酶的化学修饰

酶分子化学修饰研究

摘要：酶是高效的生物催化剂, 在工业和临床医药上有着广泛的应用。但由于酶是蛋白质, 稳定性差, 受外界条件的影响大, 因而严重制约了其应用。而通过化学手段在分子水平上对酶进行改造，可有效地改善酶的性质，为酶广泛的应用提供更广泛的前景。综述酶分子的化学修饰方法和酶化学修饰领域的主要应用，以及其最新进展。

关键词：酶；化学修饰；应用

Study on chemical modification of enzyme

Abstract:Enzymes are efficient biocatalysts and is widely used in industry and clinical medicine.But because the enzymes that are proteins has poor stability and was affected by external conditions, which restricts its application. The method of chemical modification that modified enzyme at the molecular level can effectively improve the properties of the enzyme and provide a broader prospect for application of enzyme widely. The main application of enzyme in chemical modification and chemical modification of enzyme in the field, and the latest progress.

Key words: Enzyme; chemical modification; application

酶是生物催化剂，它具有底物专一性强、催化效率高和反应条件温和等显著特点[1]。在所有生物生命活动的物质代谢中, 各种生物化学反应都是在酶的催化作用下高效有序地进行。作为生物催化剂，酶虽然有许多优点，但是与化学催化剂相比较，又有很多缺点。比如对反应条件具有严格的要求, 一般要求温和的反应条件，如适宜的温度和pH值等，这就大大限制了酶在工业、农业生产中的应用[2]。如医用酶就有稳定性差、分子量过大、成本高、来源有限、有异体反应等缺点，这也使得酶的应用受到很大限制。这促使科研工作者须不断地开展新的研究，发现新的酶或者利用新方法来改变或提高酶的原有性质，以满足各种反应条件对酶的需求，克服天然酶的缺陷。酶的化学修饰就是在分子水平上对酶进行改造，即利用化学手段将大分子或某些功能基团连接到酶分子上，改变酶的理化性质，最终达到改变酶的催化性质的目的[1, 3]。

尽管基因改造已经大体上替代了化学修饰酶的方法，但化学修饰依然是一种提高蛋白质稳定性的有效方法。虽然基因操作技术有了巨大的成功，酶的化学修

饰依然有一些明显的优势，比如化学修饰可以将各种各样的化学基团引入酶蛋白的结构中，不需要对蛋白的结构有清楚地了解，相对于基因操作更短的时间需要，及在酶蛋白正确折叠中的作用[4]。

1，酶化学修饰的简介

通过主链的“切割”、“剪接”和侧链基团的“化学修饰”对酶蛋白进行分子改造，以改变其理化性质及生物活性。这种应用化学方法对酶分子施行种种“手术”的技术，称为酶分子的化学修饰。自然界本身就存在着酶分子改造修饰过程，如酶源激活、可逆共价调节等，这是自然界赋予酶分子的特异功能，提高酶活力的措施[5]。从广义上说，凡涉及共价部分或部分共价键的形成或破坏的转变都可看作是酶的化学修饰。从狭义上说，酶的化学修饰则是指在较温和的条件下，以可控制的方式使一种蛋白质同某些化学试剂起特异反应，从而引起单个氨基酸残基或其功能基团发生共价的化学改变[6]。

酶化学修饰的目的在于人为地改变天然酶的一些性质，创造天然酶所不具备的某些优良特性甚至创造出新的活性，来扩大酶的应用领域，促进生物技术的发展。通常，酶经过改造后，会产生各种各样的变化包括提高生物活性，增强在不良环境中的稳定性，针对异体反应，降低生物识别能力。可以说，酶化学修饰在理论上为生物大分子结构与功能关系的研究提供了实验依据和证明，是改善酶学性质和提高其应用价值的一种非常有效的措施[6, 7]。

2，酶化学修饰的方法

酶分子的化学修饰，就是在分子水平上对酶进行改造，包括对酶分子主链结构的改变和对其侧链基团的改变。前者是分子生物学层次上的修饰，即在己知酶的结构与功能关系的基础上，有目的地改变酶的某一活性基团或氨基酸残基，从而使酶产生新的性状，又称理性分子设计。理性分子设计主要应用于改造酶的底物特异性、催化特性及热稳定性等。然而，由于对酶的结构、功能和作用机制没有完全了解，而且仅仅把氨基酸序列的同源性作为氨基酸取代的标准, 加上氨基酸取代后有可能导致酶构象的改变，所以，并非所有的理性分子设计都能取得预期的效果，这就严重制约了理性分子设计的应用[8]。

利用大分子或小分子修饰剂对酶分子的侧链进行改造，以获得具有工业应用价值的酶蛋白，是目前应用最广泛的酶化学修饰技术。例如2000 年,G′omez等利用果胶修饰酵母蔗糖酶，修饰酶的热稳定性和pH 稳定性得到显著提高，经过修饰后，蔗糖酶在65℃的半衰期5 min延长2 d，而在pH2.0和pH12.0的环境中，修饰酶的相对比活力分别比天然酶高27%和33%[9]。事实说明，利用化学修饰可快速，廉价地改变酶的特性，为开阔酶的应用前景提供了可能性[10]。

