化学人工酶和生物酶工程.ppt

化学人工酶和生物酶工程 第一节 化学人工酶 Gray与Margalit将电子传递催化剂[Rn钌(NH3)5]3+，与巨头鲸肌红蛋白结合，产生半合成的无机生物酶。肌红蛋白传递氧气， Rn(NH3)5]3+能氧化各种有机物(如抗坏血酸)。接近天然的抗坏血酸氧化酶的活力。（与蛋白结合的优势） 抗体酶的理论基础 半抗原与催化性抗体 抗体酶的制备方法 抗体酶应用 1、半抗原设计中应考虑： (1)产生的抗体能否具有预期的催化活性。 (2)能否刺激机体免疫应答。 2、半抗原结构与催化抗体之间的关系： (1)半抗原结构中应含有芳香结构（具较强的免疫原性）。 (2)催化抗体和半抗原的亲和力。 (3)诱导羧酸酯、酰胺水解的催化性抗体，可利用其具有四面体结构的高能过渡态类似物为抗原。 (4)半抗原设计应考虑催化反应的环境与反应机制，即所设计的半抗原应能诱导催化抗体在其抗原结合部位创造出特定的有利于催化反应的环境。（疏水微环境） 抗体酶的制备方法 抗体酶的辅因子 在抗体的抗原结合位点引入辅因子的方法目前有三种： 1、用多种底物类似物一次免疫动物，产生既有辅因子结合部位又有底物结合部位的抗体。 2、用半合成法将辅因子或催化基团引入到抗体底物结合部位。 3、向抗体中的一条链的抗原结合部位引入辅因子. 抗体酶应用 1、切割肽链的抗体酶 2、癌症与病毒性疾病治疗 3、疫苗 4、新催化剂开发 5、药物设计、合成 6、治疗酶缺乏遗传病 抗体酶新进展 组合抗体库的噬菌体表面展示 抗体酶的研究进展 Phage Display of Combinatorial Antibody Libraries Recent advances in the generation and selection of antibodies from combinatorial libraries allow for the rapid production of antibodies from immune and non-immune sources. 意义 1、省去了单克隆抗体制备过程中许多费时费力的过程。 2、细胞水平进入分子水平 3、重轻链的随机组合提高了抗体的多样性，人工突变 4、花费时间少（1-2周与数月） 5、适合非细胞工程实验室 6、也可用于抗体的制备 利用各种有机分子(如β-环糊精、卟啉等)和金属离子而制备的具有水解、氧化还原、转氨等功能的全合成酶： (1)氨肽酶全合成酶：三乙撑四胺(Trien)的Co Ⅲ络合物。 (2)转氨全合成酶：Gly甘与Ala丙的西佛氏碱的Cu(Ⅱ)络合物。 (3)ATP水解全合成酶：[CoⅢEdda(H2O2)2]-等。 β-Benzyme人工酶能模拟α-胰凝乳蛋白酶活性（最成功的） 由环糊精制成的人工转氨酶能催化?－酮酸与磷酸吡哆胺专一性地合成氨基酸。 醛缩酶模拟 二胺（当m=0）、多胺环糊精模拟醛缩酶功能，催化丙酮与对硝基苯甲醛缩合，生成β-醇酮 ，反应条件温和，反应选择性好。 桥联环糊精催化羧酸对硝基苯酯的水解 1、分子印迹 3、印迹聚合物的制备及特性 3.1 制备 印迹高聚物的形成需要基质单体、官能团单体和印迹分子三者的相互作用,其制备方法主要有两种:由Ｗｕｌｆｆ等人创立和发展起来的共价键法(预组装)和由Ｍｏｓｂａｃｈ等人发展起来的非共价键法 (自组装） 共价键法 印迹分子与官能团单体以共价键形式结合而形成印迹分子的衍生物,该衍生物在交联剂的存在下接枝到聚合物的基质上。在印迹聚合物形成后,再将与印迹分子连接的这些共价键打断,并将印迹分子洗脱出来,从而形成具有吸附活性的印迹聚合物.在共价键法中,所采用的单体通常为低分子化合物,在选择时应考虑该单体与印迹分子形成的共价键键能要适当,达到在聚合时能牢固结合,在聚合后又能完全脱除的目的 非共价键法 把适当比例的印迹分子与官能团单体和交联剂混合,通过非共价键结合在一起制成非共价键印迹分子聚合物。这些非共价键包括离子键、氢键、疏水与静电作用等。由于这种方法与溶剂的极性密切有关,所以印迹高聚物的形成是在有机溶剂中完成的 3.2 特性 在分子印迹技术中所用的聚合物必须具有特定的物理及化学性质,并对一些物理化学作用具有一定抵抗能力。 4 应用实例 第二节 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一门新兴的生物工程，亦称高级酶工程(Advanced Enzyme Engineering) 放射性标记配体结合分析方法（RIA） *Ag; Ag ;*Ag-Ab; Ag-Ab 前提：*Ag和Ab为恒量，Ag和*Ag的总量大于Ab上的有效结合位点时，*Ag、Ag、