抗体酶(Abzyme)课程

IgG结构
IgM的一级结构 的一级结构
IgG的空间结构 的空间结构
IgG与抗原形成 与抗原形成 的交联晶格
多克隆抗体和单克隆抗体
如果给动物注射抗原,虽然抗原与各种抗体产生细胞的亲和 如果给动物注射抗原 虽然抗原与各种抗体产生细胞的亲和 性有所不同,但是还是有大量抗体产生细胞将与之结合 但是还是有大量抗体产生细胞将与之结合,结果血 性有所不同 但是还是有大量抗体产生细胞将与之结合 结果血 液中出现的抗体源于数种不同的细胞克隆，这些抗体就是多克 液中出现的抗体源于数种不同的细胞克隆，这些抗体就是多克 隆抗体（ ）。如果可以分离到抗体产生细 隆抗体（polyclonal antibodies）。如果可以分离到抗体产生细 ）。 胞的单克隆，然后使所有的抗体均来自同样的克隆， 胞的单克隆，然后使所有的抗体均来自同样的克隆，这样制备 的抗体称为单克隆抗体（monoclonal antibodies）。 的抗体称为单克隆抗体（ ）。 单克隆抗体 由于单抗细胞的寿命有限，严重限制了单抗的常规制备。 由于单抗细胞的寿命有限，严重限制了单抗的常规制备。 1975年，Milsetein和Kohler创建了不受限制地大量制备针对特 年 和 创建了不受限制地大量制备针对特 异抗原的单抗技术，将可产生专一性抗体的B淋巴细胞与具有 异抗原的单抗技术，将可产生专一性抗体的 淋巴细胞与具有 无限繁殖能力的恶性淋巴瘤细胞（骨髓瘤细胞）融合， 无限繁殖能力的恶性淋巴瘤细胞（骨髓瘤细胞）融合，融合体 称为杂交瘤细胞，它既可以永久地培养， 称为杂交瘤细胞，它既可以永久地培养，又可分泌大量的均一 的抗体。由于用这个技术产生的抗体具有很高的专一性， 的抗体。由于用这个技术产生的抗体具有很高的专一性，现已 成为研究的常用工具。 成为研究的常用工具。

抗体酶综述陈璇【摘要】抗体酶是一类以过渡态类似物，为半抗原，可诱导免疫系统产生具有类似天然酶催化活性的免疫球蛋白。

抗体酶既具有抗体的高效选择性，又能像酶那样高效催化化学反应，开创了催化剂研究的崭新领域。

本文从抗体酶的发展历史、作用原理、制备、应用及研究展望多个角度进行综述。

【关键词】抗体酶；发现史；作用原理；制备；现状及应用前景抗体酶抗体酶(abzyme)，又称催化抗体(cat·alytic antibody)，是指通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体，它除了具有相应免疫学性质，还类似于酶，能催化某种活性反应。

抗体与酶相似，它们都是蛋白质分子．酶与底物的结合及抗体与抗原的结合都是高度专一性的，但这两种结合的基本区别在于酶与高能态的过渡态分子相结合，而抗体则与抗原(基态分子)相结合。

抗体与天然酶相比，最大的优点在于抗体的种类是巨大的，免疫系统可以拥有10 种抗原特异性不同的抗体分子。

制备成功的抗体酶不但能催化一些天然酶能催化的反应，而且还能催化一些天然酶不能催化的反应。

抗体酶的发现早在l948年，美国斯坦福大学荣誉退休化学教授l』_波林(LinusPaulin'f)就提出过渡态理论(transition state theory) [2]。

