第六章酶工程制藥(參考版)
2024-10-21 12:08本頁(yè)面
【正文】 基因工程酶的構(gòu)建主要包括 3個(gè)方面： （ 1） 酶基因的克隆和表達(dá) ， 用基因工程菌大量生產(chǎn)酶； （ 2） 修飾酶基因和產(chǎn)生遺傳修飾酶 （ 突變酶 ） ； （ 3） 酶的遺傳設(shè)計(jì) ， 合成自然界沒(méi)有的新酶 。 四、基因工程酶的構(gòu)建 基因工程技術(shù)的問(wèn)世 ， 對(duì)酶學(xué)起到了巨大的推動(dòng)和變革作用 。 例如 ， 利用脂肪酶催化不對(duì)稱合成反應(yīng) ， 制備具有光學(xué)活性的醇 、 脂肪酸及其酯 、 內(nèi)酯等醫(yī)藥 、 農(nóng)藥和人體代謝過(guò)程的中間體；利用脂肪 酶的催化合成和酯交換等反應(yīng) ， 可以合成抗生素和香料等大環(huán)內(nèi)酯 ， 改 良油脂 ， 合成有醫(yī)用價(jià)值的糖脂 、 固醇脂和多肽等 。 （ 9）固定化酶方法簡(jiǎn)單，可以只沉積在載體表面。 （ 7）無(wú)微生物污染。 （ 5）容易從低沸點(diǎn)的溶劑中分離純化產(chǎn)物。 （ 3）可抑制有水參與的副反應(yīng)，如酸酐的水解等。 有機(jī)相中酶催化反應(yīng)除了具有酶在水中所具有的特點(diǎn)外，還具有其獨(dú)特的優(yōu)點(diǎn)： （ 1）增加疏水性底物或產(chǎn)物的溶解度。 （ 3）人工模擬酶的研究屬于化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的交叉點(diǎn)，屬于交叉 學(xué)科。 二、酶的人工模擬 3. 人工模擬酶的研究意義及展望 （ 1）人工模擬酶的研究是生物有機(jī)化學(xué)的重要研究領(lǐng)域之一。 （ 4）半合成酶。 （ 2）膠束酶。 （ 3）單純合成的酶樣化合物，即一些化學(xué)合成的具有酶樣催化活性 的簡(jiǎn)單分子。 二、酶的人工模擬 2. 模擬酶的分類 根據(jù) Kirby分類法，模擬酶可分為： （ 1）單純酶模型，即以化學(xué)方法通過(guò)天然酶活性的模擬來(lái)重建 和改造酶活性。 一、酶的化學(xué)修飾 二、酶的人工模擬 1. 模擬酶的概念 人工模擬酶指根據(jù)酶的作用原理，用各種方法人為制造的具有酶 性質(zhì)的催化劑，簡(jiǎn)稱人工酶或模擬酶。 ④ 酶化學(xué)修飾的結(jié)果對(duì)于研究酶結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系能提供一些信息 ，如某一氨基酸殘基被修飾后，酶活力完全喪失，說(shuō)明該殘基是 酶活性所必需的。 ② 化學(xué)修飾后酶的構(gòu)象或多或少都有一些改變，因此這種構(gòu)象的變 化將妨礙對(duì)修飾結(jié)果的解釋。 一、酶的化學(xué)修飾 5. 酶化學(xué)修飾的應(yīng)用及其局限性 （ 1）酶化學(xué)修飾的應(yīng)用 ① 酶結(jié)構(gòu)與功能的研究 ② 在醫(yī)藥方面的應(yīng)用 ③ 在工業(yè)方面的應(yīng)用 一、酶的化學(xué)修飾 （ 2）酶化學(xué)修飾的局限性 ① 某種修飾劑對(duì)某一氨基酸側(cè)鏈的化學(xué)修飾專一性是相對(duì)的，很少 有對(duì)某一氨基酸側(cè)鏈絕對(duì)專一的化學(xué)修飾劑。 4. 修飾酶的特性 酶分子經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾后，其特性在一定程度上發(fā)生了改變，天然酶的一些不足之處可以得到改善。 