2.1酶分子表面的非选择性修饰

利用大分子或小分子修饰剂对酶分子表面进行共价修饰从而改变酶的功能和活性，以获得具有临床和工业应用价值的酶蛋白，是目前应用最广泛的酶化学修饰技术。小分子修饰: 酶表面的烃基、酚基和琉基等官能团，可与小分子化合物如氨基葡萄糖、乙酸酐等发生烷基化、酞化和醚化等反应，从而达到改善酶的分散性、提高酶活性、使酶产生新的理化性能和新功能等目的。Distel 等用癸酰氯对碱性蛋白酶Proleather进行修饰，使其在氯仿中的溶解度高44 mg/mL，修饰酶在不同有机溶剂中活性提高4-22倍。

大分子修饰: 大分子化合物通常用来对酶蛋白进行表面修饰，从而降低酶的免疫原性和增加酶的热稳定性。聚乙二醇(polyethylene glycol，PEG)被广泛用于蛋白质化学修饰以降低被修饰蛋白质的抗原性。目前用于酶表面修饰PEG多为单甲氧基聚乙二醇(mPEG），分子量一般在500-20 000[11]。在降低修饰酶抗原性方面，大分子mPEG的修饰剂优于小分子的，分子量越大效果越好，其中以mPEG-5 000( n=150) 修饰效果最好，在保持酶活性方面，小分子活化mPEG优于大分子[12]。

2.2 对酶分子的特异位点进行选择性修饰

在已知酶的结构与功能的基础上，有目的地改变酶的某一活性基团或氨基酸残基，使酶产生新的性状，改造酶的底物特异性、催化特性以及热稳定性，通常通过基因重组和定点突变进行。Shaffer等通过定点突变使酪氨酸转氨酶的底物特异性发生变化，对Asp的亲和性(kcat /KM) 比Phe 高9倍。然而，应用基因重组和定点突变技术的修饰由于只能用天然氨基酸进行取代，且研究时间较长，投入成本较高。将定点突变和化学修饰进行结合，可以得到一种全新的

化学修饰突变酶。用这种技术得到的化学修饰突变枯草杆菌蛋白酶，其催化性质、底物特异性和热稳定性都较天然酶有明显的提高。

3.酶化学修饰的应用

3.1工业上的应用

Dene等用MPEG修饰的过氧化氢酶在有机溶剂中的溶解性提高，在三氯乙烷中其酶活是天然酶200倍；在水溶液中其酶活是天然酶的15-20倍，而且MPEG 修饰的酶比PEG修饰的酶活力更高[13]。Forde等将来自嗜热毁丝霉菌和毛栓菌的漆酶利用双官能团试剂（乙烯乙二醇-N-羟基琥珀酰亚胺基碳酸酯（EGNHS）、戊二醛和单官能柠康酸酐）进行化学修饰，对热稳定性和活性进行评估，用EGNHS修饰的由嗜热毁丝霉菌产的漆酶热稳定性增加8.7倍，用戊二醛修饰的由嗜热毁丝霉菌产的漆酶热稳定性增5.7倍，，用柠康酸酐修饰的由嗜热毁丝霉菌产的漆酶活性增加3倍[14, 15]。

在工业领域，酶修饰可以提高酶对热、酸、碱和有机溶剂的耐性，改变酶底物的专一性和最适pH等酶学性质，甚至可产生新的催化功能，使酶在工业上的应用更加适应人们的要求。

3.2在医药上的应用

通过酶修饰可以降低或者消除酶的抗原性，提高酶的稳定性，提高酶使用范围和应用价值的。Moderato等综述了PEG或活化的PEG修饰的蛋白在医学上的应用，其中包括抗癌药物（如天东酰氨酶、白介-2、抗生素、克隆刺激因子、肿瘤坏死因子、色氨酸酶、精氨酸酶、精氨酸脱氨酶、苯丙氨酸氨解酶），治疗遗传缺陷用酶（如腺甘脱氨酶、胆红素氧化酶、嘌呤核苷磷酸化酶等），抗炎症药（如超氧化物歧化酶、过氧化氢酶），抗血栓蛋白（如链激酶、水蛭素、脲激酶、纤溶酶原激活剂等）等多种医学用酶的化学修饰。

3.3酶结构与功能的研究

化学修饰在研究酶的结构与功能方面的应用最多，研究也比较细, 是最简便的一种方法。特别是蛋白质的可逆化学修饰，在这方面能提供大量的信息。如定点修饰亲和修饰来研究酶的活性部位。化学修饰也常用于氨基酸顺序分析中。由于胰酶对精氨酸和赖氨酸具有高度特异性，故常用此酶水解蛋白质，以制备

肽碎片，为防止精氨酸和赖氨酸相互干扰的问题，可利用选择性化学修饰剂修饰赖氨酸和精氨酸，使水解局限在其中一个残基的肽键上。

4 展望

化学修饰可以提高酶的活力，稳定性和改变其最适温度，pH等，并具有快速廉价等优点，使酶在工业上的应用具有了广阔的前景，为提高生产效益提供了条件。同时，化学修饰改善和提高了酶和多肽药物在临床应用中的一些不良性质，弥补了天然酶的一些不足，并赋予了一些优良性质，从而显示了其良好的应用前景。大量的究结果表明，只要选择合适的修饰剂，利用化学修饰法可快速、廉价地提高酶的稳定性，甚至合成出新功的酶，酶的化学修饰具有广阔的发展前景。

