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抗体酶的研究进展

抗体酶的研究进展
抗体酶的研究进展

抗体酶的研究进展

陈苏婷

(中国药科大学药学院药物化学专业南京市童家巷24号210009)

sutingchen@https://www.wendangku.net/doc/db11057443.html,

摘要

抗体酶是具有催化性质的抗体,它同时具备抗体和酶的特征,可催化多种化学反应,如酰基转移、酯水解、酰胺水解、重排反应、光诱导反应、氧化还原分应、金属螯合反应等。用人工方法合成的抗体酶,可作为研究酶作用机理的有力工具,用于催化大量天然酶不能催化的立体专一性反应,更为开发具有高度选择性的药物指明了方向。本文对抗体酶的研究开发思路和历史、催化反应类型、制备方法及发展前景作了综述。

关键词抗体酶过渡态类似物催化反应

抗体酶是具有催化性质的抗体。1986年,Lerner和Schultz [1] 同时在美国《Science》周刊上发表了他们各自独立领导的研究组对抗体酶的研究报告,并将之命名为Abzyme。Abzyme本质为免疫球蛋白(Ig),只是在易变区被赋予了酶的属性,故又被称为催化抗体

-4 -14

(Catalytic antibody)。抗体有极高的亲和力,解离常数在10 ~10 mol/L,这与酶相似,但无催化活力。酶的催化机制在于它能结合底物产生过渡态,降低能垒,改变化学反应的速度。抗体酶同时具备了抗体和酶的特征,应用前景十分广阔。

一、 抗体酶设计的研究思路及历史过程

1946年,Pauling用过渡态理论阐明了酶催化的实质,即酶之所以具有催化活力是因为它能特异性结合并稳定化学反应的过渡态(底物激态),从而降低反应能级。他指出,酶通过某种方式与高能、短寿命的过渡态结合而起催化作用。这个过渡态构型中某些键在形成,另

-10-12

一些键在断裂,存在时间极短,半衰期约为10 ~10 s,实际中极难捕获。同时,Pauling 又指出酶和抗体的根本不同在于前者选择性的结合一个化学反应的过渡态,而抗体则是结合一个基态分子。

既然过渡态分子难以捕获,而过渡态类似物是能够模拟一个酶催化反应过渡态的结构的稳定物质,于是人们就设想,只要寻找到与反应中决定性步骤的相应酶紧密结合的酶竞争性抑制剂,就等于发现了过渡态类似物;还有一种思路,就是这种类似物也能根据化学反应机制推测设计出来。然后,以过渡态类似物为半抗原,利用哺乳动物的免疫系统,诱导与其互补构象的抗体产生,这种抗体即具有催化活性——这就是1969年Jencks提出的,他发展了Pauling的理论;接着,Kohler和Milstein于1975年发明了具有历史意义的单克隆技术,使抗体酶的生产成为可能。

1984年Lerner进一步推测:以过渡态类似物作为半抗原,则其诱发出的抗体即与该类似物有着互补的构象,这种抗体与底物结合后,即可诱导底物进入过渡态构象,从而引起催化作用。根据这个猜想Lerner和P.C.Schultz分别领导各自的研究小组独立地证明了:针对羧酸酯水解的过渡态类似物产生的抗体,能催化相应的羧酸酯和碳酸酯的水解反应。1986年美国《Science》杂志同时发表了他们的发现,并将这类具有催化能力的免疫球蛋白称为抗体酶或催化抗体。

二、 抗体酶催化的反应

抗体酶可催化多种化学反应,包括酰基转移、酯水解、酰胺水解、重排反应、光诱导反

应、氧化还原分应、金属螯合反应等。[2]