这一理论认为，酶之所以具有催化能力，是因为它与反应分子(底物)的牢固结合的方式，有利于反应中的过渡态(transition state)的结构。

而这种结构会迅速重新排列成该反应的产物。

任何有利于过渡态，而不是其它可能的结构的因素，都能加快化学反应速度。

1 969年，布兰戴斯大学生物化学家w ·詹克斯(w ·Jenks)进一步发展了这一理论。

他和几位美国科学家认为，如果波林的观点是正确的话，那么利用某一反应过渡态的模拟物作为免疫原，则会得到催化该反应的抗体。

这种抗体能特异地识别化学反应的过渡态，并利用其结合能降低反应的活化能。

1986年Schultz以对硝基苯酚磷酸胆碱酯（PNPPC） 作为相应的羧酸二酯的过渡态类似物。 诱导产生的抗体酶使水解反应速度加快12000倍。
抗体酶
抗体酶（Abzyme）或催化抗体（Catalytic antibody)是抗体的高度选择性和酶的高效 催化能力巧妙结合的产物。
本质上是一类具有催化活力的免疫球蛋
过渡态理论

过渡态理论认为，酶与底物的结合经历了一个 易于形成产物的过渡态，实际上是降低了反应 所需的活化能。
与反应过渡状态结合作用
在酶催化的反应中，与酶的活性中心形 成复合物的实际上是底物形成的过渡状 态， 酶与过渡状态的亲和力要大于酶与底物 或产物的亲和力。
抗体酶设想
1969年Jencks根据抗体结合抗原的高度 特异性，与天然酶结合底物的高度专一 性相类似的特性，在过渡态理论的基础 上首先提出设想：
10.1 模拟酶
11.1.1 模拟酶的概念
模拟酶又称人工酶或酶模型，是在分子 水平上模拟酶活性部位的形状、大小及其微 环境等结构特征，以及酶的作用机制和立体 化学的一门学科，是从分子水平上模拟生物 功能的一门边缘学科。
模拟酶是20世纪60年代发展起来的一个新的研 究领域，是仿生高分子的一个重要的内容。
–酶的作用机制：过渡态理论
–对简化的人工体系中识别、结合和催化的研究
• 超分子化学
– 主-客体化学：主体和客体在结合部位的空间及 电子排列的互补
– 超分子：该分子形成源于底物和受体的结合， 这种结合基于非共价键相互作用，当接受体与 络合离子或分子结合形成稳定的，具有稳定结 构和性质的实体，形成超分子 – 功能：分子识别、催化、选择性输出
白，在
其可变区赋予了酶的属性。 它是利用现代生物学与化学的理论与技术交叉研 究的成果，是抗体的高度选择性和酶的高效催化 能力巧妙结合的产物。

中国海洋大学海洋生命学院 董 文
酶的辅因子是酶的对热稳定的非蛋白小分子物质部 分，其主要作用是作为电子、原子或某些基团的载体 参与反应并促进整个催化过程。 (1)传递电子体：如 卟啉铁、铁硫簇； (2)传递氢（递氢体）：如 FMN/FAD、NAD/NADP、 C0Q、硫辛酸； (3)传递酰基体：如 C0A、TPP、硫辛酸； (4)传递一碳基团：如 四氢叶酸； (5)传递磷酸基：如 ATP，GTP； (6)其它作用： 转氨基，如 VB6 ；传递CO2，如 生物素。 转氨基
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2、根据结构不同酶可分为：
单体酶：只有单一的三级结构蛋白质构成。分子量较小. 寡聚酶：由多个（两个以上）具有三级结构的亚基聚合 而成。亚基可相同也可不同,亚基间不以共价键相 连.分子量较大. 多酶复合体：由几种酶彼此嵌合形成的复合体,催化一系 列反应连续进行.这类酶复合体分子量很高,一般在 几百万以上。如,丙酮酸脱氢酶复合体(三种酶,四 种辅酶);脂肪酸合成酶复合体(六种酶,多种辅酶)
第八章 酶通论
酶(Enzyme)是一类具有高效率、高 度专一性、活性可调节的生物催化剂
中国海洋大学海洋生命学院 董
文
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文
发展历史
(1)酶是蛋白质: 1926年,James Summer由刀豆制出脲酶结晶确立酶是 蛋白质的观念，其具有蛋白质的一切性质。 (2)核酶的发现： 1981～1982年，Thomas R.Cech实验发现有催化活性 的天然RNA—Ribozyme。 L19 RNA和核糖核酸酶P的RNA组分具有酶活性是两个 最著名的例子。 (3)抗体酶（abzyme）： 1986年，Richard Lerrur和Peter Schaltz运用单克 隆抗体技术制备了具有酶活性的抗体（catalytic antibody）。