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第三章 酶 一、 名词解释 1 Km 2 限速酶 3 酶的化学修饰 4 结合酶 5

第三章酶 一、名词解释 1.Km 2.限速酶 3.酶的化学修饰 4.结合酶 5.Allosteric regulation 6.别构调节 7.Activators 8.辅基 9.反竞争性抑制作用 10.酶的特异性 二、填空 1.在酶浓度不变的情况下，底物浓度对酶促反应速度的作图呈____________双曲线，双倒数作图呈线。 2. Km值等于酶促反应速度为最大速度时的________________浓度。 3.关键酶所催化的反应具有下述特点：催化反应的速度，因此又称限速酶；催化反应，因此它的活性决定于整个代谢途径的方向；这类酶常受多种效应剂的调节。 4. 可逆性抑制作用中，抑制剂与酶的活性中心相结合，抑制剂与酶的活性中心外的必需基团相结合。 5. 酶的化学修饰主要有磷酸化与脱磷酸，，________________，腺苷化与脱腺苷及SH与-S-S-互变等，其中磷酸化与脱磷酸化在代谢调节中最为多见。 6. 同工酶指催化的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质的一组酶。 7. 竞争性抑制剂使酶对底物的表观Km ，而Vmax 。 8. 酶的特异性包括特异性，特异性与特异性。 三、问答

1.简述酶的“诱导契合假说”。 2.酶与一般催化剂相比有何异同？ 3.什么是同工酶？请举例说明。 4.金属离子作为酶的辅助因子有哪些作用？ 5.说明温度对酶促反应速度的影响及其实用价值。 参考答案 一、名词解释 1. 即米氏常数。Km米氏常数是单底物反应中酶与底物可逆地生成中间产物和中间产物转化为产物这三个反应的速度常数的综合。Km=k2+k3/k1 米氏常数等于反应速度为最大速度一半时的底物浓度。 2.指整条代谢通路中，催化反应速度最慢的酶，它不但可以影响整条代谢途径的总速度，还可改变代谢方向，是代谢途径的关键酶，常受到变构调节和/或化学修饰调节。 3.某些酶分子上的一些基团，受其他酶的催化发生共价化学变化，从而导致酶活性的变化。 4.酶分子中除含有氨基酸残基组成的多肽链外，还含有非蛋白部分。这类结合蛋白质的酶称为结合酶。其蛋白部分称为酶蛋白，非蛋白部分称为辅助因子，有的辅助因子是小分子有机化合物，有的是金属离子。酶蛋白与辅助因子结合形成的复合物称为全酶，只有全酶才有催化活性。 5. 即变构调节，某些物质能以非共价键形式与酶活性中心以外特定部位结合，使酶蛋白分子构象发生改变，从而改变酶的活性。 6.体内有的代谢物可以与某些酶分子活性中心外的某一部位可逆地结合，使酶发生变构并改变其催化活性。此结合部位称为别构部位或调节部位。对酶催化活性的这种调节方式称为别构调节。受别构调节的酶称为别构酶。导致别构效应的代谢物称为别构效应剂。有时底物本身就是别构效应剂。在多数情况下，代谢途径中的第一个酶或处于几条代谢途径交汇点的酶多为别构酶。当后续代谢产物堆积时，它们作为效应剂抑制上游的别构酶；别构酶也可因产物的匮乏而激活。 7. 即激活剂。使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质称为酶的激活剂。激活剂大多为金属离子，少数为阴离子。也有许多有机化合物激活剂。大多数金

酶的化学修饰基本原理及修饰酶的基本性质

酶的化学修饰基本原理及修饰酶的性质特点 【摘要】酶是高效生物催化剂，在工业、医学、科研等领域有着非常广泛的应用，尤其在工业生产中创造出巨大的经济效益。但由于酶是蛋白质，稳定性差且在生物体内具有较大的免疫原性，因而严重制约了其应用。对酶分子进行化学修饰是提高其稳定性的方法并且能够降低在生物体内的免疫原性，能够扩大其应用范围，极大地改善酶本质的不足。简要介绍酶的化学修饰基本原理及修饰酶的性质特点。 1 酶的化学修饰的基本原理 酶分子的化学修饰就是在分子水平上对酶进行改造，包括对酶分子主链结构的改变和对其侧链基团的改变。前者是分子生物学层次上的修饰，即在己知酶的结构与功能盖系的基础上，有目的地改变酶的某个活性基团或氨基酸残基，从而使酶产生新的性状，又称理性分子设计，理性分子设计主要应用于改造酶的底物特异性．催化特性以及热稳定性,Shaffer等通过将天冬氨酸转氨酶的Val39、 Lys41、Thr47、Ash69、Thrl09和Ash297突变为酪氨酸转氨酶所对应的Lcu、Tyr、Ile、Leu、Set和Ser，修饰酶对Phe的活性增加3个数量级，而对Asp的活件没有影响，然而，由于酶的结构、功能和作用机制没自完全了解，而且仅仅把氨基酸序列的同源性作为氨基酸取代的标准，加上氨基酸取代后有可能导致没构想的改变，所以，并非所有理性分子设计都能取得预期效果，这就严重制约了理性分子设计的应用。 1. 1功能基团的修饰 酶分子可离解的基团如氨基(NH2)、羧基(～COOH)、羟基（OH)、巯基(sH)、咪锉基等都可用来修饰。脱氨基作用可改善酶的稳定性，消除酶分子表面的氨基酸的电荷，酰化反应，可改变侧链羟基性质。这些修饰反应，可稳定酶分子有利的催化活性现象，提高抗变性的能力。 1.2用表面活性剂对酶进行化学修饰 除糖基修饰外，也有人用表面活性剂对酶进行化学修饰。表面活性剂的亲水部分与酶连在一起，而亲油部分伸向有机溶剂，从而提高了酶在有机溶剂中的溶