1、酰基转移反应

生物体内蛋白质合成是一个复杂的过程。氨基酸在掺入肽链之前必须进行活化以获得额

外的能量,这一活化过程即是酰基转移反应。1986年,Tramonatano等研制成功首例酰基转

移酶抗体。目前,该抗体酶的研制已接近实用阶段。Jacolson等设计了一个中性磷酸二酯作

为反应过渡态的稳定类似物,得到的单克隆抗体可以催化带丙氨酰酯的胸腺嘧啶3’-OH基

4 -1 8 团的氨酰化反应,反应速度为5.4×10 (mol/ L )?min ,比无催化反应的速度提高了10 倍。这使新型tRNA的合成工作获得突破性进展。

2、水解反应

目前,抗体酶能够催化生物体内两类水解反应:酯水解和酰胺水解。

2.1、磷酸酯水解反应

磷酸酯键是自然界最稳定的键之一,它的水解是对抗体酶的挑战。Janda等利用稳定的

五配位氧代铼络合物A模拟RNA水解时形成的环形氧代正膦中间物,产生了一种单抗G12,

-3 -1

可以催化水解磷酸二酯键。它的催化速度常数(K cat)=1.53×10 s , 米氏常数(K m)=240μmol/L。

2.2、酰胺水解反应

蛋白质的水解均属于酰胺水解。B.L.Iverson等用CoⅢ—三乙烯酰胺—肽复合物作为半

抗原,得到能特异性的切割Gly-Phe之间肽键的抗体酶。这意味着,随心所欲的切割肽段成

为可能,蛋白质一级结构的测定将会变得十分简单。

3、重排反应

Claisen重排是有机化合物异构化的一种重要形式,生物体内一些化合物在光照下会发

生Claisen重排。Jackson等研制的分支酸异构化抗体酶表现出高度的立体专一性,只能催化

以(-)—分支酸为底物的反应,而对(+)—分支酸无作用, 其活化熵接近于零。这一研究

表明抗体可以诱导底物的构象,呈现有利于重排的状态。

Katherine等发现抗体酶1F7具有分支酸异构化催化活性,于是将该抗体的编码基因克隆,在缺乏分支酸异构酶的Saccharromyces cerevisiae 菌株中扩增表达,产生催化效率60%~70%的抗体酶。这一表达系统的成功研制使得运用基因工程手段对第一代抗体酶进行

改造成为可能。

4、光诱导反应

光诱导反应包括光聚合反应和光裂解反应。这两类反应在植物体内显得尤为重要。DNA

的修复也涉及到光诱导反应,Cochran对胸腺嘧啶二聚体光解进行研究,发现天然光复活酶

的活性中心是色氨酸,由此找到相应的抗体酶IgG15F1—3B1,此抗体的转换数(T.N.)和光

复活酶相近。Balan研究了光聚合反应的抗体酶,通过诱导法,得到的抗体酶催化效率虽不高,但也使反应速度提高了2.5倍。

5、氧化还原反应

氧化还原反应在生物体内十分广泛,主要是呼吸链的一系列反应。在溶液中,氧化态黄

素与还原态黄素的电位差是206mV。Shokat认为可以根据氧化态和还原态在形状上的不同(氧化态为平面状,还原态为曲面状)构制能与氧化态结合的抗体,通过特异性结合,使氧

化态稳定,从而使标准还原电位差扩大。据此设想,Shokat制得了对氧化态K m=8mmol/L,

对还原态K m=300nmol/L的抗体,使标准电位差变为-342mV,由此,黄素还原态的还原范

围相应扩大,一些原来无法按其还原的物质(即标准还原电位差大于抗体酶催化的黄素标准

还原电位差)得以还原。这意味着抗体酶可以使热力学上原来无法进行的氧还反应得以进行。

6、金属螯合反应

金属螯合反应对于辅酶、辅因子和酶的结合来说意义重大。P.G.Schultz等用N-甲基卟啉

2+

2+ 2+

诱导产生的抗体可以催化平面状卟啉的金属螯合反应,例如,它不仅可以催化Zn 和卟啉的螯合,还可以催化 Co 、Mn 和卟啉的螯合。如果以原卟啉Ⅸ或次卟啉Ⅸ作为底物则不表现催化活性,说明该抗体酶对其中某些金属卟啉具有很高的亲和力。由此,人们可以研制抗体—血红素复合物为催化剂催化氧化还原反应和电子传递反应。

7、 磺酸酯闭环反应

Lerner 等人用脒基离子化合物作为半抗原产生的抗体酶(17G8)可以催化磺酸酯化合物的闭环反应。

三、 抗体酶的制备方法

制备抗体酶的方法有拷贝法、引入法、诱导法、化学修饰法和基因工程法等,这里重点介绍前三种。

1、 拷贝法

拷贝法主要根据抗体生成过程中抗原-抗体互补性来设计的。该法操作步骤简单,对于

来源紧张的酶来说可用生产单克隆抗体的方法来大量生产,不足之处是这类抗体酶需要筛

已知酶(抗原)

2、 引入法

此法借助基因工程和蛋白质工程方法将催化基因引入到已有底物结合能力的抗体的抗原结合位点上。具体来说,可以采用寡核苷酸定点诱变技术将特定的氨基酸残基引入抗原结合部位使其获得催化功能,也可以采用选择性化学修饰的方法将人工合成的或天然存在的催化基因引入到抗原结合部位。例如:P.G.Schultz 等人使用可裂解亲和标记物将巯基的柄状亲和基团引入到抗2,4—二硝基苯酚(DNP)的单抗MOPC315的抗原结合位点,得到的抗体

酶对含有DNP

与香豆素的羧酸酯的水解反应催化效率高二硫苏糖醇6×10 倍。

单克隆的抗抗体 4 3、 诱导法

本法即用设计好的半抗原,通过间隔链与载体蛋白(如牛血清白蛋白等)偶联制成抗原,然后采用标准的单克隆技术制备、分离、筛选抗体酶。其中的半抗原也就是过渡态类似物。它是根据推测设计的,毕竟一般反应的过渡也只是理论推测,未在结构上予以阐明。过程如

偶联体(抗原)

抗体酶 四、 抗体酶的发展前景[3]

1、抗体酶的利用价值

从抗体酶的实践看出,抗体酶是研究酶作用机理的有力工具。酶抑制剂的研究支持了Pauling 过渡态理论,但它只能提供作用过程中结合专一性的信息,不能给出结合后发生催化反应以及结合与催化之间的关系。抗体酶实验则弥补了这一缺陷。