抗体酶的研究，为人们提供了一条合理途径去设 计适合于市场需要的蛋白质，即人为地设计制作 酶。它是酶工程的一个全新领域。 构建有别于天然功能酶的新酶类，是酶工程研究 的又一前沿领地。
2013-11-13
拷贝法
用已知酶作为抗原免疫动物，通过单克 隆技术，制得抗该种酶的抗体。再以此种抗 体免疫动物，再次采用单克隆技术，经筛选 与纯化，就可获得具有原来酶活性的抗体酶 (因为抗原与该抗产生的抗体具有互补性， 经过上述两次拷贝，就把酶的活性部位的信 息翻录到抗体酶上，使该抗体酶能高选择性 地催化原酶所催化的反应)。 这种方法对自然界来源稀少的紧缺酶， 不失为一种有价值的有潜力的方法。
2013-11-13

既然过渡态分子难以捕获，而过渡态类似物 是能够模拟一个酶催化反应过渡态的结构的 稳定物质，于是人们就设想，只要寻找到与 反应中决定性步骤的相应酶紧密结合的酶竞 争性抑制剂，就等于发现了过渡态类似物； 还有一种思路，就是这种类似物也能根据化 学反应机制推测设计出来。然后，以过渡态 类似物为半抗原，利用哺乳动物的免疫系统， 诱导与其互补构象的抗体产生，这种抗体即 具有催化活性——这就是 1969 年Jencks 提出的，他发展了 Pauling 的理论；接着， Kohler 和Milstein 于 1975 年发明了具有 历史意义的单克隆技术，使抗体酶的生产成 为可能。
2013-11-13
诱导法
诱导法是选择适当的化学模型物与载 体蛋白连接后给动物免疫，通过杂交瘤技术 筛选和分离单克隆抗体（所得抗体催化效果 的好坏很大程度上取决于化学模型物的设 计）。
2013-11-13
基因工程法
对于已经获得的单抗，分析其氨基酸 序列和相应基因的碱基序列，将抗原结合部 位的基因换上编码有催化作用的氨基酸的基 因，这就是基因工程法制备抗体酶的主要内 容。为可能。利用抗体库技术，在将来也 许有可能绕开免疫，产生完全由基因工程构 建的全新抗体酶。

免疫球蛋白IgG的一级结构
IgG的三级结构
IgG与抗原形成 的交联晶格
酶 联免疫分析
酶 联 免 疫 吸 附 分 析 （ enzyme-linked immunosorbent assay ELISA）是将酶作为标 记物质，使之和抗原（或抗体）结合形成酶与 抗原（或抗体）复合物，然后再根据待测抗体 （或抗原）与复合物专一且定量的结合关系， 通过测定待测抗体（或抗原）结合的标记酶活 力，从而计算出抗原或抗体的量。
团，如亲核性，亲电性氨基酸，酸性氨基酸，碱 SA法；用ELISA法筛选对半抗原有亲和力 的单克隆抗体 。 2、酶学活性检测法：直接用反应底物检测细胞培 养液中抗体的酶活性。
3、短过渡态类似物法：以过渡态类似物中含有的
必需基团的基本结构单元做为筛选单克隆抗体的 标准。 4、基因筛选法 ：应用基因探针，对基因抗体库 进行分析和筛选。
酶标免疫分析示意图
很多天然酶活性中心都含有金属离子。 Lerner等将金属离子引入抗体酶，成功地催化 了肽键的选择性水解。他们用三乙撑胺Co3+盐
作为金属离子辅因子，所用半抗原分子带有一
肽键。且通过羧根及仲胺基与金属离子相连。 将此半抗原通过共价键连接在载体蛋白免疫动
物产生的抗体，在金属离子复合物作为辅因子
的参与下，这些抗体酶能选择性水解甘氨酸和 丙氨酸之间的肽键 .