酶作用机理和调节【生物化学】

酶作用机理和调节 一、选择题 ⒈关于酶活性中心的描述，哪一项正确？（） A、所有的酶都有活性中心； B、所有酶的活性中心都含有辅酶； C、酶的必须基团都位于酶的活性中心内； D、所有的抑制剂都是由于作用于酶的活性中心； E、所有酶的活性中心都含有金属离子 ⒉酶分子中使底物转变为产物的基团是指：（） A、结合基团； B、催化基团； C、疏水基团； D、酸性基团； E、碱性基团

⒊酶原的激活是由于：（） A、氢键断裂，改变酶分子构象； B、酶蛋白和辅助因子结合； C、酶蛋白进行化学修饰； D、亚基解聚或亚基聚合； E、切割肽键，酶分子构象改变 ⒋同工酶是指（） A、辅酶相同的酶； B、活性中心的必需基团相同的酶； C、功能相同而分子结构不同的酶； D、功能和性质都相同的酶； E、功能不同而酶分子结构相似的酶 ⒌有关别构酶的结构特点，哪一项不正确？（） A、有多个亚基； B、有与底物结合的部位； C、有与调节物结合的部位； D、催化部位和别

构部位都位于同一亚基上；E、催化部位与别构部位既可以处于同一亚基也可以处于不同亚基上。 ⒍属于酶的可逆性共价修饰，哪项是正确的？ A、别构调节； B、竞争性抑制； C、酶原激活； D、酶蛋白和辅基结合； E、酶的丝氨酸羟基磷酸化 ⒎溶菌酶在催化反应时，下列因素中除哪个外，均与酶的高效率有关？（） A、底物形变； B、广义酸碱共同催化； C、临近效应与轨道定向； D、共价催化； E、无法确定 ⒏对具有正协同效应的酶，其反应速度为最大反应速度0.9时底物浓度（[S]0.9）与最大反应

旗开得胜速度为0.1时的底物浓度（[S]0.1）二者的比值[S]0.9/[S]0.1应该为（） A、＞81； B、=81； C、＜81； D、无法确定 ⒐以Hill系数判断，则具负协同效应的别构酶（） A、n＞1； B、n=1； C、n＜1； D、n≥1； E、n≤1

生物化学-酶化学习题与答案

酶化学 一、填空题 1、全酶由________________与________________组成,在催化反应时,二者所起的作用不同,其中________________决定酶的专一性与高效率,________________起传递电子、原子或化学基团的作用。 2、酶就是由________________产生的,具有催化能力的________________。 3、酶的活性中心包括________________与________________两个功能部位,其中________________直接与底物结合,决定酶的专一性,________________就是发生化学变化的部位,决定催化反应的性质。 4、常用的化学修饰剂DFP可以修饰________________残基,TPCK常用于修饰________________残基。 5、酶促动力学的双倒数作图(Lineweaver-Burk作图法),得到的直线在横轴上的截距为________________,纵轴上的截距为________________。 6、磺胺类药物可以抑制________________酶,从而抑制细菌生长繁殖。 7、谷氨酰胺合成酶的活性可以被________________共价修饰调节;糖原合成酶、糖原磷酸化酶等则可以被________________共价修饰调节。 二、就是非题 1、[ ]对于可逆反应而言,酶既可以改变正反应速度,也可以改变逆反应速度。 2、[ ]酶活性中心一般由在一级结构中相邻的若干氨基酸残基组成。 3、[ ]酶活力的测定实际上就就是酶的定量测定。 4、[ ]Km就是酶的特征常数,只与酶的性质有关,与酶浓度无关。 5、[ ]当[S]>> Km时,v 趋向于Vmax,此时只有通过增加[E]来增加v。 6、[ ]酶的最适温度与酶的作用时间有关,作用时间长,则最适温度高,作用时间短,则最适温度低。 7、[ ]增加不可逆抑制剂的浓度,可以实现酶活性的完全抑制。 8、[ ]正协同效应使酶促反应速度增加。 9、[ ]竞争性可逆抑制剂一定与酶的底物结合在酶的同一部位。 10、[ ]酶反应的最适pH只取决于酶蛋白本身的结构。 三、选择题 1、[ ]利用恒态法推导米氏方程时,引入了除哪个外的三个假设？ A、在反应的初速度阶段,E+P→ES可以忽略 B、假设［S］>>［E］,则［S］-［ES］≈［S］ C、假设E+S→ES反应处于平衡状态 D、反应处于动态平衡时,即ES的生成速度与分解速度相等 2、[ ]用动力学的方法可以区分可逆、不可逆抑制作用,在一反应系统中,加入过量S与一定量的I,然后改变［E］,测v,得v～［E］曲线,则哪一条曲线代表加入了一定量的可逆抑制剂？ A、1 B、2 C、3

