9-酶通论-王镜岩生物化学(全).ppt

,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第八章 酶 通 论,酶的重要性,新陈代谢是生命活动的基础，而构成新陈代谢的许多复杂而有规律的物质变化和能量变化，都是在酶催化下进行的。,酶的发展史,人们对酶的认识起源于生产与生活实践。公元前12世纪周代人们酿酒，制作饴糖和酱，2000多年前，春秋战国时期已知用曲治疗消化不良的疾病。,西方国家19世纪对酿酒发酵过程进行了大量研究。直到1897年，Buchner兄弟用石英砂磨碎酵母细胞，制备了不含酵母细胞的抽提液，并证明此不含细胞的酵母提取液也能使糖发酵，说明发酵与细胞的活动无关。从而说明了发酵是酶作用的化学本质，为此Buchner获得了1911年诺贝尔化学奖。,1878年,给酶一个统一的名词，叫,Enzyme,，这个字来自希腊文，其意思“在酵母中”。,后来对酶的作用机理及酶的本质做了深入研究，,1930,年，,证实酶是一种蛋白质,；,80年代初发现了具有催化功能的RNA核酶(ribozyme)，这一发现打破了酶是蛋白质的传统观念，开辟了酶学研究的新领域，,现已鉴定出4000多种酶，数百种酶已得到结晶，而且每年都有新酶被发现。,酶的应用,酶工程已成为当代生物工程的重要支柱。已普遍使用于食品、发酵、制革、纺织、日用化学及医药保健等部门，在化学分析、生物传感器及环保方面的应用。,第一节,酶催化作用的特点,一、酶和一般催化剂的比较,1.,酶和其他催化剂一样，都能显著地改变化学反应速率，使之加快达到平衡，但不能改变反应的,平衡常数,。,2.,酶本身在反应后也不发生变化。,二、酶作为生物催化剂的特点,1酶易失活,酶是由细胞产生的生物大分子，凡能使生物大分子变性的因素，如高温、强碱、强酸、重金属盐等都能使酶失去催化活性，因此酶所催化的反应往往都是在比较温和的常温、常压和接近中性酸碱条件下进行。,4酶活性受到调节和控制,有机体的生命活动表现了它内部化学反应历程的有序性，这种有序性是受多方面因素调节控制的，一旦破坏了这种有序性，就会导致代谢紊乱，产生疾病，甚至死亡。酶活力受到调节和控制是区别于一般催化剂的重要特征。,细胞内酶的调节和控制方式,(1)调节酶的浓度,酶浓度的调节主要有2种方式：一种是诱导或抑制酶的合成；一种是调节酶的降解。,(2)通过激素调节酶活性,激素通过与细胞膜或细胞内受体相结合而引起一系列生物学效应，以此来调节酶活性,(3)反馈抑制调节酶活性,许多小分子物质的合成是由一连串的反应组成的，催化此物质生成的第一步的酶，往往被它们终端产物抑制。这种抑制叫,反馈抑制,(4)抑制剂和激活剂对酶活性的调节,酶受大分子抑制剂或小分子物质抑制，从而影响酶的活性。,(5)其他调节方式,通过,别构调控、酶原的激活、酶的可逆共价修饰和同工酶来调节酶活性，,第二节,酶的化学本质及组成,一、酶的化学本质,酶的化学本质除有催化活性的核酸之外几乎都是蛋白质。,主要,依据,是：,酶经酸碱水解后的最终产物是氨基酸，酶能被蛋白酶水解而失活；,酶是具有空间结构的生物大分子，凡使蛋白质变性的因素都可使酶变性失活；,酶是两性电解质，在不同pH下呈现不同的离子状态，各自具有特定的等电点；,酶和蛋白质一样，具有不能通过半透膜等胶体性质；,酶也有蛋白质所具有的化学呈色反应。,二、酶的化学组成,从化学组成来看,酶可分为两类,单纯蛋白质:,除了蛋白质外，不含其他物质，如脲酶、蛋白酶、淀粉酶、脂肪酶等。,缀合蛋白质:,除了蛋白质外，还要结合一些对热稳定的非蛋白质小分子物质或金属离子(称,为,辅因子,)，,全酶=酶蛋白+辅因子,。