酶的化學(xué)修飾特點(diǎn)及名詞解釋
酶化學(xué)修飾的目的在于人為地改變天然酶的一些性質(zhì)，創(chuàng)造天然酶所不具備的某些優(yōu)良特性甚至創(chuàng)造出新的活性，來擴(kuò)大酶的應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)生物技術(shù)的發(fā)展。下面是百分網(wǎng)小編給大家整理的酶的化學(xué)修飾特點(diǎn)，希望能幫到大家!
酶的化學(xué)修飾特點(diǎn)
(1)絕大多數(shù)酶化學(xué)修飾的酶都具有無活性(或低活性)與有活性(或高活性)兩種形式。它們之間的互變反應(yīng)，正逆兩向都有共價變化，由不同的酶進(jìn)行催化，而催化這互變反應(yīng)的酶又受機(jī)體調(diào)節(jié)物質(zhì)(如激素)的控制。
(2)存在瀑布式效應(yīng)。由于酶化學(xué)修飾是酶所催化的反應(yīng)，故有瀑布式(逐級放大)效應(yīng)。少量的調(diào)節(jié)因素就可通過加速這種酶促反應(yīng)，使大量的另一種酶發(fā)生化學(xué)修飾星恒教育搜集整理。因此，這類反應(yīng)的催化效率常較變構(gòu)調(diào)節(jié)為高。
(3)磷酸化與脫磷酸是常見的酶化學(xué)修飾反應(yīng)。一分子亞基發(fā)生磷酸化常需消耗一分子ATP，這與合成酶蛋白所消耗的ATP相比，顯然是少得多;同時酶化學(xué)修飾又有放大效應(yīng)，因此，這種調(diào)節(jié)方式更為經(jīng)濟(jì)有效。
(4)此種調(diào)節(jié)同變構(gòu)調(diào)節(jié)一樣，可以按著生理的需要來進(jìn)行。在前述的肌肉糖元磷酸化酶的`化學(xué)修飾過程中，若細(xì)胞要減弱或停止糖元分解，則磷酸化酶a在磷酸化酶a磷酸酶的催化下即水解脫去磷酸基而轉(zhuǎn)變成無活性的磷酸化酶b，從而減弱或停止了糖元的分解。
酶的化學(xué)修飾名詞解釋簡介
酶化學(xué)修飾是應(yīng)用化學(xué)方法對酶分子施行種種“手術(shù)”，通過主鏈的“切割”、“剪接”和側(cè)鏈基團(tuán)的“化學(xué)修飾”對酶蛋白進(jìn)行分子改造，以改變其理化性質(zhì)及生物活性的技術(shù)。目的在于人為地改變天然酶的一些性質(zhì)，創(chuàng)造天然酶所不具備的某些優(yōu)良特性甚至創(chuàng)造出新的活性，來擴(kuò)大酶的應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)生物技術(shù)的發(fā)展。
通過主鏈的“切割”、“剪接”和側(cè)鏈基團(tuán)的“化學(xué)修飾”對酶蛋白進(jìn)行分子改造，以改變其理化性質(zhì)及生物活性，這種應(yīng)用化學(xué)方法對酶分子施行種種“手術(shù)”的技術(shù)，稱為酶分子的化學(xué)修飾。自然界本身就存在著酶分子改造修飾過程，如酶源激活、可逆共價調(diào)節(jié)等，這是自然界賦予酶分子的特異功能，提高酶活力的措施。從廣義上說，凡涉及共價部分或部分共價鍵的形成或破壞的轉(zhuǎn)變都可看做是酶的化學(xué)修飾，從狹義上說，酶的化學(xué)修飾則是指在較溫和的條件下，以可控制的方式使一種蛋白質(zhì)同某些化學(xué)試劑起特異反應(yīng)，從而引起單個氨基酸殘基或其功能基團(tuán)發(fā)生共價的化學(xué)改變。
酶的化學(xué)修飾方法
1、交聯(lián)技術(shù)
