在 脂质体中便可进入细胞。Michelsonn发现，被包装的SOD进入细胞的能力比 非脂质体大得多，但包装后的SOD进入胞内能力与脂质体成分及电荷特性有 关。
如将α—胰凝乳蛋白酶表面的氨基修饰成亲水性更强的基团，酶的热稳定性在 60℃时提高了1000倍，温度更高时稳定化效应更强烈。这个稳定的酶能经受灭 菌的极端条件而不失活，因而有利于医疗用酶
马肝醇脱氢酶(HLADH)的Lys乙基化、糖基化和甲基化都能增加其活力。其中 甲基化使酶活力增加最大，同时酶的稳定性也提高了。
如将糖化酶固定在阴离子载体上，其最适pH由4.5升到6.5，与D-木糖异构 酶的最适PH(7.5)靠近，这样可简化高果糖浆生产工艺。
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1.1.2 酶的小分子修饰作用 用小分子修饰剂共价修饰酶，可使酶稳定性提高。这主要是利用一些适宜的
小分子修饰剂来修饰酶表面的一些基团：—COOH、一NH3+、—SH、—OH、 咪唑基等。
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非共价修饰
酶的大分子修饰总结
• 使用一些能与酶非共价地相互作用而又能有效地保护酶的一些添加物，如聚 乙二醇、右旋糖苷等，它们既能通过氢键固定在酶分子表面，也能通过氢键 有效地与外部水相连，从而保护酶的活力。
• 一些添加物，如多元醇、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。蛋白质分子之间相互作用时，其表面区域内排除了 水分子，降低了介电常数，因而增加了相互作用力，其稳定性也就增加。因此酶的 多聚体或酶聚合体的活力和稳定性比单体高
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（2）大分子共价修饰 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，简称大分子结合法。
• 另一类添加物就是蛋白质。蛋白质分子之间相互作用时，其表面区域内排除 了水分子，因而增加了相互作用力，其稳定性也就增加了。
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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。
• 例如：用聚乙二醇修饰超氧物歧化酶 ，不仅可以降低或消除酶的抗原性，而 且提高了抗蛋白酶的能力，延长了酶在体内的半衰期从而提高了酶药效。
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酶分子修饰的意义
• 提高酶的活力 activity • 增强酶的稳定性 stability • 降低或消除酶的抗原性 immunological property • 研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、金属离子和各种物理因素
对酶分子空间构象的影响 structure
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第一节 酶分子的修饰方法
大分子结合修饰后的酶，呈现出来的催化特性： （1）通过修饰提高酶活力 （2）通过修饰增加酶的稳定性 （3）通过修饰降低或消除抗原性
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1.1.5 脂质体包裹
酶脂质体包埋，能使一些被包埋的大分子的酶进入细胞内。
许多医药酶，如SOD、溶菌酶等，由于分子量大，不易进入细胞内，且在体内 半衰期短，产生免疫原性反应。为此，可通过酶的表面化学修饰来解决，如 SOD用聚乙二醇(PEG)修饰，修饰后其在体内的稳定件及免疫原性都大大改善。 但如何让修饰后的SOD进入细胞内？可以采用脂质体包裹的方法。