07 第八章 酶的人工模拟.ppt

第1页：第八章酶的人工模拟 章节目录

第八章 酶的人工模拟

• 第一节 模拟酶的理论基础和策略
• 第二节 模拟酶的分类和制备
• 第三节 印迹酶

第2页：第一节目录 模拟酶的理论基础和策略

第一节 模拟酶的理论基础和策略

• 一．模拟酶的概念
• 二．模拟酶的理论基础
• 三．设计要点

第3页：模拟酶的概念

一．模拟酶的概念

模拟酶的酶学基础：酶的作用机制为过渡态理论，并在简化的人工体系中研究识别、结合和催化。

第4页：模拟酶的理论基础：超分子化学

2．超分子化学

• 主-客体化学：主体和客体在结合部位的空间及电子排列的互补
• 超分子：该分子形成源于底物和受体的结合，这种结合基于非共价键相互作用，当接受体与络合离子或分子结合形成稳定的、具有稳定结构和性质的实体，即形成超分子
• 功能：分子识别、催化、选择性输出

第5页：模拟酶的设计要点：设计前

三．设计要点：设计前

• 酶活性中心-底物复合物的结构
• 酶的专一性及其同底物结合方式的能力
• 反应的动力学及各中间物的知识

第6页：模拟酶的设计要点：设计中

三．设计要点：设计中

• 为底物提供良好的微环境
• 催化基团必须相对于结合点尽可能同底物的功能团相接近
• 应具有足够的水溶性，并在接近生理条件下保持其催化活性

第7页：第一节结束

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第8页：第二节目录 模拟酶的分类和制备

第二节 模拟酶的分类和制备

• 一．根据Kirby分类法
• 二．按照模拟酶的属性
• 三．制备举例——水解酶的模拟
• 四．研究热点

第9页：根据Kirby分类法

一．根据Kirby分类法

• 单纯酶模型：化学方法通过天然酶活性的模拟来重建和改造酶活性
• 机理酶模型：通过对酶作用机制诸如识别、结合和过渡态稳定化的认识，来指导酶模型的设计和合成
• 单纯合成的酶样化合物：化学合成的具有酶样催化活性的简单分子

第10页：按照模拟酶的属性分类

二．按照模拟酶的属性

• 主-客体酶模型
• 胶束酶模型
• 肽酶
• 抗体酶
• 分子印迹酶模型
• 半合成酶

第11页：胶束酶模型

胶束酶模型：本页主体为胶束模拟酶的结构示意，具体组成与催化机理建议对照原图补充。

第12页：水解酶模拟：α-胰凝乳蛋白酶简介

三．制备举例——水解酶的模拟：1．α-胰凝乳蛋白酶简介：本页主体为酶结构与催化中心说明，具体氨基酸残基与催化三联体建议对照原图补充。

第13页：环糊精结构示意

2．环糊精结构示意：本页主体为环糊精疏水空腔结构图示，具体尺寸与修饰位点建议对照原图补充。

第14页：水解酶模型

水解酶模型：本页主体为环糊精水解酶模型的结构与催化示意，具体反应与速率数据建议对照原图补充。

第15页：模拟酶研究热点：环糊精体系

四．研究热点（CD分子）

• 原来：在CD的两面引入催化基团，通过柔性或刚性加冕引入疏水基团，改善CD的疏水结合和催化功能
• 现在：桥联环糊精和聚合环糊精，可得到双重或多重疏水结合作用和多重识别作用

第16页：第二节结束

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第17页：第三节目录 印迹酶

第三节 印迹酶

• 一．分子印迹技术概述
• 二．分子印迹酶

第18页：分子印迹的概念

1．分子印迹概念

制备对某一化合物具有选择性的聚合物的过程。

第19页：分子印迹技术的内容

2．分子印迹技术内容

• 选定印迹分子和功能单体，使二者发生互补反应
• 在印迹分子-单体复合物周围发生聚合反应
• 用抽提法从聚合物中除掉印迹分子

第20页：分子印迹酶

3．分子印迹酶

通过分子印迹技术可以产生类似于酶的活性中心的空腔，对底物产生有效的结合作用，并可以在结合部位的空腔内诱导产生催化基团，并与底物定向排列。

性质：遵循米氏方程，催化活力依赖反应速度常数。

第21页：表面分子印迹

三．表面分子印迹

• 1．无机物为载体的表面印迹
• 2．固体材料的表面修饰
• 3．蛋白质的表面印迹

第22页：蛋白质表面印迹示意

蛋白质表面印迹在聚合物涂层的硅石上的示意：本页主体为印迹流程与空腔结构图示，具体材料与步骤建议对照原图补充。

第23页：生物印迹

四．生物印迹

• 1．生物印迹：指以天然的生物材料，如蛋白质和糖类物质为骨架，在其上进行分子印迹而产生对印迹分子具有特异性识别空腔的过程
• 2．有机相生物印迹酶

第24页：非水相生物印迹酶制备示意

非水相生物印迹酶制备示意图：本页主体为制备流程图示，具体试剂与条件建议对照原图补充。

第25页：水相生物印迹酶

3．水相生物印迹酶：本页主体为水相印迹示意，具体条件与产物建议对照原图补充。

第26页：第三节结束

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