酶分子的修饰
合集下载
相关主题
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
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
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。
.
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
.
回本章目录
第一节 酶分子的修饰方法
• 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
.
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、源自文库聚氨基酸、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。
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．
.
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。
.
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。
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
.
（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。
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。
.
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。
.
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。
.
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。
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。
.
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。
• 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。
.
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。
.
酶的大分子修饰总结
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。
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。
.
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。
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。
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。
.
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
.
回本章目录
第一节 酶分子的修饰方法
• 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
.
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、源自文库聚氨基酸、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。
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．
.
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。
.
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。
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
.
（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。
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。
.
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。
.
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。
.
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。
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。
.
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。
• 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。
.
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。
.
酶的大分子修饰总结
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。
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。
.
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。
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。