三、抗体酶的催化反应类型
1、转酰基反应
2、水解反应
3、Claisen重排反应 4、酰胺合成反应
5
Diels-Alder反应 6、转酯反应 7、光诱导反应 8、氧化还原反应 9、脱羧反应 10、顺反异构化反应
四、抗体酶的制备
1、细胞融合法：用设计好的半抗原，通

ination library）
将不同的重链和轻链基因随机组合，克隆 到合适的表达载体中，在原核细胞表达不 同的抗体，形成一个抗体库，从这个抗体 库中，用抗原可以筛选到相应的抗体基因。
引入法
随着噬菌体抗体库技术的完善，可根据需 要构建适当序列的基因片断，绕过免疫学 方法，构建全新的抗体酶。 噬菌体展示技术将组建亿万种不同特异性 抗体可变区基因库和抗体在大肠杆菌中功 能性表达，与高效快速的筛选手段结合起 来，彻底改变了抗体酶生产的传统途径。
A. 酯酶的底 物–酯
B.酯的羧基碳原子 受到亲核攻击形成 四面体过渡态
C.设计的磷酸酯 类似物,作为抗原 去免疫实验动物
O –C –
磷酸酯类似物 免
(半抗原)
疫
对酯水解反应有 催化作用的单克
隆抗体
抗体酶用于有机酯的水解，过渡态类似 物磷酸盐和磷酸酯作为免疫原诱导产生 的单克隆抗体催化水解反应比未催化反 应快104倍。
L-19IVS
G- P
- OH +
15nt
P399nt
图 13- 四膜虫 35S RNA 内含子剪接 的转酯反应模型
L-19具有酶的主要特 征：专一性强，加快 反应速度，反应前后 酶分子保持不变
L-19 IVS所催化的水解反应和连接反应
异议
引入法
用基因工程方法改造和制备全新的抗体酶 是一种很有前途和发展潜力的抗体酶制备 方法。
将催化基因引入到特异抗体的抗原结合 位点上，使其获得催化功能。 也可以针对性地改变抗体结合区的某些 氨基酸序列，以获得高效的抗体酶。
引入法
对于已产生的单抗，分析抗体结合部位 的氨基酸顺序或对应的碱基顺序。 通过对抗体酶结合部位氨基酸对应的基 因序列进行定点突变，希望能在抗体结 合部位换上有催化作用的氨基酸。 改变抗体酶的催化效率。

中山大学研究生学刊（自然科学、医学版）第34卷第3期JOUＲNAL OF THE GＲADUATES VOL.34ɴ32013SUN YAT-SEN UNIVEＲSITY（NATUＲAL SCIENCES、MEDICINE）2013综述《抗体酶的研究进展》*陆诗淼（1．中山大学中山医学院免疫学专业）【内容提要】抗体酶又称催化性抗体，是具有催化活性的免疫球蛋白，在其可变区赋予了酶的属性，是抗体的高度选择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物，它可促进许多用普通化学方法很难完成，或者天然酶尚未能催化的新奇转变，特别是自然界不存在的高效催化剂，对生物学、化学和医学等多种学科有重要的理论意义和实用价值。

文章综合介绍了抗体酶研究的历史过程、催化抗体的结构、性质、催化的反应类型原理、制备、应用及研究的最新进展。

【关键词】催化抗体；抗体酶；酶学特征；应用进展抗体酶是具有催化性质的抗体。

从1883年Payen和Personz发现第一个酶以来，自从1986年Schultz和Lerner首次证实由过渡态类似物为半抗原，通过杂交瘤技术产生的抗体具有类似酶的催化活性以来，直至20世纪80年代初期，整整一个半世纪，发现的酶已经超过了4000种。

