第四章 蛋白质与酶的化学修饰
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第四章酶分子修饰与应用1 酶分子修饰(Modification of Enzyme Molecule):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过程。
2 酶分子修饰的意义?(1)提高酶的活力;(2)增强酶的稳定性;(3)降低或消除酶的抗原性;(4)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,进一步探讨酶分子的结构与功能之间的关系。
第一节酶分子的主链修饰1 酶分子的主链修饰:利用酶分子主链(肽链或核苷酸链)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。
2 酶分子主链修饰的意义?(1)可提高酶的活力;(2)可降低或消除酶的抗原性;(3)可预测酶活性中心在主链上的位置,从而了解主链的不同位置对酶的催化功能的贡献。
(一)主链的切断修饰①主链断裂后,引起酶活性中心的破坏,酶的催化功能丧失(用于探测酶活性中心的位置)。
②主链断裂后,酶活性中心的空间构象维持不变,酶的催化功能也可以保持不变或损失不多,但是抗原性有发生改变。
这样可以提高药用酶的使用价值。
③主链断裂有利于酶活性中心的形成,则可使酶分子显示其催化功能或使酶活力提高。
(二)主链的连接修饰将两种或者两种以上的酶通过主链连接在一起,形成一个酶分子具有两种或者多种催化活性的修饰方法称为酶的主链连接修饰。
在一个酶分子上具有两种或多种催化活性的酶称为多酶融合体。
通过基因融合技术将两种或两种以上的酶的基因融合在一起形成融合基因,再经过克隆和表达,有可能获得各种多酶融合体。
第二节酶的侧链基团修饰采用一定的方法使酶的侧链基团发生改变,从而改变酶分子的特性和功能的修饰方法称为侧链基团修饰。
酶的侧链基团的意义:(1)可以研究各种基团在酶分子中的作用,并可以用于研究酶的活性中心中的必需基团。
如果某基团修饰后不引起酶活力的显著变化,则可以认为此基团属于非必需基团;如果某基团修饰后使酶活力显著降低或丧失,则此基团很可能是酶催化的必需基团。
蛋白质与酶工程重点1.蛋白质工程:以蛋白质结构与功能的关系研究为基础,利用基因工程技术或化学修饰技术对现有蛋白质加以改造,组建成新型蛋白质的现代生物技术。
2.酶工程:利用酶、细胞器或细胞的特异催化功能,通过适当的反应器工业化生产人类所需产品或达到某种特殊目的的一门技术科学。
3.酶工程研究的主要内容:1)化学酶工程2)生物酶工程3)固定化酶与细胞4)酶反应器与传感器5)酶的非水相催化4.蛋白质的融合:将编码一种蛋白质的部分基因重组到另一种蛋白质基因上,或将不同蛋白质基因的片段组合在一起,经基因克隆和表达产生新的融合蛋白。
5.蛋白质的融合的作用:1)用于表达产物的分离纯化;2)提高表达产物的溶解度;3)提高蛋白质稳定性。
6.蛋白质晶体学:利用X射线衍射技术,进行生物大分子结构研究的工程,是结构生物学的一个重要组成部分。
8.定点突变:通过分子克隆手段定点的改变特定基因的局部核苷酸序列,通常被用来研究蛋白质的功能结构以及用于目的蛋白的改造。
10.酶工程的研究范围:1)各类自然酶的开发和生产;2)酶的分离纯化和鉴定技术;3)固定化技术;4)利用其他的生物技术领域交叉渗透;5)多酶反应器的研制和应用。
11.酶的稳定性和稳定化:(一)引起酶失活的原因:1)酶的活性中心一些特定氨基酸残基被化学修饰,使酶活性丧失(微观);2)外部环境的影响,酶活性中心出现空间障碍,使其不能与底物结合;3)酶的高级结构发生变化(螺旋、折叠发生变化);4)多肽链的断裂(很强烈);(二)酶的稳定化:1)低温保存(酶的本身不易变性,不易使其他酶把目的蛋白降解);2)添加盐类(高浓度(NH4)2SO4);3)添加底物辅酶等配体;4)添加强变性剂(保护一级结构,使用时可复活);5)结晶化。
12.微生物作为酶源的优越性:1)容易获得酶需要的酶类;2)容易获得高产菌株;3)生产周期短;4)生产成本低;5)生产易管理;6)提高微生物产酶的途径比较多。
酶的化学修饰名词解释
在生物化学中,酶是一类能够加速化学反应速率的蛋白质,它们起到了催化剂的作用。
酶的化学修饰,指通过化学手段对酶的部分或全部氨基酸残基进行改变,以改变酶的活性、稳定性或选择性。
常见的酶的化学修饰包括:
•磷酸化:在酶的氨基酸残基上添加磷酸基团,调控酶的活性和细胞信号传递。
•糖基化:在酶的氨基酸残基上添加糖基团,参与酶的稳定性和识别特异性。
•乙酰化:在酶的氨基酸残基上添加乙酰基团,影响酶的催化效率。
•甲基化:在酶的氨基酸残基上添加甲基基团,参与基因表达调控。
酶的化学修饰对于生物体的正常功能发挥至关重要,也是研究生物化学和药物开发领域的重要方向之一。