在酶催化时，一定要有酶蛋白和辅因子同时存在才起作用，二者各自单独存在时，均无催化作用。,酶的辅因子，根据它们与酶蛋白结合的松紧程度不同，可分为两类，,辅酶：,指与酶蛋白结合比较,松弛,的小分子有机物质，通过透析方法可以除去，如辅酶I和辅酶等。,辅基：,以,共价键,和酶蛋白结合，不能通过透析除去，需要经过一定的化学处理才能与蛋白分开，如细胞色素氧化酶中的铁卟啉，丙酮酸氧化酶中的黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD)，都属于辅基。,所以辅酶和辅基的区别只在于它们与脱辅酶结合的牢固程度不同，并无严格的界线。,三、单体酶、寡聚酶、多酶复合体,根据酶分子的组成,(1)单体酶,(monomeric enzyme),一般是由一条肽链组成，但有的单体酶是由多条肽链组成，如胰凝乳蛋白酶是由3条肽链组成，肽链间二硫键相连构成一个共价整体。,(2)寡聚酶,是由两个或两个以上亚基组成的酶，这些亚基可以是相同的，也可以是不同的。亚基之间靠次级键结合，彼此容易分开。,大多数寡聚酶，其聚合形式是活性型，解聚形式是失活型。相当数量的寡聚酶是调节酶，在代谢调控中起重要作用。,(3)多酶复合体,是由几种酶靠非共价键彼此嵌合而成。所有反应依次连接，有利于一系列反应的连续进行。,这类多酶复合体相对分子质量很高，例如脂肪酸合成中的,脂肪酸合成酶,复合体，是由7种酶和一个酰基携带蛋白构成.,第三节,酶的命名和分类,随着生物化学，分子生物学等生命科学的发展，发现了很多的新酶。为了研究和使用的方便，需要对已知的酶加以分类，并给以科学名称。,1961年国际生物化学学会酶学委员会决定每一种酶应有一个,系统名称,和一个,习惯名称,。,一、习惯命名法,1961年以前使用的酶的名称都是习惯沿用的，主要依据两个原则：,(1)根据酶作用的底物命名，,如催化水解淀粉的酶叫淀粉酶，催化水解蛋白质的酶叫蛋白酶。有时还加上来源以区别不同来源的同一类酶，如胃蛋白酶，胰蛋白酶。,(2)根据酶催化反应的性质及类型命名,，如转移酶、氧化酶等。有的酶结合上述两个原则来命名，如琥珀酸脱氢酶是催化琥珀酸脱氢反应的酶。,习惯命名比较简单，应用历史较长，尽管缺乏系统性，但现在还被人们使用。,二、国际系统命名法,系统名称包括,底物名称、构型、反应性质，最后加一个酶字,。,例如：,酶催化的反应:,丙氨酸+,-酮戊二酸,谷氨酸+丙酮酸,习惯名称:,谷丙转氨酶,系统名称:,丙氨酸：,-酮戊二酸氨基转移酶,三、国际系统分类法及酶的编号,根据酶催化的反应类型，把酶分为6大类，即,氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类和连接酶类,。分别用1、2、3、4、5、6来表示。前面用,EC,表示,再根据底物中被作用的基团或键的特点将每一大类分为若干个,亚类,，每一个亚类又按顺序编成1、2、3、4等数字。,每一个亚类可再分为,亚亚类,，仍用1、2、3、4编号。,每一个酶的分类编号由4个数字组成，数字间由“”隔开。(例如：表8-9),四、六大类酶的特征和举例,催化氧化-还原反应。,主要包括,脱氢酶,（催化直接从底物上脱氢的的反应，需要辅酶I(NAD+)或辅酶(NADP,+,)作为氢供体或氢受体起传递氢的作用）和,氧化酶,（催化底物脱氢，并氧化生成H,2,0,2,或H,2,0）。,如，乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。