1986年，Schultz和Lerner同时在美国《Science》周刊上发表了他们各自独立领导的研究组对抗体酶的研究报告，并将之命名为Abzyme。

Abzyme本质为免疫球蛋白（Ig），只是在易变区被赋予了酶的属性，故又被称为催化抗体（Catalytic antibody）。

抗体有极高的亲和力，解离常数在10－4 10－14mol/L，这与酶相似，但无催化活力。

酶的催化机制在于它能结合底物产生过渡态，降低能垒，改变化学反应的速度。

抗体酶显示出在许多领域的潜在应用价值，包括许多困难和能量不利的有机合成反应，前药设计，临床治疗，材料科学等多个方面。

抗体酶这种兼具抗体和酶的性质的崭新物质，它集生物学、免疫学、化学于一身，它的发现打破了只有天然酶才有的分子识别和加速催化反应的传统观念，为酶工程学开创了新的领域，同时也为验证天然酶的催化机制，进行酶的人工摸拟，以及研究天然酶催化作用的起源提供了很好的帮助。

四膜虫前体rRNA的自我剪接功能
Active Site in the Crystal Structure of the Tetrahymena Ribozyme （四膜虫核酸酶）
1、酶催化反应类型：
剪切酶 剪接酶 多功能酶
2、酶的结构特点
锤头型R酶 发夹型R酶 含Ⅰ型IVS R酶
几种能进行自我剪切的RNA结构
多克隆抗体（Polyclonal antibody,PcAb）： 存在于体液中的各种抗体的总和可称为多 种B 细胞克隆抗体。
单克隆抗体，简称单抗：（Monoclonal antibody,McAb） 如果把能分泌某种特异抗体的一个B型淋巴 细胞分离出来，通过纯种培养，所产生的抗体 则只有一种，可以特异地和体内一种抗原结合， 这种单一的特异性抗体即为单一B细胞克隆抗体， 即单克隆抗体，简称单抗。
核酶的的医药意义
随着对核酶的深入研究，已经认识到核酶在 遗传病，肿瘤和病毒性疾病上的潜力。
比如，对于艾滋病毒HIV的转录信息来源于RNA而非DNA，核 酶能够在特定位点切断RNA，使得它失去活性。如果一个 能专一识别HIV的RNA的核酶存在于被病毒感染的细胞内， 那么它就能建立抵抗入侵的第一防线。甚至，HIV确实进 入到了细胞并进行了复制，RNA也可以在病毒生活史的不 同阶段切断HIV的RNA而不影响自身的RNA。 又如，白血病是造血系统的恶性肿瘤,目前尚缺少有效的治 疗方法。核酶的发现，尤其是锤头状核酶，为白血病的基 因治疗带来了新的希望。近些年，在国外的一些国家已经 在小白鼠体内得到较好的效果。
DNA聚合酶
逆转录酶 碱性磷酸酶 T4多聚核苷酸激酶
末端脱氧核苷酸转移酶
例题：
1. 20世纪80年代初，Cech 和Altman分别发现了具有催化功能的核酶， 打破了酶只是蛋白质的传统观念，为此双双获得了1989年的诺贝尔 化学奖。“核酶”是指某些（ ）。 A．DNA B．RNA C．染色体 D．ATP 2. 人体内的酶都是蛋白质吗？下列关于人体内蛋白质的叙述中，正确的 是 A．蛋白质具有多样性，是由于氨基酸的种类、数目、排列顺序和空 间结构不同 B．指导蛋白质合成的基因中的碱基有C、G、A、T、U C．人体内的酶都是蛋白质，激素不一定是蛋白质 D．蛋白酶也是蛋白质，能够把蛋白质分解为氨基酸 答案是C。

