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06 第六章 核酶和抗体酶.ppt

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本课件为酶工程课程第六章,先回顾Cech与Altman发现RNA催化功能并获得诺贝尔化学奖的历程,区分催化分子内反应的自我剪接型与自我剪切型核酶及催化分子间反应的核酶,并介绍核酶固定化与研究展望;继而讲解脱氧核酶的概念、手枪型二级结构、催化特性、动力学特征与三类生物学活性;最后系统阐述抗体酶的概念、与酶的差别、七类催化反应,以及诱导法、引入法与拷贝法三种制备途径及其研究展望。

第六章目录页,列出核酶、脱氧核酶与抗体酶三节内容
第一节目录页,列出核酶的发现、核酶的种类与研究进展与展望三部分
核酶发现说明页,指出Cech与Altman各自独立发现RNA具有催化功能并共获1989年诺贝尔化学奖
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第1页:第六章核酶和抗体酶 章节目录

第六章 核酶和抗体酶

  • 第一节 Ribozyme
  • 第二节 脱氧核酶
  • 第三节 抗体酶

第2页:第一节目录 Ribozyme

第一节 Ribozyme

  • 一、Ribozyme的发现
  • 二.Ribozyme的种类
  • 三.Ribozyme研究进展与展望

第3页:Ribozyme的发现

Ribozyme的发现
80年代初期,美国科罗拉多大学博尔德分校的Thomas Cech和美国耶鲁大学的Sidney Altman各自独立地发现RNA具有生物催化功能,从而改变了生物催化剂的传统概念。为此,T. Cech和S. Altman共同获得了1989年度诺贝尔化学奖。

注:源文件人名与术语分别作「Sidnery Altan」「生物催比剂」,此处按通行写法回正。

第4页:

第5页:Ribozyme的种类

二.Ribozyme的种类:自然界存在催化分子内反应(in cis,源文件作 incis)的ribozyme(自我剪接型和自我剪切型)和催化分子间反应(in trans)的ribozyme。

第6页:自我剪接ribozyme的分类

1.自我剪接ribozyme分类:自我剪接ribozyme可分为两类。

  • Ⅰ型IVS:均与四膜虫大核rRNA前体的IVS结构相似,催化自我剪接需鸟苷(或5′鸟苷酸)和Mg2+参与
  • Ⅱ型IVS:结构与四膜虫的不同,而与细胞核mRNA前体中的IVS相似;它催化自我剪接反应不需要鸟苷或鸟苷酸参与,但仍需Mg2+

第7页:自我剪切ribozyme的分类

2.自我剪切ribozyme的分类:自我剪切的RNA结构有锤头结构和发夹结构,其中尖头指出自我剪切的部位。自我剪接ribozyme包含剪切与连接两个步骤。

第8页:几种能进行自我剪切的RNA结构

几种能进行自我剪切的RNA结构:本页主体为二级结构图示,具体序列与剪切位点建议对照原图补充。

第9页:催化分子间反应的ribozyme

3.催化分子间反应的ribozyme的分类:如L-19IVS具有5种酶活性,可催化多种分子间反应。

第10页:Ribozyme研究进展与展望

三.Ribozyme研究进展与展望:对各种已知ribozyme结构与功能关系的研究,可找出其结构功能域和必需基团,据此可进行分子改造,以获得分子更小的、高效的ribozyme。

第11页:核酶研究热点

研究热点:从催化分子内反应的自我剪切ribozyme设计出催化分子间反应的ribozyme(本页附看图提示)。

第12页:Ribozyme的固定化

Ribozyme的固定化:Ribozyme的固定化已成功,将在医学、工业上获得应用。

意义:对各种RNA-蛋白质复合物酶的分离鉴定,对许多具有特别重要生物功能的RNA和蛋白质构成的颗粒体,在自然界将会发现更多的具有自我剪接或自我剪切的RNA分子和以非RNA为底物的ribozyme。

第13页:第一节内容小结

第一节结束(内容小结)

  • Ribozyme的发现:T. Cech和S. Altman
  • Ribozyme的种类:分子内(in cis)的ribozyme(自我剪接型和自我剪切型)、分子间(in trans)的ribozyme
  • Ribozyme研究进展与展望