,(1)氧化-还原酶 Oxidoreductase,转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子的基团或原子转移到另一个底物的分子上。例如，谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。,(2)转移酶 Transferase,水解酶催化底物的加水分解反应。,主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。,例如，脂肪酶,(Lipase),催化的脂的水解反应,(3)水解酶 hydrolase,裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。,AB A+B,例如，延胡索酸水合酶催化的反应。,(4)裂合酶 Lyase,异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。例如：磷酸葡萄糖异构酶催化的反应,。,(5)异构酶 Isomerase,P,P,6-磷酸葡萄糖,6-磷酸果糖,合成酶，又称为连接酶，能够催化两个物质形成一个新物质的反应。这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。,A+B+ATP+H-O-H=A,B+ADP+Pi,例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。,丙酮酸 +,CO,2,草酰乙酸,(6)合成酶 Ligase or Synthetase,核酸酶是唯一的非蛋白酶。它是一类特殊的RNA，能够催化RNA分子中的磷酸酯键的水解及其逆反应。,(7)核酸酶（催化核酸）ribozyme,第四节,酶的专一性,一、酶的专一性,酶的专一性可分为两种类型,1结构专一性,（对底物结构有一定的要求）,2.立体异构专一性,当底物具有立体异构体时，酶只能作用其中的一种，这种专一性称为立体异构专一性。酶的立体异构专一性是相当普遍的现象。,1结构专一性,绝对专一性：,有些酶对底物的要求非常严格，,只作用于一种底物,，而不作用于任何其他物质，这种专一性称为“绝对专一性”。如:脲酶、麦芽糖酶,相对专一性：,有些酶对底物的要求比上述绝对专一性要低一些，可,作用一类结构相近的底物,，这种专一性称为相对专一性”。,相对专一性,（1）基团专一性：,酶作用于底物时，对链两端的基团要求程度不同，对其中一个基团要求严格，对另一个则要求不严格，这种专一性称为“族专一性”或“,基团专一性,”。,如,-D葡萄糖苷酶,（2）键专一性：,有些酶只要求作用于底物一定的键，而对键两端的基团并无严格要求，这种是另一种相对专一性，称为“,键专一性,”。,如酯酶,各种蛋白酶的专一性,2.立体异构专一性,(1)旋光异构专一性,例如L氨基酸氧化酶只能催化L氨基酸氧化，而对D氨基酸无作用,(2)几何异构专一性,当底物具有几何异构体时，酶只能作用于其中的一种。例如，琥珀酸脱氢酶只能催化琥珀酸脱氢生成延胡索酸（反丁烯二酸），而不能生成顺丁烯二酸，称为几何异构专一性。（333页）,二、关于酶作用专一性的假说,1.锁与钥匙,2.诱导契合,锁与钥匙,在1894年Fisher提出,“锁与钥匙,”(lock and key)学说，即,酶与底物为锁与钥匙的关系,，以此说明酶与底物结构上的互补性。,该学说的,局限性,不能解释酶的逆反应，如果酶的活性中心是“锁和钥匙”学说中的锁，那么，这种结构不可能即适合于可逆反应的底物，又适合于可逆反应的产物。