过渡态与反应物的能阶之差 称为活化能。
获得活化能的多少与反应的 速- 度成正比。
过渡态理论
过渡态理论认为，酶与底物的结合经历了一个 易于形成产物的过渡态，实际上是降低了反应 所需的活化能。
-
与反应过渡状态结合作用
在酶催化的反应中，与酶的活性中心形成复合物 的实际上是底物形成的过渡状态，
酶与过渡状态的亲和力要大于酶与底物或产物的 亲和力。
-
拷贝法
用酶作为抗原免疫动物得到抗酶的抗体，再将此抗体免疫 动物并进行单克隆化，获得单克隆的抗抗体。
对抗抗体进行筛选，获得具的抗原特异性标志 独特型是单克隆的，其抗原决定簇位于V区
酯酶催化反应的过渡态类似物设计(方框内为半抗原)
-
用一个带有电荷的半抗原作为免疫原，在免疫进化过程中 诱异抗体结合部位的一个氨基酸残基带有互补的电荷，使 其具有酸、碱或亲核催化的能力。
Janda等根据此原理，以带电 的半抗原1为诱导，得到7个 能催化和半抗原1结构类似的 底物3水解的单克隆，而结构 相同但不带电的半抗原2(作 为比较)却未得到有催化活性 的单克隆。
用过渡态类似物诱导的抗体所催化的反应并非该 类似物本身，而是与其相似的另一种反应。
-
抗体酶的特性
一种对酶促反应过渡态特异的抗体 结合了酶与抗体的优点，既可以起酶促催化作用， 又可以起抗体的选择性和专一性结合抗原的作用。
1、能催化一些天然酶不能催化的反应 有许多化学反应还没有已知酶催化进行 抗体的多样性决定了抗体酶催化反应类型多样性 抗体酶可以根据需要人工裁制
化学修饰法对抗体进行化学修饰，使抗体与催化基团 相连。
-
诱导法
设计半抗原 选择合适的反应过渡态类似物作为化学模型物
用设计好的半抗原，与载体蛋白（如牛血清白蛋白） 偶联制成抗原；将此抗原进行免疫，使宿主针对抗原 产生抗体。

Abzyme抗体酶：又称催化性抗体catalytic antibody，一类具有生物催化功能的抗体分子。

Adaptive enzyme石英酶：在细胞中含量变化很大，其合成速率受环境的明显影响。

Chiral blocking手性模块Contact residues 接触残基：这类残基直接和底物接触，参与第五的化学转变Corepressor 共阻遏物：能使阻遏蛋白的构象变化有利于与操纵基因结合的物质，通常是酶促反应的产物。

Diastase 淀粉酶：可使淀粉水解生成可溶性糖的酶Double-head enzyme 双头酶：主链具有两种酶活性的酶。

eg：Asp kinase-Homoserine DHase融合体Enzyme activity 酶活：一定条件下酶催化的反应初速率，单位时间t内底物S的减少量或产物P的增加量Enzyme commission EC酶学委员会Enzyme reactor 酶反应器：用于各种酶进行催化反应的容器及其附属设备。

Fluidized bed reactor FBR 流化床式反应器：通过液体流动使固定化酶颗粒在悬浮翻动状态下进行催化反应的容器。

适用于固定化酶的连续催化反应。

Gene amplification 基因扩增：通过增加基因数量来调节基因表达的方式。

可发生在个体发育的某个阶段或细胞分化的某一过程。

可由选择压力引起，eg：耐药性。

Grow kinetics model生长动力学模型Hammer head structure锤头结构：第一个通过X-ray衍射确定的核酶，由11个保守碱基和3个双螺旋区构成。

