酶蛋白的稳定性和稳定化ppt课件.ppt

Chapter 4 Stability and Stabilizing of Enzyme第四章第四章 酶蛋白的稳定性和稳定化酶蛋白的稳定性和稳定化第一节第一节 前前 言言o 酶蛋白的稳定性酶蛋白的稳定性o 是指酶蛋白抵抗各种要素的影响，坚持其生物是指酶蛋白抵抗各种要素的影响，坚持其生物活力的才干酶特定的空间构造决议其生物活性，因活力的才干酶特定的空间构造决议其生物活性，因此稳定化的结果就是坚持其空间构造此稳定化的结果就是坚持其空间构造o 研讨酶蛋白的稳定性不仅对齐根底实际的研讨具有研讨酶蛋白的稳定性不仅对齐根底实际的研讨具有重要意义，对提高其操作和储存稳定性，扩展酶的运重要意义，对提高其操作和储存稳定性，扩展酶的运用范围具有艰苦的适用价值用范围具有艰苦的适用价值第二节第二节 酶蛋白的稳定性及其变性机理酶蛋白的稳定性及其变性机理1. 1. 金属离子、底物、辅因子和其他低分子量配体的金属离子、底物、辅因子和其他低分子量配体的结协作用；结协作用； 金属离子等经过与多肽链的结合稳定酶蛋金属离子等经过与多肽链的结合稳定酶蛋白的构象，添加酶蛋白的稳定性。

白的构象，添加酶蛋白的稳定性一、酶蛋白稳定性的分子缘由一、酶蛋白稳定性的分子缘由2.2.蛋白质蛋白质- -蛋白质和蛋白质蛋白质和蛋白质- -脂的作用脂的作用 酶蛋白在体内常与脂类或多糖构成复合物，酶蛋白在体内常与脂类或多糖构成复合物，添加酶蛋白的稳定性缘由是脂分子等结合到疏添加酶蛋白的稳定性缘由是脂分子等结合到疏水簇上，屏蔽了酶蛋白外表的疏水区域，防止疏水簇上，屏蔽了酶蛋白外表的疏水区域，防止疏水簇与溶剂的接触水簇与溶剂的接触3.3.盐桥和和氢键 酶蛋白分子中的蛋白分子中的盐桥对其构造的其构造的稳定性具有很定性具有很显著著的作用如：嗜的作用如：嗜热脂肪芽脂肪芽孢杆菌的甘油杆菌的甘油醛-3--3-磷酸脱磷酸脱氢酶与与来自兔子的嗜温脱来自兔子的嗜温脱氢酶的三的三维构造很构造很类似，但嗜似，但嗜热酶亚基基间有有盐桥，因此其，因此其变性温度和最适温度都比嗜温性温度和最适温度都比嗜温酶高高约20℃20℃ 氢键能能维持二持二级构造，但构造，但对酶蛋白蛋白稳定性影响定性影响不大。

不大4.4.二硫键二硫键 酶蛋白的分子内交联可提高其在溶液中酶蛋白的分子内交联可提高其在溶液中的稳定性酶蛋白中二硫键的构成，能显著添加的稳定性酶蛋白中二硫键的构成，能显著添加酶蛋白的稳定性酶蛋白的稳定性 Disulfide bond5.5.敏感氨基酸含量低敏感氨基酸含量低 酶蛋白的变性等反响容易发生在敏感的酶蛋白的变性等反响容易发生在敏感的氨基酸残基上，如活性部位的氨基酸被氧化是酶氨基酸残基上，如活性部位的氨基酸被氧化是酶蛋白失活最常见的景象在稳定的嗜热酶中不稳蛋白失活最常见的景象在稳定的嗜热酶中不稳定氨基酸的数目明显比相应的嗜温酶蛋白中低定氨基酸的数目明显比相应的嗜温酶蛋白中低 6.6.氨基酸残基的坚实装配氨基酸残基的坚实装配 酶蛋白的分子构造中有孔隙，通常这些酶蛋白的分子构造中有孔隙，通常这些孔隙被水分子所充溢极性的水分子经过布朗运孔隙被水分子所充溢。