,诱导契合,1958年提出“,诱导契合,”假说，当酶分子与底物分子接近时，,酶蛋白受底物分子诱导，其构象发生有利于底物结合的变化，酶与底物在此基础上互补契合,进行反应。,近年来X射线晶体结构分析的实验结果支持这一假说，证明了酶与底物结合时，确有显著的构象变化。因此人们认为这一假说比较满意地说明了酶的专一性。,诱导契合机制,A.,靠近,B.,定向,酶与底物靠近,定向,酶与底物相互诱导变形,契合形成中间产物,产物脱离,靠近,电性吸引、疏水作用,定向,底物,酶,C.,诱导,契合,诱导,互补性结构变化,契合,活性中心催化基团进行催化,D.,产物脱离,酶复原,催化剂,近年来，通过对酶结构与功能的研究，确信酶与底物作用的专一性是由于酶与底物分子的结构互补，诱导契合，通过的分子的相互识别而产生的。,己糖激酶,第五节,酶的活力测定和分离纯化,一、酶活力(enzyme activity)的测定,酶活力,是指酶催化某一化学反应的能力。,酶活力的,大小,可以用在一定条件下所催化的某一化学反应的反应速率来表示，酶催化的反应速率愈大，酶的活力愈高；反应速率愈小，酶的活力就愈低。两者呈线性关系。,所以,测定酶的活力就是测定酶促反应的速率,。,1、酶活力,酶催化的,反应速率,可用单位时间内底物的减少量或产物的增加量来表示。,在实际酶活测定中一般以测定产物的增加量为准。,V=p/t p=v t,引起酶促反应速率降低的原因,(1)底物浓度的降低；,(2)产物浓度增加加速了逆反应的进行；,(3)产物对酶的抑制或激活作用,(4)随着时间的延长引起酶本身部分分子失活等。,因此,测定酶活力，应测定酶促反应的初速率,。,反应初速率与酶量呈线性关系，因此可以用初速率来测定制剂中酶的含量。,2、酶的活力单位(U，activity unit),酶活力单位的定义,：,在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需的酶量。,有2种表示方法：,IU（常用）,Kat,国际酶活力单位,1961年,国际生物化学协会酶学委员会提出采用统一的“国际单位”(IU)来表示酶活力，规定为：在最适反应条件(温度25)下，,每分钟内,催化,1微摩尔,(umo1)底物转化为产物所需的酶量,定为一个酶活力单位，即,1 IU=1 umolmin。,国际酶活力单位,1972年国际酶学委员会又推荐一种新的酶活力国际单位，即Katal(简称Kat)单位。,规定为：在最适条件下，,每秒钟能催化1摩尔(mo1)底物转化为产物所需的酶量，定为1Kat单位(1Kat=1mols,1),。,Kat单位与IU单位之间的换算关系如下：,1 Kat=6010,6,IU,1IU=160 Kat=167nKat,3、酶的比活力(specific activity),比活力:,每mg蛋白质所含的酶活力单位数表示，,比活力=活力Umg蛋白=总活力U/总蛋白mg,有时用每g酶制剂或每m1酶制剂含有多少个活力单位来表示(Ug或Uml,)。,比活力大小的含义：,可用来比较每单位质量蛋白质的催化能力。比活力愈大，表示酶的纯度愈高。,酶活力的表示方法,活力单位,（active unit）,习惯单位（,U,）,:,底物(或产物)变化量,/,单位时间,国际单位（,IU,）,:,1moL变化量,/,分钟,Katal（,Kat,）：,1moL变化量,/,秒,比活力,=,总活力单位,总蛋白mg数,=,U(或IU)mg蛋白,量度酶催化能力大小,转换系数,（,Kcat,）,底物（,moL）,/,秒每个酶分子（P,321,）,量度酶纯度,比活力,（specific activity）,量度转换效率,称取10mg蛋白酶粉配制成10 m1酶溶液，从中取出0.1 m1酶液，以酪蛋白为底物，用Folin-酚比色法测定酶活每小时产生6000ug酪氨酸。