金属离子置换修饰只适用于那些在分子结构中本来含有金属离子的酶。 用于金属离子置换修饰的金属离子，一般都是二价金属离子。
金属离子置换修饰的作用
阐明金属离子对酶催化作用的影响 提高酶的催化效率 增强酶的稳定性 改变酶的动力学特性
(2) 酶的大分子修饰
采用水溶性大分子与酶蛋白的侧链基团(共价)结合使酶分 子的空间构象发生改变，从而改变酶的特性与功能的方法
蛋白质与酶工程 第四章 酶分子 修饰
与化学催化剂相比，酶缺点
医用酶缺点：稳定性差、分子量大、成 本高、来源有限、有异体反应
工业酶缺点：热稳定性差、活力低、耐 受pH范围窄
酶的分子工程
分子生物学水平，即用基因工程方法对 DNA进行分子改造，以获得化学结构 更为合理的酶蛋白
对天然酶分子进行改造，包括酶一级结 构中氨基酸置换、肽链切割、氨基酸侧 链修饰等
共价修饰
用可溶性大分子，如聚乙二醇、右旋糖苷、肝素等，通过共价键连 接于酶分子的表面，形成一层覆盖层。
例如：用聚乙二醇修饰超氧物歧化酶 ，不仅可以降低或消除酶的 抗原性，而且提高了抗蛋白酶的能力，延长了酶在体内的半衰期从 而提高了酶药效。
每分子核糖核酸酶与6.5分子的右旋糖酐结合，可以使酶活力提高 到原有酶活力的2.25倍；
酶分子修饰的条件
修饰反应尽可能在酶稳定条件下进行，并尽量不破坏酶 活性功能的必需基团，使修饰率高，同时酶的活力回收 高。 ◦ （1）pH与离子强度 pH决定了酶蛋白分子中反应基团的解离状态。由于 它们的解离状态不同，反应性能也不同。 ◦ （2）修饰反应的温度与时间 严格控制温度和时间可以减少以至消除一些非专一 性的修饰反应。 ◦ （3）反应体系中酶与修饰剂的比例
α-淀粉酶中的钙离子（Ca2+），谷氨酸脱氢酶中的锌离子 (Zn2+)，过氧化氢酶分子中的铁离子(Fe2+)，酰基氨基酸酶分子 中的锌离子（Zn2+）,超氧化物歧化酶分子中的铜、锌离子 (Cu2+,Zn2+)
若从酶分子中除去其所含的金属离子，酶往往会丧失其催化活 性。如果重新加入原有的金属离子，酶的催化活性可以恢复或 者部分恢复。若用另一种金属离子进行置换，则可使酶呈现出 不同的特性。有的可以使酶的活性降低甚至丧失，有的却可以 使酶的活力提高或者增加酶的稳定性。
酶的化学修饰定义
从广义讲，凡涉及共价或部分共价键的形成或破坏的转 变都可看作是酶的修饰
从狭义讲，酶的化学修饰则是指在较温和的条件下，以 可以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
酶分子修饰的意义
提高酶的活力 activity 增强酶的稳定性 stability 降低或消除酶的抗原性 immunological property 研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、金属离子
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修饰反应专一性的控制
试剂的选择 反应条件的选择 反应的专一性
修饰反应专一性的控制
试剂的选择：选择试剂在很大程度上要 依据修饰的目的。选择蛋白修饰应注意 问题包括：
1）修饰反应要完成到什么程度； 2）对个别氨基酸是否专一； 3）在反应条件下，修饰反应有没有限度； 4）修饰后蛋白的构象是否基本保持不变； 5）是否需要分离修饰后的衍生物； 6）反应是否需可逆； 7）是否适合于建立快速、方便的分析方法。
金属离子置换修饰的过程
a. 酶的分离纯化：首先将欲进行修饰的酶经过分离纯化，除去杂质，获 得具有一定纯度的酶液。 b. 除去原有的金属离子：在经过纯化的酶液中加入一定量的金属螯合剂， 如乙二胺四乙酸（EDTA）等，使酶分子中的金属离子与EDTA等形成螯合物。 通过透析、超滤、分子筛层析等方法，将EDTA-金属螯合物从酶液中除去。 此时，酶往往成为无活性状态。 c. 加入置换离子：于去离子的酶液中加入一定量的另一种金属离子，酶 蛋白与新加入的金属离子结合，除去多余的置换离子，就可以得到经过金属 离子置换后的酶。
反应条件的选择
不造成蛋白质的不可逆变性
有利于专一性修饰蛋白
4.3 酶分子的修饰方法
金属离子置换修饰, 大分子结合修饰(共价/非共价) 侧链基团修饰 肽链有限水解修饰 氨基酸置换修饰 酶分子的物理修饰
(1) 酶的金属离子置换修饰
把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子，使酶的特性和功 能发生改变的修饰方法称为金属离子置换修饰。
非共价修饰
使用一些能与酶非共价地相互作用而又能有效地保护酶的一些添加物， 如聚乙二醇、右旋糖苷等，它们既能通过氢键固定在酶分子表面，也 能通过氢键有效地与外部水相连，从而保护酶的活力。
一些添加物，如多元醇、多糖、多聚氨基酸、多胺等能通过调节酶的 微环Байду номын сангаас来保护酶的活力。
另一类添加物就是蛋白质。蛋白质分子之间相互作用时，其表面区域 内排除了水分子，因而增加了相互作用力，其稳定性也就增加了。
修饰剂的活化：作为修饰剂中含有的基团往往不能直接与酶分子的基团 进行反应而结合在一起。在使用之前一般需要经过活化，然后才可以与 酶分子的某侧链基团进行反应。
修饰：将带有活化基团的大分子修饰剂与经过分离纯化的酶液，以一定 的比例混合，在一定的温度、pH值等条件下反应一段时间，使修饰剂的 活化基团与酶分子的某侧链基团以共价键结合，对酶分子进行修饰。
每分子胰凝乳蛋白酶与11分子右旋糖酐结合，酶活力达到原有酶活 力的5.1倍
大分子修饰(共价)的过程
修饰剂的选择：大分子结合修饰采用的修饰剂是水溶性大分子。例如， 聚乙二醇（PEG）、右旋糖酐、蔗糖聚合物（Ficoll）、葡聚糖、环状糊精、 肝素、羧甲基纤维素、聚氨基酸等。要根据酶分子的结构和修饰剂的特 性选择适宜的水溶性大分子。
和各种物理因素对酶分子空间构象的影响 structure
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4.2 酶分子修饰的基本要求和条件
对酶分子进行修饰必须在修饰原理、修饰剂和反应条件的选 择以及酶学性质等方面都要有足够的了解。
◦ （1）酶的稳定性 热稳定性、酸碱稳定性、作用温度、pH、抑制剂等。
◦ （2）酶活性中心的状况 活性中心基团、辅因子等。其他如分子大小、性状、亚 基数等。