一、酶的化學(xué)修飾 （ 3）結(jié)合定點(diǎn)突變的化學(xué)修飾 通過(guò)一些可控制的方法在酶或蛋白質(zhì)特殊的位點(diǎn)引入特定分子來(lái)修飾酶或蛋白質(zhì)，結(jié)合定點(diǎn)突變引入一種非天然氨基酸側(cè)鏈來(lái)進(jìn)行化學(xué)修飾，從而得到一些新穎的酶制劑。 一、酶的化學(xué)修飾 （ 2）酶分子內(nèi)部修飾 ⑤ 肽鏈伸展后的修飾 為了有效地修飾酶分子的內(nèi)部區(qū)域，可以先用脲或鹽酸胍處理酶，使酶分子的肽鏈充分伸展，這就提供了化學(xué)修飾酶分子內(nèi)部疏水基團(tuán)的可能性。 C. 金屬酶中的金屬取代。 第一，如果輔因子與酶的結(jié)合不是共價(jià)的，則可將輔因子共價(jià) 結(jié)合在酶上； 第二，引入新的或修飾過(guò)具有強(qiáng)反應(yīng)性的輔因子。 一、酶的化學(xué)修飾 （ 2）酶分子內(nèi)部修飾 ③ 催化活性基團(tuán)的修飾 選擇性修飾氨基酸側(cè)鏈。豬和人的胰島素僅 在 β鏈羧基端有一個(gè)氨基酸的差別。 一、酶的化學(xué)修飾 一、酶的化學(xué)修飾 （ 2）酶分子內(nèi)部修飾 ②蛋白主鏈的修飾 蛋白主鏈修飾主要靠酶法。 ④ 固定化修飾 一、酶的化學(xué)修飾 （ 2）酶分子內(nèi)部修飾 ①非催化活性基團(tuán)的修飾 最常修飾的殘基既可以是親核的，如 Ser、 Cys、 Met、 Thr、 Lys、 His；也可以是親電的，如 Tyr、 Trp；或者是可氧化的，如 Tyr、 Trp、 Met 。 已被廣泛應(yīng)用的小分子化合物主要有氨基葡萄糖、乙酸酐、硬脂酸、鄰苯二酸酐、乙酸一 N一丁二酰亞胺酯等。 相對(duì)分子質(zhì)量在 500~20200范圍內(nèi)的 PEG類修飾劑應(yīng)用最廣，它是既能溶于水，又可以溶于絕大多數(shù)有機(jī)溶劑的兩親分子，一般沒(méi)有免疫原性 和毒性，其生物相容性已經(jīng)通過(guò)美國(guó) FDA認(rèn)證。 可以說(shuō)，酶的化學(xué)修飾在理論上為生物大分子結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系 的研究提供了有力的實(shí)驗(yàn)依據(jù)和證明，是改善酶學(xué)性質(zhì)和提高其應(yīng)用價(jià)值的一種非常有效的措施。 （ 2）增強(qiáng)在不良環(huán)境（非生理?xiàng)l件）中的穩(wěn)定性。 一、酶的化學(xué)修飾 2. 酶化學(xué)修飾的目的 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(lái)擴(kuò)大酶的 應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)生物技術(shù)的發(fā)展。影響反應(yīng)器選擇的因素很多，但一般從以下幾方面考慮： 1．根據(jù)固定化酶的形狀來(lái)選擇 2．根據(jù)底物的物理性質(zhì)來(lái)選擇 3．根據(jù)酶反應(yīng)的動(dòng)力學(xué)特性來(lái)選擇 4．根據(jù)外界環(huán)境對(duì)酶的穩(wěn)定性的影響來(lái)選擇 5．根據(jù)操作要求及反應(yīng)器費(fèi)用來(lái)選擇 第四
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1