另取4m1酶液，用凯氏定氮法测得蛋白氮为0.2mg。若以每分钟产生1 ug酪氨酸的量为1个活力单位计算，根据以上数据，求出：（6分）,(1)1m1酶液中所含蛋白质量及活力单位。,(2)比活力。,(3)1 g酶制剂的总蛋白含量及总活力。,0.26.25/4=0.31 (6000/60)/0.1=1000,1000/0.31,0.311000=310 10001000=1000000,4、酶活力的测定方法,测定酶活力就是测定产物增加量或底物减少量，主要根据产物或底物的物理或化学特性来决定具体酶促反应的测定方法，,最常用的方法介绍如下：,(1)分光光度法,(2)荧光法,(3)同位素测定方法,(4)电化学法,(1)、分光光度法,利用底物或产物在紫外或可见光部分的光吸收的不同，选择适当波长，测定反应过程中反应进行的情况。,也可以采用酶偶联分析法测定一些原来没有光吸收变化的酶反应,(2)、荧光法,根据底物或产物的荧光性质的差别来进行测定,(3)、同位素测定方法,用放射性同位素的底物，经酶作用后所得到的产物，经过适当的分离，测定产物的脉冲数即可换算出酶的活力单位。,（4）电化学法（electrochemical）,pH测定法：,用高灵敏度的pH计，跟踪反应过程中H,+,变化的情况，用pH的变化来测定酶的反应速率。,如酯酶,离子选择电极法,：,测定某些酶的酶活力，用氧电极可以测定一些耗氧的酶反应，如葡糖氧化酶的活力就可用这个方法很方便地测定。,二、酶的分离和纯化,绝大多数酶是蛋白质，因此酶的分离提纯方法，也就是常用来分离提纯蛋白质的方法。,生物细胞产生的酶按存在部位分为两大类，,胞外酶:,一类由细胞内产生然后分泌到细胞外进行作用的酶，这类酶大多都是水解酶类。,胞内酶:,另一类酶在细胞内合成后在细胞内起催化作用的，这类酶数量较多。,一般而言，胞外酶比胞内酶更易于分离纯化。,酶的提纯常包括两方面的工作，,(1)浓缩：,把酶制剂从很大体积浓缩到比较小的体积，,(2)去杂蛋白：,把酶制剂中大量的杂质蛋白和其他大分子物质分离出去。,为了判断分离提纯方法的优劣，一般用两个指标来衡量，,一是,总活力的回收,；(表示提纯过程中酶的损失情况);总活力=活力单位数ml酶液总体积(m1),二是,比活力提高的倍数,(表示提纯方法的有效程度)。比活力=活力单位数mg蛋白(氮)=总活力单位数总蛋白(氮)mg,一个理想的分离提纯方法希望,比活力和总活力的回收率越高越好,。,酶分离和纯化的步骤,(1)选材,选择酶含量丰富的新鲜生物材料，,酶的提取工作应在获得材料后立即开始，否则应在低温下保存，2070为宜。或将生物组织做成丙酮粉保存。,(2)破碎,动物,组织细胞较易破碎，通过一般的研磨器、匀浆器、高速组织捣碎机就可达到目的。,微生物及植物,细胞壁较厚，需要用超声波、细菌磨、冻融、溶菌酶或用某些化学溶剂如甲苯、去氧胆酸钠、去垢剂等处理加以破碎，制成组织匀浆。,(3)抽提,在低温下，以水或低盐缓冲液，从组织匀浆中抽提酶，得到酶的粗提液。,(4)分离及纯化,酶是生物活性物质，操作条件要温和，一般在05间进行。,初分：,用分离蛋白质的方法，如盐析、等电点沉淀、有机溶剂分级、选择性热变性等方法可从酶粗提液中初步分离酶。,细分：,再采用吸附层析、离子交换层析、凝胶过滤、亲和层析、疏水层析及高效液相色谱法等层析技术或各种制备电泳技术进一步纯化酶，以得到纯的酶制品,(5)结晶,酶的结晶过程进行得很慢，需要数天或数星期。