酶分子的化学修饰方法具体实例

酶分子的化学修饰方法 1.酶的表面修饰 2.酶分子的内部修饰 3.与辅因子相关的修饰 4.金属酶的金属取代 1.1酶的表面修饰 1.1.1化学固定化 例如:①固定在电荷载体上，由于介质中的质子靠近载体，并与载体上的电荷发生作用，使酶的最适pH向碱性(阴离子载体)或向酸性(阳离子载体)方向偏移。这样，在生产工艺中需几个酶协同作用时，由于固定化可使不同酶的最适pH彼此靠近。②将糖化酶固定在阴离子载体上，其最适pH由4.5升到6.5，与D-木糖异构酶的最适PH(7.5)靠近，这样，可简化高果糖浆生产工艺。如果载体与底物带相同电荷，固定化后反应系统Km值增加；带相反电荷，Km值降低。当酶与载体连接点达到一定数目时，可增加酶分子构象稳定性，防止其构象伸展而失活。 1.1.2 酶的小分子修饰作用 例如:③将α—胰凝乳蛋白酶表面的氨基修饰成亲水性更强的NH2COOH并达到一定程度时，酶的热稳定性在60℃时，提高了1000倍，温度更高时稳定化效应更强烈。这个稳定的酶能经受灭菌的极端条件而不失活. 1.1.3酶的大分子修饰 例如:④聚乙二醇连到脂肪酶、胰凝乳蛋白酶上所得产物溶于有机溶剂，在有机溶剂存在下能够有效地起作用。嗜热菌蛋白酶在水介质中通常催化肽链裂解，但用聚乙二醇共价修饰后，其催化活性显著改变，在有机溶剂中催化肽键合成，已用于制造合成甜味剂。 1.1.4 分子间交联

例如:⑤戊二醛将胰蛋白酶和胰凝乳蛋白酶交联在一起。这种杂化酶的优点是，胰凝乳蛋白酶的自溶作用降低，也使其反应器体积减少。将胰蛋白酶与碱性磷酸脂酶交联而形成的杂化酶，可作为部分代谢途径的模型，则有可能在体内将它们输送到同一部位而提高药效。 1.2酶分子的内部修饰 1.2.1非催化活性基团的修饰 例如: ①将胰凝乳蛋白酶的Met192氧化成亚砜，则使该酶对含芳香族或大体积脂肪族取代基的专一性底物的束缚口袋有关．也说明底物的非反应部分束缚在酶的催化作用中有重要作用。 1.2.2酶蛋白主链修饰 例如: ②用蛋白酶对ATP酶有限水解，切除其十几个残基后，酶活力提高了5.5倍。该活化酶仍为四聚体，亚单位分子量变化不大。这说明天然酶并非总是处于最佳的催化构象状态。 1.2.3催化活性基团的修饰 例如: ③枯草杆菌蛋白酶活性部位的Ser残基转化为Cys残基，新产生的巯基蛋白酶对肽或脂没有水解能力，但能水解高度活化的底物，如硝基苯脂。 1.2.4肽链伸展后的修饰 例如: ④为了有效地修饰酶分子内部的区域，Mozhea等提出先用脲、盐酸胍处理酶．使其肽链充分伸展。为修饰酶分于内部疏水基团提供可能性，然后，让修饰后伸展肽链在适当条件下．重新折叠成具有某种催化活性的构象。⑤Saraswothi等描述了一种新奇的原则上可能普遍适应改变底物专一性的方法。即先让酶变性，然后加入相应于所希望酶活力的竞争件抑制剂，待获得所希望酶

生物化学-酶化学习题与答案

生物化学-酶化学习题与答案 酶化学 一、填空题 1、全酶由________________与________________组成,在催化反应时,二者所起的作用不同,其中________________决定酶的专 一性与高效率,________________起传递电子、原子或化学基团 的作用。 2、酶就是由________________产生的,具有催化能力的________________。 3、酶的活性中心包括________________与________________两个功能部位,其中________________直接与底物结合,决定酶的 专一性,________________就是发生化学变化的部位,决定催化 反应的性质。 4、常用的化学修饰剂DFP可以修饰________________残基,TPCK 常用于修饰________________残基。 5、酶促动力学的双倒数作图(Lineweaver-Burk作图法),得到的直线在横轴上的截距为________________,纵轴上的截距为________________。 6、磺胺类药物可以抑制________________酶,从而抑制细菌生长 繁殖。 7、谷氨酰胺合成酶的活性可以被________________共价修饰调节;糖原合成酶、糖原磷酸化酶等则可以被________________共