除了基础理论研究的价值,抗体酶的应用前景也令人鼓舞。Lerner 指出,若将催化水解反应的抗体酶研究深入下去,极有可能得到一种新型蛋白酶,这种抗体酶在医学上可用来专一破坏病毒蛋白质及清除体内“垃圾”。Lerner 还提到,将具有立体专一性的抗体酶应用

于制药工业,将有助于解决对映体拆分的难题。随着制备抗体酶新方法的不断发展,抗体酶的催化反应的范围将进一步拓宽特别是对那些天然酶不能催化的反应,则可研制抗体酶来进行催化。

其次,抗体酶的研究,为人们提供了一条合理途径去设计适合于市场需要的蛋白质,即人为地设计制作酶。这是酶工程的一个全新领域。例如:利用动物免疫系统产生抗体的高度专一性,可以得到一系列高度专一性的抗体酶,成为针对性强、药效高的药物,于是生产高纯度立体专一性的药物成为现实。又如:以某个生化反应的过渡态类似物来诱导免疫反应,产生特定抗体酶,以治疗某种酶先天性缺陷的遗传病。

抗体酶还可有选择地使病毒外壳蛋白的肽键裂解,从而防止病毒与靶细胞结合。另外,抗体酶的固定化已获得成功,将大大地推进工业化进程。

2、存在的问题

尽管抗体酶研究取得了很大进展,离开实际应用仍有一段距离。首先是催化效率问题:目前所得的大部分催化抗体的反应速度加强只能是中等水平的,比酶催化低2—3个数量级;因此,如何提高抗体酶的催化效率是个挑战。其次是筛选问题:目前的筛选方法只能筛选库中有用抗体的一小部分;一般是通过对半抗原结合力的大小来筛选的,而不是通过催化活性来筛选,可是对半抗原亲和力最大的不一定是最好的催化抗体——相信正在开发的catELISA法能够解决这一问题。还有抗体酶专一性、底物抑制、催化基团最适装配等问题都亟待人们去攻克。

抗体酶是抗体与酶结合的产物,它的发展有赖于抗体与酶的结构的深入研究,特别是对酶作用机制的深入研究——这一方面还有待人们努力。

参考文献

1、 陈龙 抗体酶简介 《生物学通报》1996年第4期

2、 高翔 抗体酶的研究进展 《生命的化学》,1994 14(1):6-9;

3、 袁勤生 《现代酶学》 华东理工大学出版社

Development of Research on Abzyme

Suting Chen

(China Pharmaceutical University, Nanjing Tongjia Xiang No.24, email:sutingchen@https://www.wendangku.net/doc/db11057443.html,) Abstract

Abzyme,as both an antibody and an enzyme,is a kind of antibody used as catalysts,which catalyses many chemical reactions,e.g. acyl group transfer,ester hydrolysis,amide hydrolysis,rearrangement reaction,photoinduction reaction,oxidation and reduction ,metal chelated reaction. Produced by manual synthetic methods,abzyme proves to be a powerful tool for studying the acting mechanism of enzymes,catalysing a number of stereospecific reactions in which many natural enzymes fail to function,and further more,directing a promising way for developing drugs of highly selectivity. This paper comprehensively discusses such topics as the research ideas and history of abzyme,the different types of reactions in which abzyme acts as a catalyst,preparation for abzyme and its foreground of development.

Keywords Abzyme Transitional-stated analog Catalyzing reaction

人教版高中生物选修一专题四《酶的研究与应用》知识点归纳

专题四酶的研究与应用 探讨加酶洗衣粉的洗剂效果 一、实验原理 1.加酶洗衣粉是指含有酶制剂的洗衣粉,目前常用的酶制剂有四类:蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶,其中,应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。 2.碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有的大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽,使污迹从衣物上脱落。脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶也能分别将大分子的脂肪、淀粉和纤维素水解为小分子物质,使洗衣粉具有更好的去污能力。 3.在本课题中,我们主要探究有关加酶洗衣粉的三个问题: 一是普通洗衣粉和加酶洗衣粉对衣物污渍的洗涤效果有什么不同; 二是在什么温度下使用加酶洗衣粉效果最好。 三是添加不同种类的酶的的洗衣粉,其洗剂效果有哪些区别。 二、实验步骤 1.探究用加酶洗衣粉与普通洗衣粉洗涤的效果的不同 ①在2个编号的烧杯里,分别注入500mL清水。 ②取2块大小相等的白棉布,用滴管在每块白布上分别滴上等量的墨水,分别放入烧杯里,用玻璃棒搅拌。 ③将2个烧杯分别放入同等温度的温水中,保温5分钟。 ④称取5克加酶洗衣粉和5克普通洗衣粉2份,分别放入2个烧杯中,用玻璃棒均匀搅拌。保温10分钟。 ⑤观察并记录2个烧杯中的洗涤效果 2.探究用加酶洗衣粉洗涤的最佳温度条件 ①在3个编号的烧杯里,分别注入500mL清水。 ②取3块大小相等的白棉布,用滴管在每块白布上分别滴上一滴食用油、鸡血、牛奶,分别放入烧杯里,用玻璃棒搅拌。 ③将3个烧杯分别放入50摄氏度的热水、沸水和冰块中,保温5分钟。 ④称取5克加酶洗衣粉3份,分别放入3个烧杯中,用玻璃棒均匀搅拌。保温10分钟。 ⑤观察并记录3个烧杯中的洗涤效果。 3.探究不同种类的加酶洗衣粉洗涤的效果 污染物蛋白酶洗衣粉脂肪酶洗衣粉复合酶洗衣粉普通洗衣粉 油渍 汗渍 血渍 观察并记录四种洗衣粉分别洗涤三种污染的洗涤效果。 三、注意事项 1.变量的分析和控制 影响加酶洗衣粉洗涤效果的因素有水温、水量、水质、洗衣粉的用量,衣物的质料、大小及浸泡时间和洗涤的时间等。在这些因素中,水温是我们要研究的对象,而其他因素应在实验中保持不变。选择什么样的水温进行实验需要实验者根据当地一年中的实际气温变化来确定水温,通常情况下,冬季、春季、秋季和夏季可分别选取5 ℃、15 ℃、25 ℃和35 ℃的水温,因为这4个水温是比较符合实际情况的,对现实也有指导意义。 2.洗涤方式和材料的选择。