,(6)保存,通常将纯化后的酶溶液经透析除盐后冷冻干燥得到酶粉，低温下可较长时期保存。,也可将酶溶液制成25甘油或50甘油分别贮于25或50冰箱中保存。,注意：,酶溶液浓度越低越易变性，因此切记不能保存酶的稀溶液。,酶分离和纯化的注意事项,1.在过滤或搅拌等操作过程中，要防止泡沫的生成，以避免酶蛋白在溶液的表面变性。,2.重金属离子对某些酶的破坏作用，在提取液中加入少量金属鏊合剂EDTA。,3.有些含巯基的酶在分离时，往往需要加入某种巯基试剂，如巯基乙醇、二硫苏糖醇(DTT)等，可防止酶的巯基在制备过程中被氧化。,4.为了防止内源蛋白酶对酶的水解，在提取液加入少量蛋白酶抑制剂。,在酶的制备过程中，,每一步骤都应测定留用以及准备弃去部分中所含酶的总活力和比活力,，以了解经过某一步骤后酶的回收率，纯化倍数，从而决定这一步的取舍。,总活力,=活力单位数ml酶液总体积(m1),比活力,=活力单位数mg蛋白(氮)=总活力单位数总蛋白(氮)mg,纯化倍数,=每次比活力/第一次比活力,回收率,（产率）=每次总活力/第一次总活力100%,第六节 核 酶,一、核酶(ribozyme),80年代初期，美国Cech和Altman各自独立地,发现RNA,具有生物催化功能，从而改变了生物体内所有的酶都是蛋白质的传统观念。这个发现曾被认为是近十多年来生化领域内最令人鼓舞的发现之一。为此Cech和Altman共同获得了1989年度诺贝尔化学奖。,四膜虫,rRNA,前体,(,约,6400,个,nt,),很不稳定，在鸟苷,(,或,5GMP),和,Mg2,+,存在下切除自身的,413,个核苷酸的内含子,(,intron,),，,使两个外显子,(,exon,),拼接起来，变成成熟的,rRNA,分子，自我剪接,(self-splicing),，,证明了,RNA,具有催化功能,1983年，Altman和Pace合作发现，,RNaseP,是催化tRNA前体5端成熟的内切核酸酶，,RNaseP的组成：,RNA,(称为MIRNA，含377个nt)，占全酶总重量的77，,蛋白质,(称为C5蛋白，含119个氨基酸残基)两部分组成，占23，起维护RNA构象的作用。,将MIRNA的基因进行体外转录，其转录产物RNA具有催化tRNA前体5端成熟的活性，这一研究结果直接证明了RNA确有催化功能,二、核酶的种类,按作用底物方式不同分为，自然界现有（1）,催化分子内反应的核酶,，,自我剪接,(selfsplicing)核酶,自我剪切(,self-cleavage)核酶,（2）,催化分子间反应,(如原核生物RNaseP中的RNA)的核酶。,三、核酶的类型,自然界存在多式多样自我剪切加工方式,锤头结构,发夹结构,四、核酶的研究意义及应用前景,1.基因治疗：,根据锤头结构或发夹结构原理设计核酶基因，构建于特定的表达载体，在不同细胞内表达已经成功。结果表明核酶基因导人细胞或体内可以阻断基因表达，用作抗病毒感染，抗肿瘤的有效药物，前景是诱人的，应用将是广泛的.,2.分子进化：,具有催化功能RNA的重大发现，表明RNA是一种既能携带遗传信息又有生物催化功能的生物分子。因此很可能RNA早于蛋白质和DNA，是生命起源中首先出现的生物大分子，而一些有酶活性的内含子可能是生物进化过程中残存的分子“化石”。,在天然状态下却没有发现具有RNA裂解活性的DNA分子。然而,得益于近年来发展的巧妙的体外选择技术,具有核酶活性的DNA分子-脱氧核酶,(DNAenzymes或deoxyribozymes),已经存在了。它的存在成为人类核酸研究史上的又一重大飞跃。