《酶分子的化学修饰》PPT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 。
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《酶的分子修饰》课件
乙酰化修饰的酶
乙酰化酶：催化乙酰基转移到蛋白质上的酶 乙酰化酶的种类：乙酰化酶A、乙酰化酶B等 乙酰化酶的作用：调节蛋白质的活性、定位和稳定性 乙酰化酶的调控：受多种因素影响，如激素、细胞因子等
乙酰化修饰的作用
调节酶的活性：乙 酰化修饰可以改变 酶的活性，从而影 响生物体的代谢过 程。
参与信号传导：乙 酰化修饰可以参与 信号传导过程，影 响细胞的生长、分 化和凋亡。
酶的分子修饰可 以调节酶的活性、 稳定性和特异性
酶的分子修饰在生 物体内具有重要的 生理功能，如信号 传导、代谢调控等
酶的分子修饰类型
磷酸化修饰：通过磷酸化酶催化，使酶分子上增加或减少磷酸基团 乙酰化修饰：通过乙酰化酶催化，使酶分子上增加或减少乙酰基团 甲基化修饰：通过甲基化酶催化，使酶分子上增加或减少甲基基团 泛素化修饰：通过泛素化酶催化，使酶分子上增加泛素分子
甲基化修饰的酶
甲基化酶：负责将甲基转移到 特定蛋白质上的酶
甲基化酶的种类：包括甲基转 移酶、甲基化酶等
甲基化酶的作用：对蛋白质进 行甲基化修饰，影响蛋白质的 功能和活性
甲基化酶的调控：受到多种因 素的影响，如基因表达、环境 因素等
甲基化修饰的作用
调节基因表达：甲基化修饰可以影响基因的转录和翻译，从而调控基因的 表达水平
参与免疫反应：糖基化修饰可以参 与免疫反应，影响免疫细胞的识别 和清除
添加标题
添加标题
添加标题
添加标题
参与信号传导：糖基化修饰可以参 与信号传导，影响细胞的生长、分 化和凋亡
参与细胞识别：糖基化修饰可以参 与细胞识别，影响细胞间的相互作 用和信号传递
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酶的磷酸化修饰
磷酸化修饰的种类
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
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
酶分子的化学修饰63页PPT
轨。——华盛顿 17、一个人即使已登上顶峰，也仍要自强不息。——罗素·贝克 18、最大的挑战和突破在于用人，而用人最大的突破在于信任人。——马云 19、自己活着，就是为了使别人过得更美好。——雷锋 20、要掌握书，莫被书掌握；要为生而读，莫为读而生。——布尔沃
酶分子的化学修饰
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
酶分子的化学修饰
51、没有哪个社会可以制订一部永远 适用的 宪法， 甚至一 条永远 适用的 法律。 ——杰 斐逊 52、法律源于人的自卫本能。——英 格索尔
53、人们通常会发现，法律就是这样 一种的 网，触 犯法律 的人， 小的可 以穿网 而过， 大的可 以破网 而出， 只有中 等的才 会坠入 网中。 ——申 斯通 54、法律就是法律它是一座雄伟的大 夏，庇 护着我 们大家 ；它的 每一块 砖石都 垒在另 一块砖 石上。 ——高 尔斯华 绥 55、今天的法律未必明天仍是法律。 ——罗·伯顿
《酶分子化学修饰》PPT课件
范围。（70年代末之后）
1）提高酶的生物活性（酶活力）。 2）增强酶的稳定性（热稳定性、体内半衰期）。 3）消除抗原性（针对特异性反应降低生物识别能力）。 4）产生新的催化能力。
精品医学
25
第三节 酶化学修饰的原理
一、如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性
修饰剂分子存在多个反应基团，可与酶形 成多点交联。使酶的天然构象产生“刚性” 结构。 二、如何保护酶活性部位与抗抑制剂
11
Active site
The active site is the region of the enzyme that binds the substrate, to form an enzyme-substrate complex, and transforms it into product. The active site is a three-dimensional entity, often a cleft or crevice on the surface of the protein, in which the substrate is bound by multiple weak interactions.