食品酶工程论文

湖南农业大学课程论文 学院:食品科技学院班级:XXXX级食科3班姓名: X X X 学号:XXXXXXXXXXXX 课程论文题目:淀粉酶在食品行业的用途 课程名称:食品酶工程 评阅成绩: 评阅意见: 成绩评定教师签名: 日期:年月日

淀粉酶在食品行业的应用 学生:X X X (食品科技学院XXXX级食科3班,学号XXXXXXXXXXXXX) 摘要:酶工程是现代生物工程的一个分支,是当今最具有发展前景的学科之一。酶工程工业在我国起步虽晚,但发展很快,从六十年代中期起步,至今短短的三十多年,已初步建成了完整的酶工业,产品已被广泛用于味精、淀粉糖、酿造、啤酒、食品、纺织、洗涤剂、有机酸以及医药等行业。酶制剂的应用,促进了这些行业的发展,反过来人们也逐步认识了酶制剂,促进了酶工业自身的发展。 淀粉酶为重要的酶制剂,是酶制剂中用途最广、用量最大的一种。在食品加工工业中,它用于面包生产中的面团改良;啤酒生产中供糖化及分解未分解的淀粉;婴幼儿食品中用于谷类原料的预处理;酒精生产中用于糖化和分解淀粉;果汁加工中用于淀粉的分解和提高过滤速度。还广泛用于糖浆制造、饴糖生产、蔬菜加工、粉状糊精生产、葡萄糖制造业中。在医药工业可用作辅助消化药。另外,还可用于纺织印染工业。 关键词:淀粉酶食品应用 一、淀粉酶在焙烤食品中的应用 随着人民生活水平的日益提高和食品工业的不断发展,人们对面粉的品种和品质提出了愈来愈高的要求。面粉生产企业为适应市场新的需求,近年来陆续开发生产了各类专用面粉,在生产面包、馒头等制作发酵食品的专用面粉时,除面粉的面筋、灰分、粗细度、粉质曲线稳定时间等常规质量指标外,面粉工作者越来越关注面粉的α—淀粉酶活性。理论与实践表明:面粉的α—淀粉酶活性,直接影响到面粉的发酵力和发酵食品的质量,特别是低糖主食面包。一般情况下,正常季节收获的小麦加工的面粉中α—淀粉酶的含量普遍不足,国外面粉生产企业通常的做法是在生产这类面粉时,添加麦芽粉或真菌α—淀粉酶,用来提高面粉中α—淀粉酶的活性,以改善和提高发酵食品的质量。 麦芽粉是在适当的温度和水分下使大麦或小麦发芽、干燥后加工成粉。其酶活性较低,添加量为面粉的0.2~0.4%,因粘性较大,在实际应用中混合均匀较为困难。而真菌α—淀粉酶是一种高浓度、高活性、易流动的粉末,其酶活性为