价修饰调节。 二、就是非题 1、[]对于可逆反应而言,酶既可以改变正反应速度,也可以改变逆反应速度。 2、[]酶活性中心一般由在一级结构中相邻的若干氨基酸残基组成。 3、［]酶活力的测定实际上就就是酶的定量测定。 4、［]Km就是酶的特征常数,只与酶的性质有关,与酶浓度无关。 5、［]当[S]>>Km时,v趋向于Vmax,此时只有通过增加[E]来增加v。 6、[]酶的最适温度与酶的作用时间有关,作用时间长,则最适温度高,作用时间短,则最适温度低。 7、［]增加不可逆抑制剂的浓度,可以实现酶活性的完全抑制。 8、［]正协同效应使酶促反应速度增加。 9、［]竞争性可逆抑制剂一定与酶的底物结合在酶的同一部位。 10、［]酶反应的最适pH只取决于酶蛋白本身的结构。 三、选择题 1、［]利用恒态法推导米氏方程时,引入了除哪个外的三个假设？ A、在反应的初速度阶段,E+P→ES可以忽略 B、假设［S］>>［E］,则［S］-［ES］≈［S］ C、假设E+S→ES反应处于平衡状态

第8-10章-酶化学

第五章酶化学 一：填空题 1.全酶由________________和_____________组成，在催化反应时，二者所起的作用不同，其中________________决定酶的专一性和高效率，________________起传递电子、原子或化学基团的作用。 2.辅助因子包括________________，________________和________________等。其中________________与酶蛋白结合紧密，需要________________除去，________________与酶蛋白结合疏松，可用________________除去。 3.酶是由________________产生的，具有催化能力的________________。 4.酶活力的调节包括酶________________的调节和酶________________的调节。 5.T.R.Cech和S.Altman因各自发现了________________而共同获得1989年的诺贝尔奖(化学奖)。 6.1986年，R.A.Lerner和P.G.Schultz等人发现了具有催化活性的________________，称________________。 7.根据国际系统分类法，所有的酶按所催化的化学反应的性质可以分为六大类________________，________________，________________，________________，________________和________________。 8.按国际酶学委员会的规定，每一种酶都有一个唯一的编号。醇脱氢酶的编号是EC1.1.1.1，EC代表________________，4个数字分别代表________________，________________，________________和________________。 9.根据酶的专一性程度不同，酶的专一性可以分为________________专一性、________________专一性和 ________________专一性。 10.关于酶作用专一性提出的假说有________________，________________和________________等几种。 11.酶的活性中心包括________________和________________两个功能部位，其中________________直接与底物结合，决定酶的专一性，________________是发生化学变化的部位，决定催化反应的性质。 12.酶活力是指________________，一般用________________表示。 13.通常讨论酶促反应的反应速度时，指的是反应的________________速度，即________________时测得的反应速度。 14.常用的化学修饰剂DFP可以修饰________________残基，TPCK常用于修饰________________残基。 15.酶反应的温度系数一般为________________。 16.调节酶包括________________和________________等。 17.解释别构酶作用机理的假说有________________模型和________________模型两种。 18.固定化酶的优点包括________________，________________，________________等。 19.固定化酶的理化性质会发生改变，如Km________________，Vmax________________等。 20.同工酶是指________________，如________________。 21.pH影响酶活力的原因可能有以下几方面：(1)影响________________，(2)影响________________，(3)影响 ________________。 22.温度对酶活力影响有以下两方面：一方面________________，另一方面________________。 23.脲酶只作用于尿素，而不作用于其他任何底物，因此它具有________________专一性；甘油激酶可以催化甘油磷酸化，仅生成甘油-1-磷酸一种底物，因此它具有________________专一性。 24.酶促动力学的双倒数作图(Lineweaver-Burk作图法)，得到的直线在横轴上的截距为________________，纵轴上的截距为________________。