第14页:第一节结束

第一节结束,点击返回。

第15页:脱氧核酶的概念

脱氧核酶(DNAzyme)
具有酶活性的DNA分子称为脱氧核酶。

第16页:脱氧核酶的结构

脱氧核酶的结构:Carmi等通过体外选择技术合成了一种依赖Ca2+的具有自我切割功能的手枪型二级结构脱氧核酶分子。

第17页:脱氧核酶的催化特性

三.脱氧核酶的催化特性

  • 1.效率高
  • 2.高度专一性
  • 3.活性依赖金属离子
  • 4.其它辅助因子

第18页:脱氧核酶的酶促反应动力学特征

四.酶促反应动力学特征

  • 1.pH值和温度对酶反应速率的影响
  • 2.激活剂
  • 3.酶浓度对酶反应速率的影响

第19页:脱氧核酶的生物学意义

五.生物学意义:三种脱氧核酶的活性:

  • 连接酶活性
  • 金属螯合酶活性
  • 磷酸酯酶活性

第20页:第二节内容小结

第二节结束(内容小结)

  • 概念、结构
  • 催化特性:效率高、高度专一性、活性依赖金属离子、辅助因子
  • 反应动力学特征:pH值和温度对酶反应速率的影响、激活剂、酶浓度对酶反应速率的影响
  • 生物学意义:连接酶活性、金属螯合酶活性、磷酸酯酶活性

第21页:第二节结束

第二节结束,点击返回。

第22页:抗体酶的概念

抗体酶(abzyme)
是一种具有催化功能的抗体分子,在其可变区赋予了酶的属性。

第23页:抗体酶概述:酶与抗体的差别

二.抗体酶概述:酶与抗体的差别——酶是能与反应过渡态选择结合的催化性物质,抗体是和基态分子结合的催化性物质。

第24页:抗体酶的催化反应:酰基转移反应

三.抗体酶的催化反应:1.酰基转移反应:本页主体为反应示意,具体底物与产物建议对照原图补充。

第25页:抗体酶的催化反应:重排反应

2.重排反应:本页主体为反应示意,具体底物与产物建议对照原图补充。

第26页:抗体酶的催化反应:氧化还原反应

3.氧化还原反应:本页主体为反应示意,具体底物与产物建议对照原图补充。

第27页:抗体酶的催化反应:金属螯合反应

4.金属螯合反应:本页主体为反应示意,具体金属离子与配体建议对照原图补充。

第28页:抗体酶的催化反应:磷酸酯水解反应

5.磷酸酯水解反应:本页主体为反应示意,具体底物与产物建议对照原图补充。

第29页:抗体酶的催化反应:磷酸酯闭环反应

6.磷酸酯闭环反应:本页主体为反应示意,具体底物与产物建议对照原图补充。

第30页:抗体酶的催化反应:光诱导的光聚合反应

7.光诱导反应 a:光聚合反应(二聚作用):本页主体为反应示意,具体条件建议对照原图补充。

第31页:抗体酶的催化反应:光裂解反应

b.光裂解反应:本页主体为反应示意,具体底物与产物建议对照原图补充。

第32页:诱导法制备抗体酶

i.诱导法
即用设计好的半抗原,通过间隔链与载体蛋白(例如牛血清白蛋白等)偶联制成抗原,然后采用标准的单克隆抗体来制备、分离、筛选抗体酶。

第33页:利用过渡态类似物制备抗体示意图

利用过渡态类似物制备抗体示意图:本页主体为制备流程示意,具体步骤标注建议对照原图补充。

第34页:引入法制备抗体酶

ii.引入法
将催化基团或辅助因子引入到抗体的抗原结合部位,可采用选择性化学修饰方法,亦可利用蛋白质工程和基因工程技术。

第35页:引入法示意

引入法(图示):本页主体为引入方式示意,具体基团与位点建议对照原图补充。

第36页:引入法举例

引入法举例:本页主体为具体实例图示,所用抗体与引入基团建议对照原图补充。

第37页:拷贝法制备抗体酶

iii.拷贝法
用酶作为抗原免疫动物得到抗酶的抗体,再将此抗体免疫动物并进行单克隆化,获得单克隆的抗抗体;对抗抗体进行筛选,应获得具有原来酶活性的抗体酶。

缺点:具有一定的盲目性和偶然性,并且不能产生新酶。

第38页:拷贝法示意

拷贝法示意:本页主体为免疫与筛选流程示意,具体步骤建议对照原图补充。

第39页:抗体酶的研究展望

五.研究展望

  • 1.研究酶作用机理,获得蛋白质结构与功能间关系的一般规律
  • 2.获得一类新型的蛋白酶
  • 3.催化天然酶不能催化的反应

第40页:第三节内容小结

第三节结束(内容小结)

  • 抗体酶的催化反应:酰基转移反应、重排反应、氧化还原反应、金属螯合反应、磷酸酯水解反应、磷酸酯闭环反应、光诱导反应(光聚合反应、光裂解反应)
  • 制备方法:诱导法、引入法、拷贝法

第41页:第三节结束

第三节结束,点击返回。

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