抗体技术研究进展_人源抗体技术

第33卷第5期暨南大学学报(自然科学版) Vol.33No.52012年10月 Journal of Jinan University (Natural Science ) Oct.2012 [收稿日期]2012-03-26 [基金项目]国家自然科学基金项目(81202449);广东省科技计划项目(201213010300016)[作者简介]向军俭(1952-),男,教授,研究方向:抗体技术与应用 抗体技术研究进展(1):人源抗体技术 向军俭,童吉宇,王 宏 (广东省分子免疫与抗体工程重点实验室;暨南大学抗体工程研究中心,广东广州510632) [摘 要]100年来,抗体的发现为人类疾病诊断、治疗和有害物质的分析检测发挥了巨大的作用.特别是1975年 发明了单克隆抗体技术以及1986年发明基因工程抗体技术,为研制特异性高、大量均一并大量生产抗体成为了现实,也使嵌合抗体、全人源抗体造福人类并产生巨大的经济效益.为了克服鼠源性单抗可诱发人抗鼠抗体(HA-MA ),通过嵌合抗体、改构抗体、小分子抗体等技术和改良抗体与抗原结合的特异性,已成为抗体技术研究的主要发展方向,本文主要就抗体人源化及抗体分子小型化,抗体功能复合化两个部分的进展进行综述.[关键词]抗体; 人源化抗体; 基因工程抗体; 抗体库技术; 小分子抗体 [中图分类号]R392.11 [文献标志码]A [文章编号]1000-9965(2012)05-0524-07 Recent advances in antibody technique (1):Humanized antibody technique XIANG Jun-jian ,TONG Ji-yu ,WANG Hong (Guangdong province Key laboratory of Molecule Immunology and Antibody Engineering ,Jinan University ,Guangzhou 510632,China ) [Abstract ]In the past 100years ,antibody has played a significant role in human disease diagnosis and treatment and the analysis of detrimental substances.Especially ,the inventions of both monoclonal antibody technique in 1975and genetic engineering technique in 1986,on one hand ,have made it possi-ble for producing abundant antibodies of high specificity and homogeneity ,on the other hand ,help chim-eric antibody and fully human antibody bring benefit to human beings.To overcome the problem that mu-rine monoclonal antibody may induce HAMA ,technologies such as chimeric antibody ,reshaping antibod-y ,small-molecule antibody and improvements of the specificity between antibody and antigen have be-come the main trend when developing antibody technique.This review gives an overview on antibody hu-manization ,small-molecule antibody and composite function of antibody.[Key words ]antibody ;humanization antibody ;genetic engineering antibody ; antibody library technique ;small-molecule antibody 19世纪末抗体首次被发现,其后很长一段时间内人们都以抗原免疫动物获得抗血清(多克隆抗 体).1975年, K hler 和Milstein 建立了B 淋巴细胞杂交瘤技术,为大量生产均一、特异性强的单克隆抗体提供了技术支持并使免疫学发生一场革命,有力 地促进诊断与治疗性抗体的发展.然而由于单克隆 抗体大部分为鼠源性抗体,在临床治疗中可在人体 内可诱发人抗鼠抗体(HAMA )[1] ,限制了单克隆抗体在临床治疗中的应用.随着基因工程技术的发展和对各类抗体结构和氨基酸序列、及其变异种属和

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单克隆抗体药物研究新进展 单克隆抗体药物,俗称“生物导弹”,是一种具备疾病治疗靶向性治疗的药物,该种药物针对一些对应疾病的治疗具备极强的治疗针对性,往往可以取得较为有效的治疗效果,其整体所占市场份额也比较大。该领域的药品已经慢慢成为一种治疗疾病的主流药物,随着相关研究人员的不断研究推进,其整体呈现一种不断拓宽化的发展。本文从单克隆抗体药物整体的市场情况、靶点及技术三个方面进行全面的研究探索。 标签:治疗性抗体;上市抗体药物;靶点;技术综述 抗体药物的第一次应用是于十九世纪,采用血清疗法针对患者进行相关治疗,在这个阶段人们对抗体药物的认知停留在使用有效的阶段;随着医疗实力的不断发展,直到1975年杂交瘤技术之后,才逐步实现了抗体的更为全面的认知及大规模量产的过程。现阶段随着社会的不断发展,疾病种类也越来越多,治疗起来也越来越麻烦,在这样一种大的背景下,单克隆抗体药物的全面研究和使用,有效的帮助患者进行疾病的靶向治疗和恢复。 一、抗体药物的市场情况 抗体药无是一种具备靶向性,能实现与靶抗原特异性结合来实现对疾病针对性治疗的药物,该种药物在进行使用的过程中,对患者的病症能做到针对性的治疗,具备治疗过程中的安全性治疗及快速准确性治疗。该种药物常常作用与一些恶性肿瘤及免疫性疾病的治疗。因为这些疾病都具备一定的治疗难度,故此药物的出现,可以有效的实现对症治疗,帮助患者进行相关疾病的缓解,因为这样的一种原因,导致在进行相关应用的过程中,该种药物得到了巨大的发展[1]。现阶段,单克隆抗体药物已经成为一种在市场上占据巨大份额的药物,其具备巨大的经济效益,同时帮助患者进行各种疾病的治疗和恢复,其整体已经成为针对疾病进行治疗的有效思路及理论。针对该种药物的扩展,主要是针对一些靶向性进行全面的研究,研究出新的靶点,制造出更多针对更多病症的单克隆抗体药物。 二、靶点研究进展 单克隆抗体药物具备一对一的治疗针对性,其靶点的把控是针对疾病治疗的重要点。世界范围之内,针对新靶点的研究如火如荼。针对热点靶点的研究,主要通过分析世界范围内患者的病症及发病几率进行全面的分类研究,研究出一些有效且具备普遍性的靶点,全面促进单克隆抗体药物的研究和发展。其现阶段世界主要研究靶点分以下几类。 (一)PD-1、PD-L1 PD-1是一种存在于T细胞表面的免疫抑制跨膜蛋白,主要针对癌症进行相关治疗,其主要作用有两点:1.针对慢性感染炎症进行相关限制;2.针对癌症中

