第九章模拟酶人工酶
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酶工程电子教案第八章酶的人工模拟教学目标了解抗体酶、印迹酶等人工酶(模拟酶)等新型酶的设计、原理和典型应用。
教学重点抗体酶的制备原理和应用;生物印迹酶的原理和应用。
教学方法以课堂讲授为主,课前布置学生自学和准备。
引入模拟酶就是根据酶的作用原理,模拟酶的活性中心和催化机制,用化学合成方法制成的高效、高选择性、结构比天然酶简单、具有催化活性、稳定性较高的非蛋白质分子的一类新型催化剂,也称酶的合成类似物。
或者叫酶模型或者叫人工酶。
一、模拟酶的概念1、模拟酶的酶学基础酶的作用机制:过渡态理论对简化的人工体系中识别、结合和催化的研究2、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、选择性输出二、模拟酶的分类和制备根据Kirby分类法:单纯酶模型:化学方法通过天然酶活性的模拟来重建和改造酶活性。
机理酶模型:通过对酶作用机制诸如识别、结合和过渡态稳定化的认识,来指导酶模型的设计和合成。
单纯合成的酶样化合物:化学合成的具有酶样催化活性的简单分子。
按照模拟酶的属性:❑主-客体酶模型❑胶束酶模型❑肽酶❑半合成酶❑抗体酶分子印迹酶模型2.1 主-客体模型 2.2.1 环糊精模拟酶环糊精由淀粉通过环糊精葡萄糖基转移酶降解制得;是由D-吡喃葡萄糖单元以α-1,4-糖苷键相互结合成互为椅式构象的环状低聚糖,其分子通常含有6~12个吡喃葡萄糖单元。
有实用意义的是含6、7、8个吡喃葡萄糖单元的α、β、γ-环糊精,但α-环糊精空腔较小,γ-环糊精价格昂贵,常用的是β-环糊精。
①水解酶的模拟Bender 等人将实现了电荷中继系统的酰基酶催化部位引入CD 的第二面,成功地制备出人工酶β-Benzyme 。
催化对叔丁基苯基醋酸酯(p-NPAc)的水解比天然酶快一倍以上;kcat/K m 也与天然酶相当。
酶⼯程酶的定义:酶是具有⽣物催化功能的⽣物⼤分⼦,按分⼦中起催化作⽤的主要任务不同,⾃然界中天然存在的酶可以分为蛋⽩类酶和核酸类酶。
模拟酶:⼜称⼈⼯酶,酶模型,是在分⼦⽔平上模拟酶活性部分的形状、⼤⼩及微环境等特征以及酶的作⽤机理和⽴体化学等特征的⼀门科学。
⽣物印迹:⼀种通过酶与配体间的相互作⽤、诱导,从⽽改变酶的构象的⽅法。
酶:活细胞产⽣的、能在细胞内外起作⽤(催化)的⽣理活性物质。
酶⼯程:酶的⽣产性与与应⽤的技术过程。
酶⼯程的主要任务:经过预先设计,通过⼈⼯操作获得⼈们所需要的酶,并通过各种⽅法使酶的催化特性得以改进充分发挥其催化的功能。
酶的活性中⼼:酶分⼦中能同底物结合并催化反应的空间部位。
提起分离法:采⽤微⽣物细胞、植物细胞或动物细胞的⽣命活动⽽获得⼈们所需酶的技术过程同步合成型:酶的⽣物合成在细胞的⽣长阶段开始,⽽在细胞⽣长进⼊平衡期后,酶的⽣物合成也随之停⽌。
滞后合成型:酶在细胞⽣长⼀段时间或者进⼊平衡期以后才开始其⽣物合成并⼤量积累,⼜称为⾮⽣长偶联型。
固定化酶:固定在⼀定⽔不溶性载体上并在⼀定的空间范围内进⾏催化反应的酶。
固定化细胞:固定在载体上并在⼀定的空间范围内进⾏⽣命活动(⽣长、繁殖、新陈代谢)的细胞、也称为固定化活细胞或固定化增殖细胞。
定向进化:是模拟⾃然进化的过程、进⾏⼈⼯随机突变,并⼦啊特定的环境条件下进⾏选择,使进化朝着⼈们所以需⽅向发展的技术过程。
酶反应器:⽤于酶进⾏催化反应的容器机器附属设备。
共价调节酶:由于其他酶对其结构进⾏了共价修饰,使其能在⾮活性与活性形式之间相互转变的酶,也是调节酶的⼀种类型。
分⼦印迹:合成对其某种特异选择性结合的⾼分⼦聚合物技术。
酶原的激活:酶原在⼀定条件下经过适当的切割肽键,可以转变为有活性的酶。
酶活⼒:⼜称为酶活性,是指酶催化某⼀化学反应的能⼒,可在⼀定条件下,酶催化某⼀化学反应的反应速率表⽰。
酶反应动⼒学;是研究反应速度及各种因素对酶反应速度影响的学科。