天冬氨酸(Aspartic acid,Asp,D),
谷氨酸(Glutamic acid,Glu,E)
精品医学
37
•几种重要的修饰反应： 烷基化反应 酰化反应 氧化还原反应 芳香环取代反应
精品医学
38
1. 化学修饰反应的类型
1) 烷基化反应 • 试剂特点：烷基上带活泼卤素，导致酶分子的亲核基
团（如－NH2，-SH等）发生烷基化。
精品医学
17
化学修饰的专一性
精品医学
18
1）提高酶的生物活性（酶活力）。 2）增强酶的稳定性（热稳定性、体内半衰期）。 3）消除抗原性（针对特异性反应降低生物识别能力）。 4）产生新的催化能力。
精品医学
25
第三节 酶化学修饰的原理
一、如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性
修饰剂分子存在多个反应基团，可与酶形 成多点交联。使酶的天然构象产生“刚性” 结构。 二、如何保护酶活性部位与抗抑制剂
11
Active site
The active site is the region of the enzyme that binds the substrate, to form an enzyme-substrate complex, and transforms it into product. The active site is a three-dimensional entity, often a cleft or crevice on the surface of the protein, in which the substrate is bound by multiple weak interactions.
天冬氨酸(Aspartic acid,Asp,D),
谷氨酸(Glutamic acid,Glu,E)
精品医学
37
•几种重要的修饰反应： 烷基化反应 酰化反应 氧化还原反应 芳香环取代反应
精品医学
38
1. 化学修饰反应的类型
1) 烷基化反应 • 试剂特点：烷基上带活泼卤素，导致酶分子的亲核基
团（如－NH2，-SH等）发生烷基化。
精品医学
17
化学修饰的专一性
精品医学
18
第六章 酶的化学修饰_PPT幻灯片
还有几种因素也能改变蛋白质功能基的反应性，如电 荷转移，共价键形成，金属螯合旋转自由度等。但由于 可供利用的资料有限．这里不作叙述，
第二节 化学修饰的方法学
着手蛋白质修饰工作时，首先碰到的是修 饰试剂和修饰条件的选择，以期提高修饰反应 的专一性，获得满意的修饰结果。修饰反应进 行过程中要建立适当的方法对反应进程进行追 踪，获得一系列有关修饰反应的数据。最后对 得到的数据进行分析，确定修饰部位和修饰程 度，提出对修饰结果的合理解释。
一般地说，选择蛋白质修饰剂要 考虑如下一些问题：
修饰反应要完成到什么程度；对个别氨基酸残基是否专一。在反应 条件下，修饰反应有没有限度；修饰后蛋白质的构象是否基本保持 不变；是否需要分离修饰后的衍生物：反应是否需要可逆；是否适 合于建立快速、方便的分析方法等。在决定选择某一修饰方法之前， 对上述问题必须有一个权衡的考虑。
二、酶蛋白功能基的超反应性
上述影响功能基 反应性的因素可 归纳为两个方面：
一是微区的极性，基团之间的氢键及 静电相互作用等因素对功能基pK值的影响
二是基团之间的空间障碍
功能基的反应性往往通过其亲核性来衡量，但并不是用亲核性 就可以解释一切，功能基的反应性比较复杂。超反应性就是这 种复杂性的表现之一
1．微区的极性
微区的极性是决定基团解离状态的关键因素之一。乙酸 的pK(在水中为4.76)在80%乙醇中增至6.87；在l00% 乙醇中增至10.32。此例中，乙酸羧基所处微区的极性 直接与介质的介电常数有关。随介质极性降低，按基的 pK升高。卵清溶菌酶中第35号谷氨酸的γ-COOH在 25℃时的pKa为5.9，而当溶菌酶与其抑制剂三-N-乙 酰氨基葡萄糖结合后，此pKa则升至6.4，pKa的提高 可能是由于这个残基的微区极性降低之故。从整体来看， 局部极性的改变对色氨酸、甲硫氨酸和胱氨酸反应性的 影响最小；对氨基和组氨酸反应性的影响较大；对酪氨 酸、半胱氨酸和羧基的反应性影响最大。极性对整个反 应速度的影响还与反应的类型有密切关系。
第二节 化学修饰的方法学