极性的水分子经过布朗运动与蛋白质的疏水键接触会导致蛋白质不稳定动与蛋白质的疏水键接触会导致蛋白质不稳定假设酶蛋白的构造坚实，那么水分子从孔隙中被假设酶蛋白的构造坚实，那么水分子从孔隙中被除去，蛋白的稳定性也相应添加除去，蛋白的稳定性也相应添加  酶蛋白中非极性蛋白中非极性侧链约占其占其总体体积的一半，从的一半，从热力学上来力学上来说它它们与水的接触是不利的，由于与水的接触是不利的，由于围绕非极性基非极性基团的水分子，相的水分子，相对溶液中其他地方的水分溶液中其他地方的水分子来子来说更有序，构成一个封更有序，构成一个封锁构造，或称构造，或称为“笼形〞形〞构造水分子彼此之构造水分子彼此之间构成构成氢键，而且只是很脆弱，而且只是很脆弱地地结合在封合在封锁构造内的基构造内的基团上当发陌生水相互作陌生水相互作用用时，水分子，水分子陈列有序构成的列有序构成的“笼形〞构造被破坏，形〞构造被破坏，这部分水部分水进入自在水中，使水分子入自在水中，使水分子熵添加 7.7.疏水相互作用疏水相互作用 但最近但最近X射线结晶学方法证明，蛋白质非极性外表射线结晶学方法证明，蛋白质非极性外表上水分子的构造重排，能引起系统的熵值降低和蛋白上水分子的构造重排，能引起系统的熵值降低和蛋白质折叠形状的改动：蛋白质的非极性部分总是倾向于质折叠形状的改动：蛋白质的非极性部分总是倾向于使其不与水接触，并尽能够的隐藏在蛋白质球体内部，使其不与水接触，并尽能够的隐藏在蛋白质球体内部，从而添加蛋白质的稳定性。

从而添加蛋白质的稳定性 二、测定蛋白质稳定性的方法二、测定蛋白质稳定性的方法o熔化温度〔熔化温度〔TmTm，，酶蛋白蛋白变性伸展性伸展过程中的温度〕程中的温度〕o变性性剂浓度〔度〔50%50%伸展所需求的伸展所需求的变性性剂浓度〕度〕o自在能自在能变化〔化〔ΔGΔG〕〕o最大最大稳定性温度〔定性温度〔TsTs〕〕o相相对活力活力/%/%〔〔时间t t时保管的活力〕保管的活力〕o加速降解加速降解实验〔在〔在较高温度下加速高温度下加速酶失活速度〕失活速度〕〔〔1 1〕蛋白水解〕蛋白水解酶和自溶作用和自溶作用〔〔2 2〕聚〕聚协作用〔构象改作用〔构象改动、分子、分子间二硫二硫键的交的交换反响〕反响〕〔〔3 3〕极端〕极端pHpH〔〔远离等离等电点点时，，酶分子内一分子内一样电荷荷间的静的静电斥力斥力导致蛋白致蛋白质伸展〕伸展〕〔〔4 4〕氧化作用〔部分氨基酸〕氧化作用〔部分氨基酸侧链易氧化〕易氧化〕〔〔5 5〕外表活性〕外表活性剂和去和去污剂〔与〔与酶蛋白蛋白结合，合，导致疏水氨基酸残基暴露〕致疏水氨基酸残基暴露〕〔〔6 6〕〕变性性剂：： 高高浓度度盐〔〔结合合酶蛋白的蛋白的带电基基团与降低与降低酶蛋白周蛋白周围的水簇数目〕的水簇数目〕 有机溶有机溶剂〔改〔改动介介电常数、常数、夺水及使疏水基水及使疏水基团暴露〕暴露〕 金属离子〔螯合〕金属离子〔螯合〕 脲和和盐酸胍〔消除疏水相互作用及与酸胍〔消除疏水相互作用及与酶蛋白分子直接作用〕蛋白分子直接作用〕三、蛋白质不可逆失活的缘由和机理三、蛋白质不可逆失活的缘由和机理〔〔7 7〕重金属离子和〕重金属离子和巯基基试剂〔与〔与酶蛋白的某些基蛋白的某些基团反响〕反响〕〔〔8 8〕〕热〔构象改〔构象改动使其反响基使其反响基团和疏水区域暴露，并相互作用〕和疏水区域暴露，并相互作用〕〔〔9 9〕机械力：〕机械力： 振振动〔添加气〔添加气- -液界面的面液界面的面积，，酶蛋白分子在此界面上伸展蛋白分子在此界面上伸展导致疏水残基致疏水残基暴露而引起聚合〕暴露而引起聚合〕 剪切〔剪切力剪切〔剪切力导致疏水残基暴露而引起聚合〕致疏水残基暴露而引起聚合〕 超声波〔超声波〔产生气泡，气泡生气泡，气泡产活力械力与活力械力与热〕〕 压力〔力〔变性后聚合〕性后聚合〕〔〔1010〕冷〕冷冻和脱水〔和脱水〔酶分子分子浓缩过程中微程中微环境中境中pHpH和离子和离子强度的猛烈改度的猛烈改动、某、某些些键发生反响〕生反响〕〔〔1111〕〕辐射作用〔构成自在基引起射作用〔构成自在基引起酶蛋白一蛋白一级构造的共价改构造的共价改动、与水、与水辐射分解射分解副副产物反响〕物反响〕第三节第三节 酶蛋白的稳定化酶蛋白的稳定化一、固定化一、固定化二、非共价修饰二、非共价修饰三、化学修饰三、化学修饰四、蛋白质工程四、蛋白质工程。