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酶工程技术论文酶工程技术 发达国家所掌握的酶工程技术比较熟练,近些年来人们加快了对新酶源的开发,使功能性食品添加剂得到了迅速的发展。下面小编给大家分享一些酶工程技术论文,大家快来跟小编一起欣赏吧。酶工程技术论文篇一 酶工程技术在食品添加剂生产中的应用 摘要:近些年来,由于固定化细胞技术、固定化酶反应器的推广与使用,使得食品新产品得到了开发,食品的品种数量与质量都得到了明显的提高,这为食品工业带来了巨大的经济效益。本文就酶工程技术在食品添加剂中的应用情况作进一步的说明。 关键词:酶工程食品添加剂 引言 利用酶和细胞或者是细胞器所具有的催化功能为人类提供服务,生产所需产品的技术统称为酶工程技术。作为生物工程的一个重要组成部分,酶工程技术被广泛地应用在食品添加剂的生产中。 一、开发新的酶源 发达国家所掌握的酶工程技术比较熟练,近些年来人们加快了对新酶源的开发,使功能性食品添加剂得到了迅速的发展。我国对于这方面的研究起步比较晚,但是随着近几年的探究与摸索也取得了明显的进步。比如说,华南理工大学利用微生物发酵的技术可以产生一种特定的酶,这种酶具有很强的催化的作用,它可以进行两步酶法催化分子果糖转移反应而产生低聚果糖,这是一项巨大的突破;其次比较有名的就是江苏化工学院自制出了选择性优良以及非常廉价的糖化酶和胰淀粉酶,它们经过一系列的催化作用可以生产出低糖度、低热量、高粘度且不会被微生物发酵的麦芽糖醇。 脂肪酶是大家比较熟悉的一种水解酶,它是一种只能在异相系统或者不溶性系统的油-水界面上来进行水解的酶。但是由于脂肪酶的不稳定性、酶的来源较少、提纯比较困难的种种原因使得它长期以来得不到充足的发展。但是近年来随着细胞工程、固定化技术以及基因工程的兴起,人们逐渐解开了脂肪酶的神秘面纱,对于脂肪酶的研究也取得了飞跃式的发展,其中甘油胆汁及其衍生物在食品行业中是应用最广泛的,它改善了食品工业中面包的质量与口感,它可以诱导或快速形成巧克力面包的香味,为国内外食品的发展奠定了良好的基础。 二、固定化酶技术与细胞技术的发展 通常所谓的固定化技术就是通过一系列的物理或者化学的方法将酶或者是细胞固定在水溶性或者是非水溶性的膜状、颗粒状、管状的载体上,在这样的情况下能明显的提高酶对热度以及对酸碱度的稳定性;而且利用固定化技术在连续反应的过程中不会造成流失的现象,利用非常简单的方法就可以进行回收再生,为生产的可持续化、节约能耗、降低生产成本提供了技术上的支持。早在70年代,中国科学院生物研究所就对固定化酶或者固定化细胞技术开始了长时间的研究,现在许多的科研单位、高等学校和大型企业已经掌握了固定化酶技术,并取得了明显的效果,现在固定化酶和细胞技术已经广泛地应用于食品添加剂中。 固定化酶技术在甜味剂的生产中采用固定化葡萄糖异构酶在生物反应器中的连续生产,可以制造出葡萄糖浆,这项技术在整个的酶工程工业生产中是最成功的,同时也是应用范围最广的;利用酶技术方法可以将便宜的无水马来酸制作成酒石酸,现在的市场上几乎都是运用这种方法来生产酒石酸,因为它具有操作过程简单、酒石酸纯度高、经济效益高的特点。利用固定化酶和细胞技术还可以生产营养强化剂,营养强化剂主要包括氨基酸、维生素和一些微量的元素,L-天门冬安是最早应用固定化细胞在工业上大规模生产的氨基酸,这项技术随着时间的推移以及科学界的研究已经使它得到了充足的发展,它可以连续数周进行生产,这种方法转化效率极高,对生成的产物易分离,同时产物的纯度也很高。