着手蛋白质修饰工作时，首先碰到的是修 饰试剂和修饰条件的选择，以期提高修饰反应 的专一性，获得满意的修饰结果。修饰反应进 行过程中要建立适当的方法对反应进程进行追 踪，获得一系列有关修饰反应的数据。最后对 得到的数据进行分析，确定修饰部位和修饰程 度，提出对修饰结果的合理解释。
一般地说，选择蛋白质修饰剂要 考虑如下一些问题：
修饰反应要完成到什么程度；对个别氨基酸残基是否专一。在反应 条件下，修饰反应有没有限度；修饰后蛋白质的构象是否基本保持 不变；是否需要分离修饰后的衍生物：反应是否需要可逆；是否适 合于建立快速、方便的分析方法等。在决定选择某一修饰方法之前， 对上述问题必须有一个权衡的考虑。
二、酶蛋白功能基的超反应性
上述影响功能基 反应性的因素可 归纳为两个方面：
一是微区的极性，基团之间的氢键及 静电相互作用等因素对功能基pK值的影响
二是基团之间的空间障碍
功能基的反应性往往通过其亲核性来衡量，但并不是用亲核性 就可以解释一切，功能基的反应性比较复杂。超反应性就是这 种复杂性的表现之一
1．微区的极性
微区的极性是决定基团解离状态的关键因素之一。乙酸 的pK(在水中为4.76)在80%乙醇中增至6.87；在l00% 乙醇中增至10.32。此例中，乙酸羧基所处微区的极性 直接与介质的介电常数有关。随介质极性降低，按基的 pK升高。卵清溶菌酶中第35号谷氨酸的γ-COOH在 25℃时的pKa为5.9，而当溶菌酶与其抑制剂三-N-乙 酰氨基葡萄糖结合后，此pKa则升至6.4，pKa的提高 可能是由于这个残基的微区极性降低之故。从整体来看， 局部极性的改变对色氨酸、甲硫氨酸和胱氨酸反应性的 影响最小；对氨基和组氨酸反应性的影响较大；对酪氨 酸、半胱氨酸和羧基的反应性影响最大。极性对整个反 应速度的影响还与反应的类型有密切关系。
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1 引起酶活性中心的破坏，酶失去催化功能。
2 仍维持活性中心的完整构象，保持酶活力。
3 有利于活性中心与底物结合并形成准确的催化部 位，酶活力提高。
后两种情况，肽链的水解在限定的肽键上进行， 称肽链有限水解。
b、胰蛋白酶原（trypsinogen）的激活
c、胰凝乳蛋白酶原（chymotrypsinogen）的激活
几种重要的修饰反应：
烷基化反应 酰化反应 氧化还原反应 芳香环取代反应 磷酸化反应
酰化及其相关反应
O
O
C
R
OH O
E
（1）酶的稳定性 热稳定性、酸碱稳定性、作用温度、pH、抑制剂等。
（2）酶活性中心的状况 活性中心基团、辅因子等。其他如分子大小、性状、 亚基数等。
酶分子修饰的条件
修饰反应尽可能在酶稳定条件下进行，并尽量不破坏酶 活性功能的必需基团，使修饰率高，同时酶的活力回收 高。 （1）pH与离子强度 pH决定了酶蛋白分子中反应基团的解离状态。由 于它们的解离状态不同，反应性能也不同。 （2）修饰反应的温度与时间 严格控制温度和时间可以减少以至消除一些非专 一性的修饰反应。 （3）反应体系中酶与修饰剂的比例
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
8.2 酶分子化学修饰的方法学
对酶分子进行修饰必须在修饰原理、修饰剂和反应条件的选 择以及酶学性质等方面都要有足够的了解。
8.3 肽链有限水解
利用酶分子主链的切断和连接，使酶分子的化学结构及其空间结构 发生某些改变，从而改变酶的特性和功能的方法。
酶蛋白主链修饰主要是靠酶切/酶原激活法。
a、胃蛋白酶原的激活
胃蛋白酶原 HCl pH1.5～2
胃蛋白酶（从N端失去44个氨基酸残基）
自身激活
酶蛋白的肽链被水解后，可能出现以下三种情况 氨基酸可分成4类。
1. 非极性R基氨基酸（共8种）：
丙氨酸(Alanine,Ala,A), 亮氨酸(Leucine,Leu, L), 缬氨酸(Valine,Val,V)), 异亮氨酸(Isoleucine,Ile,I), 苯丙氨酸(Phenylalanine,Phe,F), 色氨酸(Tryptophan,Trp,W), 甲硫氨酸(Methionine,Met,M), 脯氨酸(Proline,Pro,P)
Chapter 8 Modification of Enzyme Molecule
酶分子的化学修饰
Contents of chapter 8