使用雙功能基團(tuán)試劑如戊二醛、PEG等將酶蛋白分子之間、亞基之間或分子內(nèi)不同肽鏈部分，進(jìn)行共價交聯(lián)，可使分子活性結(jié)構(gòu)加固，并可提高其穩(wěn)定性，擴(kuò)大了酶在非水溶劑中的使用范圍。已使用戊二醛進(jìn)行酶交聯(lián)的研究，證實(shí)了利用交聯(lián)酶晶體(crosslinkedenzymecrystal，CLEC)技術(shù)提高了嗜熱菌蛋白酶的生物活性，增加了其熱穩(wěn)定性�？莶輻U菌蛋白酶經(jīng)預(yù)處理，凍干形成交聯(lián)酶晶體，在有機(jī)溶劑和水溶液中的穩(wěn)定性大大增加，活力可提高13倍。交聯(lián)酶晶體制備分為兩步：①酶晶體的形成;②保持酶活性，保持酶晶體的晶格不被破壞，進(jìn)行化學(xué)交聯(lián)。多功能交聯(lián)試劑除了傳統(tǒng)的戊二醛外，還包括一些新近開發(fā)成功的化合物，例如，糖基化作用與交聯(lián)技術(shù)聯(lián)合應(yīng)用于青霉素G�；�，利用葡聚糖二乙醛將青霉素G�；高M(jìn)行交聯(lián)，使其在55℃下的半衰期提高9倍。酶的穩(wěn)定性提高的主要原因是交聯(lián)增強(qiáng)了葡聚糖的羥基與酶分子親水基團(tuán)間的相互作用。
2、定點(diǎn)突變
目前，科研人員已開始通過一些可控制的方法在酶或蛋白質(zhì)特殊的位點(diǎn)引入特定分子進(jìn)行修飾，并結(jié)合定點(diǎn)突變引入一種非天然氨基酸側(cè)鏈來進(jìn)行化學(xué)修飾，從而得到一些新穎的酶制劑。這一策略是利用定點(diǎn)突變技術(shù)在酶的關(guān)鍵活性位點(diǎn)引入一個氨基酸殘基，然后利用化學(xué)修飾法對突變的氨基酸殘基進(jìn)行修飾，引入一個小分子化合物，得到一種化學(xué)修飾突變酶(ChemicallymodifiedmutantenzymeCMM)。已利用定點(diǎn)突變法在枯草桿菌蛋白酶SBL的特定位點(diǎn)中引入半胱氨酸，然后用甲基磺酰硫醇試劑進(jìn)行硫代烷基化，得到一系列新型的化學(xué)修飾突變枯草桿菌蛋白酶。酶的kcat/KM值隨疏水基團(tuán)R的增大而增大，而且絕大部分CMM的kcat/KM值都大于天然酶，有些甚至增加了2.2倍，因此CMM能夠改進(jìn)酶的專一性及擴(kuò)大催化底物范圍。
3、小分子化合物
利用小分子化合物對酶活性部位或活性部位之外的側(cè)鏈基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)修飾，可以改變酶學(xué)性質(zhì)。已被廣泛應(yīng)用的小分子化合物主要有鄰苯二酸酐、氨基葡萄糖、醋酸酐、硬脂酸等。D-葡糖胺與未糖基化的RNaseA進(jìn)行化學(xué)偶聯(lián)，得到單糖基化酶和雙糖基化酶，其中，53位的天冬氨酸和49位的谷氨酸被認(rèn)為可能是糖基化位點(diǎn)，經(jīng)過修飾的單糖基化RNaseA活力比天然酶低，但是熱穩(wěn)定性大大提高。氧化還原酶中的谷胱甘肽過氧化物酶是不穩(wěn)定的，但人們對它很感興趣。通過使用化學(xué)修飾的方法，用不穩(wěn)定的氧化型硒原子取代胰蛋白酶中195位絲氨酸γ位的氯原子，使之轉(zhuǎn)變?yōu)槲鹊鞍酌�，硒基胰蛋白酶失去了還原酶的活性，而表現(xiàn)出較強(qiáng)的谷胱甘肽氧化酶的活性。
4、單功能聚合物
單功能試劑的化學(xué)修飾可以使酶結(jié)合成具有特異功能的單位或聚合體。兩性分子聚乙二醇PEG及其衍生物PM是最常用的化學(xué)修飾劑。它不僅能提高酶在有機(jī)溶劑中的穩(wěn)定性和溶解性，而且也能降低一些治療用多肽類藥物的抗原性。例如，念珠菌屬脂肪酶CRL用對硝基苯基氯仿和氰尿酸氯化物活化的PEG處理后，在異辛烷中的穩(wěn)定性大大提高，活力也提高許多。酶的PEG修飾包括兩個步驟：
�、貾EG的活化;
�、诨罨驪EG與酶的共價結(jié)合。目前，已有一些酶采用PEG法進(jìn)行修飾，如細(xì)胞色素C、內(nèi)-β-葡萄糖酶、胰蛋白酶等。細(xì)胞色素C經(jīng)PEG修飾，其羥基被酯化，得到性質(zhì)改進(jìn)的生物催化劑，其在同樣條件下，能夠氧化更多的芳香族化合物，因此，化學(xué)修飾被認(rèn)為是創(chuàng)造新型生物催化劑的一種有效方法。辣根過氧化物酶用mPEG共價修飾，在極端PH條件下抗變性能力提高，耐熱性也有所增加。
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