抗体酶的研究及其应用

抗体酶的研究及其应用 郝文杰生物化学与分子生物学 201421191526 摘要:抗体酶又称催化性抗体,是具有催化活性的免疫球蛋白,在其可变区赋予了酶的属性,是抗体的高度选择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物,它可促进许多用普通化学方法很难完成,或者天然酶尚未能催化的新奇转变,特别是自然界不存在的高效催化剂,对生物学、化学和医学等多种学科有重要的理论意义和实用价值。本文就催化抗体的结构、性质、产生方法、筛选方法、酶学特征及应用进行了综述。 关键词:抗体酶;催化;高度选择性;催化剂;实用价值;结构 抗体酶是具有催化性质的抗体。从1883年Payen和Personz发现第一个酶以来,自从1986年Schultz和Lerner首次证实由过渡态类似物为半抗原,通过杂交瘤技术产生的抗体具有类似酶的催化活性以来,直至20世纪80年代初期,整整一个半世纪,发现的酶已经超过了4000种[1]。1986年,Schultz和Lerner 同时在《Science》周刊上发表了他们各自独立领导的研究组对抗体酶的研究报告,并将之命名为Abzyme。Abzyme本质为免疫球蛋白(Ig),只是在易变区被赋予了酶的属性,故又被称为催化抗体。酶的催化机制在于它能结合底物产生过渡态,降低能垒,改变化学反应的速度。抗体酶显示出在许多领域的潜在应用价值,包括许多困难和能量不利的有机合成反应,前药设计,临床治疗,材料科学等多个方面。抗体酶这种兼具抗体和酶的性质的崭新物质,它集生物学、免疫学、化学于一身,它的发现打破了只有天然酶才有的分子识别和加速催化反应的传统观念,为酶工程学开创了新的领域,同时也为验证天然酶的催化机制,进行酶的人工摸拟,以及研究天然酶催化作用的起源提供了很好的帮助。抗体酶的应用前景是十分广阔又充满希望的。 1.抗体酶的发展历史 抗体酶(abzyme),又称催化抗体(catalytic antibody),是指通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体,它既具有相应的免疫活性,又能像酶那样催化某种化学反应[2]。1946年,Linus Pauling阐明了酶的催化实质,同时指出稳定的反应过渡态类似物可以竞争性抑制酶活性的实质。酶之所以具有催化活力是因为其和反应的过渡态(底物激活)发生特异性结合,形成酶-底物复合物,大大降低了反应的活化能,从而加速了反应速率。酶产生的生物局限性是酶催化高效性无法普遍化的局限因素,突破限制就能人为地控制酶的产生。高等动物的免疫系统为我们提供了方便[3]。1969年,Jencks提供免疫诱导产生抗底物基态的抗体,该抗体具有类似酶的催化活性,这个抗体酶设想的提出,使得任何一个化学反应构造一个专一性催化酶成为可能。然而在抗体酶的研制中遇到了两个问题:1.底物基态瞬间存在,无法提取。根据Pauling的酶的竞争抑制实质,可以构造过渡态的稳定类似物作为实际抗原。2.抗原在分子量上有一定的要求,所以一般将类似物作为半抗原接到适当载体上构成抗原。1975年,Kohler和Milstein 发明了具有历史意义的单克隆技术,使抗体酶的获得成为可能。1986年,美国Scripps Clinic研究所的R.A.Lerner等宣布研制成功首例对羧酸酯水解具有催化活力的抗体酶。同年,加州大学的P.Schultz等宣布单克隆的MOPC167抗体可以催化对硝基苯氧基羧基胆碱的水解。抗体技术的发展经历了三个阶段,一是通过免疫动物产生血清多克隆抗体;二是细胞工程阶段,即用杂交瘤技术产生单克隆抗体;三是利用基因工程途径表达和改造抗体。

高中生物选修一人教版专题四酶的研究与应用(练习题)答案不全

专题四酶的研究与应用 一、选择题 1.酶的固定方法不包括( )。 A.将酶吸附在固体表面上 B.将酶相互连接起来 C.将酶包埋在细微网格里D.将酶制成固体酶制剂,如加酶洗衣粉中的酶 2.下列关于酶制剂的叙述错误的是( )。 A.酶制剂是包含酶的制品 B.包内酶和包外酶均可用于制成酶制品 C.酶制品的生产包括酶的生产、提取、分离纯化和固定化等 D.固定化细胞不属于酶制剂 3.如果反应物是大分子物质,采用那种方法催化受限制( )。 A.直接使用酶B.使用化学方法结合的酶C.使用固定化细胞D.用物理吸附法固定的酶 4. 关于固定化酶的叙述不正确的是 ( )。 A.既能与反应物接触,又能与反应物分离 B.固定在载体上的酶可被反复利用 C.可催化一系列反应 D.酶的活性和稳定性受到限制 5.下列关于酶的叙述中正确的是( )。 A.酶都提取于动植物细胞 B.酶制剂能够重复利用 C.果酒和果汁能够用酶制剂澄清 D.酶固定后称为酶制剂 6.对配制海藻酸钠溶液的叙述不准确的是( )。 A.加热使海藻酸钠溶化是操作中最重要的一环B.海藻酸钠的浓度涉及固定化细胞的质量 C.海藻酸钠的浓度过高,易形成凝胶珠 D.海藻酸钠的浓度过低,形成凝胶珠内包埋细胞过少 7.目前,日用化工厂大量生产的酶制剂,其中的酶大都来自 A.化学合成 B动物体内 C植物体内D微生物体内 8.高果糖浆生产需要的酶是 A.葡萄糖异构酶 B.蔗糖酶 C.麦芽糖酶 D.果糖酶 9.将酵母菌的培养液由富氧状态变为缺氧状态,下面加快的一项是 A.CO2的释放 B.丙酮酸的氧化 C.葡萄糖的利用 D.ATP的形成 10.下列不是用于包埋法固定化细胞的载体是 A.琼脂糖 B.醋酸纤维素 C.聚丙烯酰胺 D.聚乙烯树脂 二、非选择题 11.在固定化细胞技术中,从操作角度考虑,__________________方法更容易;_________ 方法对酶活性的影响小;如果想将微生物的发酵过程变成连续的酶反应,应选择___________ 方法;如果反应物是大分子,应选择_________________________方法。 12.凝胶珠的颜色是________________;形状是_________________。 13.利用固定化酵母细胞发酵葡萄糖溶液,(填有或无)气泡产生:(填有或无) 酒精产生。 14.酵母菌与人们的日常生活密切相关,也是现代生物技术研究常用的模式生物,生物兴趣小 组对此进行了下列研究。请你根据他们的研究内容回答酵母细胞的固定化问题:(1)在制备固定化酵母细胞过程中,溶化好的海藻酸钠溶液要冷却至室温,才能加入已活 化的酵母菌,原因是。