Inducer 诱导物：引起诱导作用的物质，为底物类似物。

Isomerases 异构酶：催化分子内部基团位置或构象转化。

有6种：异构、消旋、变位、差向异构、顺反异构。

Isozyme 同工酶：生物体内催化相同反应而分子结构不同的酶。

Ligases 连接酶：利用NTP水解，催化2个分子进行连接。

酯酶催化反应的过渡态类似物设计(方框内为半抗原)
a
24
用一个带有电荷的半抗原作为免疫原，在免疫进化过程中 诱异抗体结合部位的一个氨基酸残基带有互补的电荷，使 其具有酸、碱或亲核催化的能力。
Janda等根据此原理，以带电 的半抗原1为诱导，得到7个 能催化和半抗原1结构类似的 底物3水解的单克隆，而结构 相同但不带电的半抗原2(作 为比较)却未得到有催化活性 的单克隆。
化学修饰法对抗体进行化学修饰，使抗体与催化基团
相连。
a
20
诱导法
设计半抗原
选择合适的反应过渡态类似物作为化学模型物
用设计好的半抗原，与载体蛋白（如牛血清白蛋白） 偶联制成抗原；将此抗原进行免疫，使宿主针对抗原 产生抗体。
产生抗体的脾脏细胞与骨髓瘤细胞相融合，得到的杂 交瘤细胞既能产生抗体又能在体外培养；
a
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拷贝法
用酶作为抗原免疫动物得到抗酶的抗体，再将此抗体免疫 动物并进行单克隆化，获得单克隆的抗抗体。
对抗抗体进行筛选，获得具有原来酶活性的抗体酶。
a
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酶反应有两个主要的特征：
高催化效率、高选择性
1946年，Pauling用过渡态理论阐明酶催化的实 质
酶之所以具有催化活力是因为它能特异性结合 并稳定化学反应的过渡态(底物激态)，从而降 低反应能级。
a
7
过渡态理论
过渡态理论是解释酶催化原理的经典理论。
对任何化学反应，反应物在 变为产物之前，必须获得一 定的能量，成为活化态或称 过渡态。过渡态处于最高能 阶上。
7、光诱导反应
8、氧化还原反应
9、脱羧反应
10、顺反异构化反应
a
18
抗体酶的特性

抗体酶（abzyme）
既是抗体又具有催化功能的蛋白质称为“抗体酶或催化性抗体”，其本质是免疫球蛋白，但是在易变区赋予了酶的属性。

1986年科学家根据过渡态理论和免疫学原理，运用单克隆抗体技术成功地制备了具有酶活性的抗体。

这加深了人们对酶作用原理的理解，而且在临床医学及制药业等方面有很好的应用。

既是抗体又具有催化功能的蛋白质称为“抗体酶或催化性抗体”，其本质是免疫球蛋白，但是在易变区赋予了酶的属性。

1986年科学家根据过渡态理论和免疫学原理，运用单克隆抗体技术成功地制备了具有酶活性的抗体。

这加深了人们对酶作用原理的理解，而且在临床医学及制药业等方面有很好的应用。

3、定量分析
酶联免疫吸附分析（enzyme-linked immunosorbent assay ELISA） 将酶作为标记物质，使之和抗原（或抗体）结合形成酶与抗 原（或抗体）复合物，然后再根据待测抗体（或抗原）与复 合物专一且定量的结合关系，通过测定待测抗体（或抗原） 结合的标记酶活力，从而计算出抗原或抗体的量。
原分子被有目的地改造成某种反应的转换态中间物。
二、抗体酶的催化特征
1、与天然酶相比抗体酶的特点 能催化一些天然酶不能催化的反应 有更强的专一性和稳定性 催化作用机制不同
2、抗体酶和非催化性抗体作用的比较 更高的反应特异性 反应的可逆性 反应的量效性 反应过程
三、抗体酶的催化作用机理
酶与底物形成过渡态理论 酶的催化在于能结合底物产生过渡态，降低能障
七、研究展望
1、研究酶作用机理，获得蛋白质结构与功能间关系 的一般规律。
2、获得一类新型的蛋白酶。 3、催化天然酶不能催化的反应。
游离巯基就是适合的基团之一，它具有高亲核 性，易于氧化，及能通过二硫化物进行交换反应或 亲电反应而选择性修饰的特点。
4 . 引入辅助因子法
很多天然酶活性中心都含有金属离子。Lerner等将金属离子引 入抗体酶，成功地催化了肽键的选择性水解。
他们用三乙酸胺盐作为金属离子辅因子，所用的半抗原分子带 有一肽键；通过羧根及仲胺基与金属离子相连；将此半抗原通过共 价键连接在载体蛋白免疫动物产生的抗体上，在金属离子复合物作 为辅因子的参与下，这些抗体酶能选择性水解甘氨酸和丙氨酸之间 的肽键 。
第十一章 抗体酶（Abzyme)
蛋白质类：天然酶 enzyme
极端酶 extremozyme
生物催化剂
抗体酶 abzyme 生物工程酶