Go 1、酶分子化学修饰的基本原理 Go 2、酶分子化学修饰的方法学 Go 3、肽链有限水解修饰 Go 4、酶分子的侧链基团修饰 Go 5、大分子的结合修饰 Go 6、亲和标记
2. 酶分子上许多敏感基团交联上修饰剂后，减 少了受蛋白水解酶破坏的可能性。
四、如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境
1. 酶蛋白氨基酸组成的抗原决定簇，与修饰剂形成 了共价键。
破坏了抗原决定簇——抗原性降低乃至消除
“遮盖”了抗原决定簇——阻碍抗原、抗体结合
2. 大分子修饰剂本身是多聚电荷体，能在酶分子表 面形成“缓冲外壳”，抵御外界环境的极性变化， 维持酶活性部位微环境相对稳定。
2、如何保护酶活性部位与抗抑制剂 大分子修饰剂与酶结合后，产生的空间障碍 或静电斥力阻挡抑制剂，“遮盖”了酶的活 性部位。
三、如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水 解酶
酶化学修饰后通过两种途径抗蛋白水解酶：
1. 大分子修饰剂产生空间障碍阻挡蛋白水解酶 接近酶分子。“遮盖”酶分子上敏感键免遭 破坏。
3.带正电荷的极性R基氨基酸（共3种）：
赖氨酸(Lysine,Lys,K), 精氨酸(Arginine,Arg,R), 组氨酸(Histidine,His,H)
4.带负电荷的极性R基氨基酸（共2种）：
天冬氨酸(Aspartic acid,Asp,D), 谷氨酸(Glutamic acid,Glu,E)
8.3 酶分子的侧链基团修饰
通过选择性的试剂或亲和标记试剂与酶分子侧链 上特定的功能基团发生化学反应，从而改变酶分 子的特性和功能的修饰方法。
可以用于研究各种基团在酶分子中的作用及其对 酶的结构、特性和功能的影响。在研究酶的活性 中心中的必需基团时经常采用。
酶蛋白的侧链基团是指组成蛋白质的氨基酸残基 上的功能团。主要包括氨基、羧基、巯基、胍基、 酚基等。这些基团可以形成各种副键，对酶蛋白 空间结构的形成和稳定有重要作用。侧链基团一 旦改变将引起酶蛋白空间构象的改变，从而改变 酶的特性和功能。
8.1 酶分子化学修饰的基本原理
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。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。
1、如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性 修饰剂分子存在多个反应基团，可与酶形成 多点交联。使酶的天然构象产生“刚性”结 构。
20种不同氨基酸侧链基团中只有极性氨基酸侧链 易被修饰，它们一般具有亲核性。
催化活性/非催化活性基团的修饰
对非催化基团修饰可改变酶的动力学性质，改变酶对特 殊底物的束缚能力。
经常被修饰的残基是： 亲核的Ser、Cys、Met、Thr、Lys、His 亲电的Tyr、Trp
对催化活性基团可以通过选择性修饰侧链成分来实现氨 基酸的取代。
2. 无电荷的极性R基氨基酸（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), 谷氨酰胺(Glutamine,Gln,Q)
2 仍维持活性中心的完整构象，保持酶活力。
3 有利于活性中心与底物结合并形成准确的催化部 位，酶活力提高。
后两种情况，肽链的水解在限定的肽键上进行， 称肽链有限水解。
b、胰蛋白酶原（trypsinogen）的激活
c、胰凝乳蛋白酶原（chymotrypsinogen）的激活
几种重要的修饰反应：
烷基化反应 酰化反应 氧化还原反应 芳香环取代反应 磷酸化反应
酰化及其相关反应
O
O
C
R
OH O
E
（1）酶的稳定性 热稳定性、酸碱稳定性、作用温度、pH、抑制剂等。
（2）酶活性中心的状况 活性中心基团、辅因子等。其他如分子大小、性状、 亚基数等。
酶分子修饰的条件
修饰反应尽可能在酶稳定条件下进行，并尽量不破坏酶 活性功能的必需基团，使修饰率高，同时酶的活力回收 高。 （1）pH与离子强度 pH决定了酶蛋白分子中反应基团的解离状态。由 于它们的解离状态不同，反应性能也不同。 （2）修饰反应的温度与时间 严格控制温度和时间可以减少以至消除一些非专 一性的修饰反应。 （3）反应体系中酶与修饰剂的比例