,脱氧核酶,使用体外分子进化技术,从一个人工合成的随机多核苷酸单链DNA库中筛选出具有酶活性的DNA分子,称为,脱氧核酶.,目前已经筛选出具有RNA切割作用、DNA切割作用、金属螯合作用和过氧化物酶活性、DNA激酶活性以及DNA连接酶活性等多种催化功能的脱氧核酶.,尽管自然界没有发现脱氧核酶,但实验已证明DNA具有酶活性.由于脱氧核酶比核酶更加稳定,且相对生产成本低廉,脱氧核酶的开发应用已成为新药开发的热门课题.目前对脱氧核酶的结构和功能已有初步了解,但多数研究仍处于实验阶段.还必须继续寻找新的催化效率更高的脱氧核酶,进一步了解其结构和功能特点.,第七节,抗 体 酶,一、定义,二、抗体酶的研究价值,1.为酶的过渡态理论提供了实验证据,2.广阔的应用前景,（1）按照人们的设计对特定的肽键进行水解的抗体酶，则将为蛋白质结构的研究提供新的手段。,（2）医学上,（3）制药工业,1.,过渡态相似物,，然后用它作为半抗原和载体蛋白一起对动物进行免疫，最后取免疫动物的脾细胞与骨髓肿瘤细胞进行杂交，其杂交细胞就会源源不断地分泌单克隆抗体，经筛选和纯化，可得,抗体酶,。,2.,抗体酶,亦可用拷贝的方法获得。用有已知酶的动物作为抗原动物，抗原通过单克隆技术，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,。,3.天然抗体酶,。近来，已在患全身红斑狼疮病的病人血清中分离出,抗体酶,，它具有催化水解DNA的活性。这提示人们：在有免疫性缺陷的病人体内存在着,抗体酶,。,4.通过基因工程、蛋白质工程和化学修饰等方法亦可制得抗体酶,。将编码的人工合成的基因转入细菌或酵母的表达系统，采用突变手段随机产生抗体，经筛选和纯化可得,抗体酶,；或对抗体进行化学修饰，引入酶的催化基因，把抗体改造为,抗体酶,。,第八节,酶工程简介,一、化学酶工程,天然酶,固定化酶,化学修饰酶,人工模拟酶,二、生物酶工程,克隆酶,突变酶,新酶,将酶学和工程学相结合，产生了酶工程(enzyme engineering)这样一个新的领域。酶工程主要研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶分子结构的修饰和改造以及在工农业、医药卫生和理论研究等方面的应用。,固定化酶,将水溶性酶用物理或化学方法处理，固定于高分子支持物(或载体)上而成为不溶于水，但仍有酶活性的一种酶制剂形式，称固定化酶(immobilized enzyme)。,包埋法,吸附法,共价偶联法,交联法,酶的改造和模拟,酶的改造,：,功能基团的化学修饰酶,酶蛋白侧链的化学修饰,酶分子内或间的交联反应,酶的模拟,：根据酶作用的原理摸拟酶的活性中心和催化机理，用化学方法制备结构较简单,高效、高选择性、稳定性能好的新型催化剂,可以是无机化合物、有机化合物或小肽。,人工模拟酶,-,benzyme,环糊精,催化侧链,催化侧链连接到环糊精上，可模拟胰凝乳蛋白酶,环糊精分子结构,环糊精结构模型,二、生物酶工程,生物酶工程是酶学和以DNA重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物，称为高级酶工程。主要包括3个方面内容：,1.用基因工程技术大量生产酶(克隆酶)；,2.对酶基因进行修饰，产生遗传修饰酶(突变酶)；,3.设计新酶基因，合成自然界不曾有的新酶,生物酶工程示意图,酶的蛋白质结构功能,新酶分子蓝图,选择性修饰方案,突变酶,新酶,克隆酶,产品,效用,发展,酶基因,遗传设计,遗传修饰,DNA,重组技术,DNA,重组技术,