o P OA o
Mg 2+ O G
金属离子催化
锤头（Hammerhead)结构
二级结构模型 锤头二级结构编号 锤头结构的类型 锤头核酶的催化反应机制
锤头二级结构编号
17位（ X ）的核苷酸残 基多数是C,不能是U,G. 7位核苷酸残基的置换 不会对酶活性产生很大 影响
7位核苷酸
5种snRNA 剪接体
50多蛋白质
mRNA剪接过程
锤头结构的 五种类型
R示酶，S示底物，箭头示剪切位点
建议的L19 RNA催化机理
锤头型核酶对切割位点的识别 位点遵守NHH规则（N代表任 意核苷酸，H代表A,U或C）。 催化过程需要二价金属离子参 与。
单金属离子催化
双金属离子催化
锤头型核酶的二级结构 和空间立体结构示意图
中起结构作用，其剪切活性比锤头结构核酶高。
剪切 位点
5 ‘
G U
J1/2
A
CG
GC
GC CG
Ⅰ
CG GC GU UG
G
G
G CAA C G
AU
J1/4 U A
UA
U
CG
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Ⅳ
GC AU
GC
GC
GC
GC
A C
U G
L4
c
GC
UA
CG
CG
AU
Ⅲ
CG GC
GC
U
U
C
C
GC
L3 C U
3 Ⅱ‘
A A 依赖酶
金属离子的作用： 1、特异的结构作用，或参与活性部位的
化学过程 2、促进RNA的总体折叠 3、二价金属离子（如Mg 2+ ）与底物活

某大学生物工程学院《生物化学》课程试卷（含答案）__________学年第___学期考试类型：（闭卷）考试考试时间：90 分钟年级专业_____________学号_____________ 姓名_____________1、判断题（75分，每题5分）1. 生物体的不同组织中的DNA，其碱基组成也不同。

（）答案：错误解析：DNA的组成具有种的特异性，但没有组织和器官特异性。

2. 蛋白质的SDS聚丙烯酰胺凝胶电泳和圆盘电泳是两种完全不同的技术。

（）答案：正确解析：3. 在DNA变性过程总是GC对丰富区先解链。

（）答案：错误解析：在DNA变性过程中AT对丰富区先解链。

4. X射线衍射分析说明核酸中碱基与糖平面互相垂直。

（）答案：正确解析：5. 二硫键能稳定蛋白质的三级结构，但它又属于一级结构的内容。

（）答案：正确解析：6. 甾体激素可以通过跨膜信号传递引起细胞响应。

（）答案：错误解析：甾体激素作用实质上是激素这个小分子通过与细胞中相应的受体蛋白结合成复合物后，作为一个由激素激活的反式作用因子，与其他调控元件和因子协同下引起其靶基因表达的改变从而影响细胞功能。

7. 酶反应最适pH不仅取决于酶分子的解离情况，同时也取决于底物分子的解离情况。

（）。

答案：正确解析：8. 纤维素与淀粉的区别是由于糖苷键的不同引起的。

（）答案：正确解析：9. 吡哆醛、吡哆胺和吡哆醇可以作为转氨酶的辅酶。

（）答案：正确解析：10. 血红蛋白和肌红蛋白的功能都是运输氧。

（）答案：错误解析：血红蛋白是输氧蛋白，而肌红蛋白主要是捕获氧、储藏氧。

11. 真核细胞和原核细胞核糖体中的RNA数目和种类是相同的。

（）答案：错误解析：核糖体中的RNA数目和种类具有种属差异性。

12. 酶影响它所催化反应的平衡。

（）答案：错误解析：酶可以改变反应速率，但不改变化学反应的平衡点。

13. 多谷氨酸在其等电点附近易于形成α螺旋。

（）答案：正确解析：14. 多肽链能否形成α螺旋及螺旋是否稳定与其氨基酸组成和排列顺序直接有关。