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
8.2 酶分子化学修饰的方法学
对酶分子进行修饰必须在修饰原理、修饰剂和反应条件的选 择以及酶学性质等方面都要有足够的了解。
8.3 肽链有限水解
利用酶分子主链的切断和连接，使酶分子的化学结构及其空间结构 发生某些改变，从而改变酶的特性和功能的方法。
酶蛋白主链修饰主要是靠酶切/酶原激活法。
a、胃蛋白酶原的激活
胃蛋白酶原 HCl pH1.5～2
胃蛋白酶（从N端失去44个氨基酸残基）
自身激活
酶蛋白的肽链被水解后，可能出现以下三种情况 氨基酸可分成4类。
1. 非极性R基氨基酸（共8种）：
丙氨酸(Alanine,Ala,A), 亮氨酸(Leucine,Leu, L), 缬氨酸(Valine,Val,V)), 异亮氨酸(Isoleucine,Ile,I), 苯丙氨酸(Phenylalanine,Phe,F), 色氨酸(Tryptophan,Trp,W), 甲硫氨酸(Methionine,Met,M), 脯氨酸(Proline,Pro,P)
Chapter 8 Modification of Enzyme Molecule
酶分子的化学修饰
Contents of chapter 8
Go 1、酶分子化学修饰的基本原理 Go 2、酶分子化学修饰的方法学 Go 3、肽链有限水解修饰 Go 4、酶分子的侧链基团修饰 Go 5、大分子的结合修饰 Go 6、亲和标记
2. 酶分子上许多敏感基团交联上修饰剂后，减 少了受蛋白水解酶破坏的可能性。
四、如何消除酶的抗原性及稳定酶的微环境
1. 酶蛋白氨基酸组成的抗原决定簇，与修饰剂形成 了共价键。
破坏了抗原决定簇——抗原性降低乃至消除
“遮盖”了抗原决定簇——阻碍抗原、抗体结合
2. 大分子修饰剂本身是多聚电荷体，能在酶分子表 面形成“缓冲外壳”，抵御外界环境的极性变化， 维持酶活性部位微环境相对稳定。
2、如何保护酶活性部位与抗抑制剂 大分子修饰剂与酶结合后，产生的空间障碍 或静电斥力阻挡抑制剂，“遮盖”了酶的活 性部位。
三、如何维持酶功能结构的完整性与抗蛋白水 解酶
酶化学修饰后通过两种途径抗蛋白水解酶：
1. 大分子修饰剂产生空间障碍阻挡蛋白水解酶 接近酶分子。“遮盖”酶分子上敏感键免遭 破坏。
3.带正电荷的极性R基氨基酸（共3种）：
赖氨酸(Lysine,Lys,K), 精氨酸(Arginine,Arg,R), 组氨酸(Histidine,His,H)
4.带负电荷的极性R基氨基酸（共2种）：
天冬氨酸(Aspartic acid,Asp,D), 谷氨酸(Glutamic acid,Glu,E)
8.3 酶分子的侧链基团修饰
通过选择性的试剂或亲和标记试剂与酶分子侧链 上特定的功能基团发生化学反应，从而改变酶分 子的特性和功能的修饰方法。
可以用于研究各种基团在酶分子中的作用及其对 酶的结构、特性和功能的影响。在研究酶的活性 中心中的必需基团时经常采用。
酶蛋白的侧链基团是指组成蛋白质的氨基酸残基 上的功能团。主要包括氨基、羧基、巯基、胍基、 酚基等。这些基团可以形成各种副键，对酶蛋白 空间结构的形成和稳定有重要作用。侧链基团一 旦改变将引起酶蛋白空间构象的改变，从而改变 酶的特性和功能。
8.1 酶分子化学修饰的基本原理
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。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。
1、如何增强酶天然构象的稳定性与耐热性 修饰剂分子存在多个反应基团，可与酶形成 多点交联。使酶的天然构象产生“刚性”结 构。
20种不同氨基酸侧链基团中只有极性氨基酸侧链 易被修饰，它们一般具有亲核性。
催化活性/非催化活性基团的修饰
对非催化基团修饰可改变酶的动力学性质，改变酶对特 殊底物的束缚能力。
经常被修饰的残基是： 亲核的Ser、Cys、Met、Thr、Lys、His 亲电的Tyr、Trp
对催化活性基团可以通过选择性修饰侧链成分来实现氨 基酸的取代。
2. 无电荷的极性R基氨基酸（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), 谷氨酰胺(Glutamine,Gln,Q)