酶的化学修饰

酶分子化学修饰研究 摘要：酶是高效的生物催化剂, 在工业和临床医药上有着广泛的应用。但由于酶是蛋白质, 稳定性差, 受外界条件的影响大, 因而严重制约了其应用。而通过化学手段在分子水平上对酶进行改造，可有效地改善酶的性质，为酶广泛的应用提供更广泛的前景。综述酶分子的化学修饰方法和酶化学修饰领域的主要应用，以及其最新进展。 关键词：酶；化学修饰；应用 Study on chemical modification of enzyme Abstract:Enzymes are efficient biocatalysts and is widely used in industry and clinical medicine.But because the enzymes that are proteins has poor stability and was affected by external conditions, which restricts its application. The method of chemical modification that modified enzyme at the molecular level can effectively improve the properties of the enzyme and provide a broader prospect for application of enzyme widely. The main application of enzyme in chemical modification and chemical modification of enzyme in the field, and the latest progress. Key words: Enzyme; chemical modification; application 酶是生物催化剂，它具有底物专一性强、催化效率高和反应条件温和等显著特点[1]。在所有生物生命活动的物质代谢中, 各种生物化学反应都是在酶的催化作用下高效有序地进行。作为生物催化剂，酶虽然有许多优点，但是与化学催化剂相比较，又有很多缺点。比如对反应条件具有严格的要求, 一般要求温和的反应条件，如适宜的温度和pH值等，这就大大限制了酶在工业、农业生产中的应用[2]。如医用酶就有稳定性差、分子量过大、成本高、来源有限、有异体反应等缺点，这也使得酶的应用受到很大限制。这促使科研工作者须不断地开展新的研究，发现新的酶或者利用新方法来改变或提高酶的原有性质，以满足各种反应条件对酶的需求，克服天然酶的缺陷。酶的化学修饰就是在分子水平上对酶进行改造，即利用化学手段将大分子或某些功能基团连接到酶分子上，改变酶的理化性质，最终达到改变酶的催化性质的目的[1, 3]。 尽管基因改造已经大体上替代了化学修饰酶的方法，但化学修饰依然是一种提高蛋白质稳定性的有效方法。虽然基因操作技术有了巨大的成功，酶的化学修

酶的化学修饰法

酶的化学修饰方法 通过对酶蛋白分子的主链进行“切割”、“剪切”以及在侧链上进行化学修饰来达到改造酶 分子的目的。这种应用化学方法对酶分子施行种种“手术”的技术称为酶化学修饰。 PEG化修饰 聚乙二醇或甲基聚乙二醇有一系列不同分子量分布的产品(常用的分子量分布在5000 ~ 10000之间) , 无毒副作用, 无免疫原性, 具有良好的生物相容性。1977 年 Abuchowski等[1] 率先用 PEG修饰牛血蛋白BSA, 发现 PEG化的BSA保持了蛋白质的原有活性, 在体内的半衰期 大大延长, 且无免疫原性。其后人们利用PEG化技术先后对大量的蛋白和酶制剂进行了修饰。PEG必须经活化才能用于脂肪酶的化学修饰。活化的方法如图1所示. 图1 聚乙二醇(polyethylene glycol, PEG)是一种pH中性, 无毒, 水溶性较高的亲水聚合物, 其重复单元为氧乙烯基, 端基为两个羟基, 呈线性或支化链状结构[2]. PEG聚合物是迄今为止 已知聚合物中蛋白和细胞吸收水平最低的聚合物[3]。 姚文兵等[4] 用三光气和羟基琥珀酰亚胺对mPEG5000进行活化, 再对人干扰素α-2b进行了 修饰研究, 反应方程式如Eq. 1所示. Goodson等[5]通过重组技术把Cys残基引入白介素(rIL-2)的非活性单糖基化位点, 采用 马来酰亚胺活化的PEG (PEG-maleimide)对其进行修饰, 反应方程式如Eq. 2所示. [1]Abuchowski A, Van Es T, Palczuk C N, e t al . Ef f e ct of covalent at tach ment of polyethylene glycol on immun ogenicity and circulating life of bovine liver catalase [ J ] . J . Biol .Chem. , 1977 , 252: 3578- 3581. [2]Bailon, P.; Berthold, W.Pharm. Sci.Technol. Today 1998, 1, 352. [3]Hooftman, G.; Herman, S.; Schacht, E. J. Bioact. Compat. Polym. 1996, 11, 135. [4]Yao, W. B.; Lin, B. R.; Shen, Z. L.; Wu, W. T. Chin. J. Biochem. Pharm. 2001, 22, 289 (in Chinese). (姚文兵, 林碧蓉, 沈子龙, 吴梧桐, 中国生化药物杂志, 2001, 22, 289.) [5]Goodson, R. J.; Katre, N. V. Bio/technology 1990, 8, 343.

生物化学-酶化学习题与答案

酶化学 一、填空题 1.全酶由________________和________________组成，在催化反应时，二者所起的作用不同，其中________________决定酶的专一性和高效率，________________起传递电子、原子或化学基团的作用。 2.酶是由________________产生的，具有催化能力的________________。 3.酶的活性中心包括________________和________________两个功能部位，其中________________直接与底物结合，决定酶的专一性，________________是发生化学变化的部位，决定催化反应的性质。 4.常用的化学修饰剂DFP可以修饰________________残基，TPCK常用于修饰________________残基。 5.酶促动力学的双倒数作图(Lineweaver-Burk作图法)，得到的直线在横轴上的截距为________________，纵轴上的截距为________________。 6.磺胺类药物可以抑制________________酶，从而抑制细菌生长繁殖。 7.谷氨酰胺合成酶的活性可以被________________共价修饰调节；糖原合成酶、糖原磷酸化酶等则可以被________________共价修饰调节。 二、是非题 1.[ ]对于可逆反应而言，酶既可以改变正反应速度，也可以改变逆反应速度。 2.[ ]酶活性中心一般由在一级结构中相邻的若干氨基酸残基组成。 3.[ ]酶活力的测定实际上就是酶的定量测定。 4.[ ]Km是酶的特征常数，只与酶的性质有关，与酶浓度无关。 5.[ ]当[S]>> Km时，v 趋向于Vmax，此时只有通过增加[E]来增加v。 6.[ ]酶的最适温度与酶的作用时间有关，作用时间长，则最适温度高，作用时间短，则最适温度低。 7.[ ]增加不可逆抑制剂的浓度，可以实现酶活性的完全抑制。 8.[ ]正协同效应使酶促反应速度增加。 9.[ ]竞争性可逆抑制剂一定与酶的底物结合在酶的同一部位。 10.[ ]酶反应的最适pH只取决于酶蛋白本身的结构。 三、选择题 1.[ ]利用恒态法推导米氏方程时，引入了除哪个外的三个假设？ A.在反应的初速度阶段，E+P→ES可以忽略 B.假设［S］>>［E］，则［S］-［ES］≈［S］ C.假设E+S→ES反应处于平衡状态 D.反应处于动态平衡时，即ES的生成速度与分解速度相等 2.[ ]用动力学的方法可以区分可逆、不可逆抑制作用，在一反应系统中，加入过量S和一定量的I，然后改变［E］，测v，得v～［E］曲线，则哪一条曲线代表加入了一定量的可逆抑制剂？ A.1 B.2 C.3

