文档介绍：酶工程电子教案
第四章酶分子修饰
◆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。
◆通过酶分子修饰,可以使酶分子结构发生某些改变,就有可能提高酶的活力,增强酶的稳定性,降低或消除酶的抗原性等。
◆通过酶分子修饰,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,可以进一步探讨其结构与功能之间的关系。
◆酶分子修饰主要包括金属离子置换修饰, 大分子结合修饰,侧链基团修饰,肽链有限水解修饰,核苷酸链有限水解修饰,氨基酸置换修饰,核苷酸置换修饰和酶分子的物理修饰等。
◆把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子,使酶的特性和功能发生改变的修饰方法称为金属离子置换修饰。
◆有些酶分子中含有金属离子,而且往往是酶活性中心的组成部分,对酶催化功能的发挥有重要作用。
α-淀粉酶中的钙离子(Ca++)
谷氨酸脱氢酶中的锌离子(Zn++)
过氧化氢酶分子中的铁离子(Fe++)
酰基氨基酸酶分子中的锌离子(Zn++)
超氧化物歧化酶分子中的铜、锌离子(Cu++,Zn++)等。
◆若从酶分子中除去其所含的金属离子,酶往往会丧失其催化活性。
◆若用另一种金属离子进行置换,则可使酶呈现出不同的特性。
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◆金属离子置换修饰只适用于那些在分子结构中本来含有金属离子的酶。
◆金属离子置换修饰的过程主要包括如下步骤:
(1)酶的分离纯化:首先将欲进行修饰的酶经过分离纯化,除去杂质,获得具有一定纯度的酶液。
(2)除去原有的金属离子:在经过纯化的酶液中加入一定量的金属螯合剂,如乙二胺四乙酸(EDTA)等,使酶分子中的金属离子与EDTA等形成螯合物。
(3) 加入置换离子:于去离子的酶液中加入一定量的另一种金属离子,酶蛋白与新加入的金属离子结合,除去多余的置换离子,就可以得到经过金属离子置换后的酶。
◆用于金属离子置换修饰的金属离子,一般都是二价金属离子。
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◆通过金属离子置换修饰可以达到下列目的:
(1)阐明金属离子对酶催化作用的影响:
(2)提高酶活力:
(3)增强酶的稳定性:
(4)改变酶的动力学特性:
◆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。
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◆其修饰的主要过程如下:
(1)修饰剂的选择:
◆大分子结合修饰采用的修饰剂是水溶性大分子。例如,聚乙二醇(PEG)、右旋糖酐、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。
◆在众多的大分子修饰剂中,相对分子质量为1 000~10 000的PEG应用最为广泛。
(2)修饰剂的活化:
作为修饰剂使用的水溶性大分子含有的基团往往不能直接与酶分子的基团进行反应而结合在一起。在使用之前一般需要经过活化,活化基团才能在一定条件下可以与酶分子的某侧链基团进行反应。
用于酶分子修饰的主要聚乙二醇衍生物有:
①聚乙二醇均三嗪衍生物
②聚乙二醇琥珀酰亚胺衍生物
③聚乙二醇马来酸酐衍生物
④聚乙二醇胺类衍生物:
(3)修饰:
将带有活化基团的大分子修饰剂