酶工程的研究新進展

酶工程的研究新進展酶的化學(xué)修飾酶的化學(xué)修飾的定義對酶在分子水平上用化學(xué)方法進行改造，即在體外將酶分子通過人工方法與一些化學(xué)基團，特別是具有生物相容性的大分子進行共價連接，從而改變酶分子的酶學(xué)性質(zhì)的技術(shù)。

天然酶的缺陷易于變性失活（酸、堿、有機溶劑、熱）；容易受產(chǎn)物和抑制劑的抑制；工業(yè)反應(yīng)要求的酸度和溫度并不總是在酶反應(yīng)的最適酸度和溫度范圍內(nèi)；底物不溶于水，或酶的米式常數(shù)過高；酶做為藥物在體內(nèi)的半衰期較短等因素限制了酶制劑的應(yīng)用。酶化學(xué)修飾的目的研究酶的結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系。（50年代末）人為改變天然酶的某些性質(zhì)，擴大酶的應(yīng)用范圍。（70年代末之后）1）提高酶的生物活性（酶活力）2）增強酶的穩(wěn)定性（熱穩(wěn)定性、體內(nèi)半衰期）3）消除抗原性（針對特異性反應(yīng)降低生物識別能力）4）產(chǎn)生新的催化能力酶化學(xué)修飾的種類及應(yīng)用酶的表面化學(xué)修飾酶分子的內(nèi)部修飾酶的表面化學(xué)修飾大分子修飾（大分子結(jié)合修飾）目前應(yīng)用最廣的酶分子修飾方法。水溶性大分子通過共價鍵與酶分子表面結(jié)合，形成覆蓋層。修飾劑：聚乙二醇（PEG）、右旋糖酐（dextran）、肝素（heparin）、蔗糖聚合物（Ficoll）等。如：PEG－超氧化物歧化酶（SOD）、PEG－溶血類蛋白質(zhì)（鏈激酶、尿激酶等）、PEG－天門冬酰胺酶（ASNase）小分子修飾（酶蛋白側(cè)鏈基團修飾）側(cè)鏈基團：組成蛋白質(zhì)氨基酸殘基上的功能團。包括氨基、羧基、胍基、巰基、酚基、咪唑基。主要反應(yīng)：烷基化反應(yīng)、酰化反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、芳香環(huán)取代反應(yīng)修飾劑：采用的各種小分子化合物，如2，4－二硝基氟苯、碘乙酸；乙酸酐、鄰苯二酸酐；H2O2、2－巰基乙醇；四硝基甲烷、鹵素。烷基化反應(yīng)?；磻?yīng)

連四硫酸鹽氧化巰基，DTT還原逆回，用于保護巰基。氧化還原反應(yīng)（四硝基甲烷）芳香環(huán)取代反應(yīng)碘代：

I2＋

+HI

硝化：

(NO2)4C++(NO2)3CH

交聯(lián)修飾（交聯(lián)法）用雙功能基團試劑(如戊二醛)，與酶分子內(nèi)不同肽鏈部分共價交聯(lián)，使酶分子空間構(gòu)象更加穩(wěn)定。固定化修飾（共價偶聯(lián)法）通過酶表面的酸性或堿性殘基，將酶共價連接到惰性載體上，由于酶所處的微環(huán)境發(fā)生改變，使酶的最適pH、最適溫度和穩(wěn)定性發(fā)生改變。酶分子內(nèi)部修飾（一）蛋白主鏈修飾（肽鏈有限水解修飾）（二）氨基酸置換修飾（催化和非催化活性基團的修飾）（三）金屬離子置換修飾（輔因子修飾）修飾酶的特性熱穩(wěn)定性提高抗各類失活因子的能力提高：蛋白酶、抑制劑、酸、堿、有機溶劑抗原性消除：免疫應(yīng)答體內(nèi)半衰期延長：藥用療效最適pH改變：接近生理環(huán)境酶學(xué)性質(zhì)改變：Vm，Km，底物專一性對組織分布能力改變：靶器官模擬酶模擬酶的定義根據(jù)酶的作用原理，用人工的方法合成的具有活性中心和催化作用的非蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的化合物。模擬酶的酶學(xué)基礎(chǔ)酶的作用機制：過渡態(tài)理論對簡化的人工體系中識別、結(jié)合和催化的研究理論基礎(chǔ)主-客體化學(xué)：主體和客體在結(jié)合部位的空間及電子排列的互補超分子：該分子形成源于底物和受體的結(jié)合，這種結(jié)合基于非共價鍵相互作用，當(dāng)接受體與絡(luò)合離子或分子結(jié)合形成穩(wěn)定的，具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的實體，形成超分子功能：分子識別、催化、選擇性輸出模擬酶的分類根據(jù)Kirby分類法按照模擬酶的屬性根據(jù)Kirby分類法單純酶模型：以化學(xué)方法通過天然酶活性的模擬來重建和改造酶活性機制酶模型：通過對酶作用機制諸如識別、結(jié)合和過渡態(tài)穩(wěn)定化的認識，來指導(dǎo)酶模型的設(shè)計和合成單純合成的酶樣化合物：化學(xué)合成的具有酶樣催化活性的簡單分子按照模擬酶的屬性主-客體酶模型膠束酶模型肽酶抗體酶分子印跡酶模型半合成酶主-客體酶模型模擬的胰凝乳蛋白酶側(cè)鏈上接上羥基、咪唑基、羧基。分子印跡酶模型分子印跡概念：制備對某一化合物具有選擇性的聚合物的過程。分子印跡的原理分子印跡的過程1、選定印跡分子和功能單位，讓它們之間發(fā)生互補作用，形成印跡分子功能單位復(fù)合物。2、用交聯(lián)劑在印跡分子功能單位復(fù)合物周圍發(fā)生聚合反應(yīng)，形成交聯(lián)的聚合物。3、從聚合物中除去印跡分子，得到對印跡分子具有選擇性的聚合物。分子印跡酶通過分子印跡技術(shù)可以產(chǎn)生類似于酶的活性中心的空腔，對底物產(chǎn)生有效的結(jié)合作用，并可以在結(jié)合部位的空腔內(nèi)誘導(dǎo)產(chǎn)生催化基團，并與底物定向排列。性質(zhì)：遵循米氏方程，催化活力依賴反應(yīng)速度常數(shù)。非水相介質(zhì)中的酶反應(yīng)（P247-249）定義、優(yōu)勢、溶