生物化学-考试知识点_酶

酶 一级要求 单选题 1 酶促反应的初速度不受哪一因素影响： A ［S ］ B ［E ］ C ［pH ］ D 时间 E 温度 D A A 2 在下面酶促反应中的 Vmax 值为： K 1 K 2 K 3 S+E ES P+E A K 3［E ］ D (K 2+K 3)／K 1 B K 2／K 3 C K 2／K 1 E 都不对 3 4 下列有关某一种酶的几个同工酶的陈述哪个是正确的? A 由不同亚基组成的寡聚体 B 对同二底物具有不同专一性 C 对同一底物具有相同的 Km 值 D E 电泳迁移率往往相同 结构相同来源不同 关于米氏常数 Km 的说法，哪个是正确的： A 饱和底物浓度时的速度 B C D E 在一定酶浓度下，最大速度的一半 饱和底物浓度的一半 速度达最大速度半数时的底物浓度， 降低一半速度时的抑制剂浓度 D B 5 如果要求酶促反应 v=Vmax ×90％，则［S ］应为 Km 的倍数是： A 4.5 B 9 C 8 D 5 E 90 6 酶的竞争性抑制剂具有下列哪种动力学效应? A Vmax 不变，Km 增大 B D Vmax 不变，Km 减小 Vmax 减小，Km 不变 C E Vmax 增大，Km 不变 Vmax 和 Km 都不变 A 7 作为催化剂的酶分子，具有下列哪一种能量效应? A 增高反应活化能 C 产物能量水平 E 反应自由能 B 降低反应活化能 D 产物能量水平 B E 8 酶分子经磷酸化作用进行的化学修饰主要发生在其分子中哪个氨基酸残基上? A Phe B Cys C Lys D Trp E Ser 9 如按Lineweaver-Burk 方程作图测定Km 和Vmax 时，X 轴上实验数据应示以 A 1／V max B V max C 1／[S] D [S] E V max ／[S] C 10 下面关于酶的描述，哪一项不正确? A 所有的蛋白质都是酶 B 酶是生物催化剂 C 酶是在细胞内合成的，但也可以在细胞外发挥催化功能

生物化学精彩试题酶

第三章酶. 三、典型试题分析 1．一个酶作用于多种底物时，其天然底物的Km值应该是(1995年生 化考题) A．最大B．与其他底物相同C．最小 D．居中E．与K3相同 [答案] C 2. 下列关于酶的活性中心的叙述哪些是正确的（1996年生化考题） A.所有的酶都有活性中心 B. 所有的酶活性中心都含有辅酶 C. 酶的必需基团都位于活性中心之内 D. 所有抑制剂都作用于酶的活性中心 E. 所有酶的活性中心都含有金属离子 [答案] A 3. 乳酸脱氢酶经透析后，催化能力显著降低，其原因是（1997年生化考题） A. 酶蛋白变形 B. 失去辅酶 C. 酶含量减少 D. 环境PH值发生了改变 E. 以上都不是 [答案] B 4. 关于酶的化学修饰，错误的是 A. 酶以有活性（高活性），无活性（低活性）两种形式存在 B. 变构调节是快速调节，化学修饰不是快速调节 B.两种形式的转变有酶催化 D. 两种形式的转变由共价变化 E. 有放大效应 [答案] B 5. ．测定酶活性时，在反应体系中，哪项叙述是正确的 A．作用物的浓度越高越好B．温育的时间越长越好 C．pH必须中性D．反应温度宜以3713为佳 E．有的酶需要加入激活剂 [答案] E 6．下列关于酶活性中心的叙述哪些是正确的(1999年生化试题) A．是由一条多肽链中若干相邻的氨基酸残基以线状排列而成 B．对于整个酶分子来说，只是酶的一小部分 C. 仅通过共价键与作用物结合D．多具三维结构 (答案] B和D 7．酶的变构调节 A．无共价键变化B．构象变化 C．作用物或代谢产物常是变构剂 D．酶动力学遵守米式方程 (答案) A、B和C