酶的应用与发展论文

酶的应用与发展论文集团标准化工作小组 #Q8QGGQT-GX8G08Q8-GNQGJ8-MHHGN#

摘要:生物工程是现代科技的一项高新技术,是当今最有发展前景的学科之一。而酶工程是生物工程的重要组成部分,酶作为生物催化剂,它广泛应用于食品、酿造、淀粉糖、制革、纺织、印刷、医药、石油化工等20多个领域。它可提高产品品质、改进产品工艺、降低劳动强度、节约原料和能源、保护环境,并产生巨大的经济效益和社会效益。关键字:酶工程酶的固定化酶的应用前景 从世界范围而言,酶制剂总量的55%是水解酶,主要用于焙烤食品、酿酒、淀粉加工、酒精和纺织等工业;35%是蛋白酶,主要用于洗涤剂、制革和乳品工业;其余是药用酶制剂、试剂级酶制剂和工具酶。 1酶工程 酶工程技术是利用酶和细胞或细胞器所具有的催化功能来生产人类所需产品的技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器。 酶的生产 酶的生产是各种生物技术优化与组合的过程,分为生物提取法、生物合成法和化学合成法三种,其中生物提取法是最早采用而沿用至今的方法,它是指采用各种提取、分离、纯化技术从动物、植物、器官、细胞或微生物细胞中将酶提取出来;生物合成法是20世纪60年代以来酶生产的主要方法,是指利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们所需酶的技术过程;而化学合成法因其成本高,且只能合成那些已经弄清楚化学结构的酶,所以难以进行工业化生产,至今仍处在实验室研究的阶段。

酶的纯化 酶的纯化属于一种后处理工艺,包括粗制工艺与精制工艺,对超酶液进行浓缩精制是生产高质量酶制剂的重要环节。其提纯手段一般是依据酶的分析大小、形状、电荷性质、溶解度、专一结合位点等性质而建立。要得到纯酶,一般需要将各种方法联合使用。最常用的纯化方法有根据溶解度特性的沉淀法;根据电荷极性的离子交换层析、等电点聚焦电泳等;根据大小或重量的离心分离、透析、超滤等;根据亲和部位的亲和层析、共价层析等。 酶的固定化技术 酶的固定化技术是把从生物体内提取出来的酶,用人工方法固定在载体上,这是是酶工程的核心,它使酶工程提高到一个新水平。自从1969年世界上第一次使用固相酶技术以来,至今已有40多年的历史。由于固定化酶的运动被化学或物理的方法限制了,能将其从反应介质中回收,所以原则上能在批量操作或连续操作中重复使用酶。 固定化酶具有如下性质:酶的稳定性提高;最适pH值改变;酶的活性和催化底物有所变化;最适温度有所提高,对抑制剂和蛋白酶的敏感性降低;反应完成后可通过简单的方法回收,且酶活力降低不多,这样可使酶重复使用[3]。同时由于酶没有游离到产品中,便于产品的分离和纯化;实现批量或连续操作模型的可能,可进行于产业化、连续化、自动化生产。 2酶的应用现状 在食品业的应用

抗体药物的研究现状和发展趋势

一、研究现状 1.抗体研究发展历程 抗体作为药物用于人类疾病的治疗拥有很长历史。但整个抗体药物的发展却并非一帆风顺,而是在曲折中前进。第一代抗体药物源于动物多价抗血清,主要用于一些细菌感染性疾病的早期被动免疫治疗。虽然具有一定的疗效,但异源性蛋白引起的较强的人体免疫反应限制了这类药物的应用,因而逐渐被抗生素类药物所代替。第二代抗体药物是利用杂交瘤技术制备的单克隆抗体及其衍生物。单克隆抗体由于具有良好的均一性和高度的特异性,因而在实验研究和疾病诊断中得到了广泛应用。 单抗最早被用于疾病治疗是在1982年,美国斯坦福医学中心Levy等人利用制备的抗独特型单抗治疗B细胞淋巴瘤,治疗后患者病情缓解,瘤体消失,这使人们对抗体药物产生了极大的期望。1986年,美国FDA批准了世界上第一个单抗治疗性药物——抗CD3单抗OKT3进入市场,用于器官移植时的抗排斥反应。此时抗体药物的研制和应用达到了顶点。随着使用单抗进行治疗的病例数的增加,鼠单抗用于人体的毒副作用也越来越明显。同时一些抗肿瘤单抗未显示出理想效果。人们的热情开始下降。到20世纪90年代初,抗内毒素单抗用于治疗脓毒败血症失败使得抗体药物的研究进入低谷。由于大多数单抗均为鼠源性,在人体内反复应用会引起人抗鼠抗体(HAMA)反应,从而降低疗效,甚至可引起过敏反应。因此,一方面在给药途径上改进,如使用片段抗体、交联同位素、局部用药等使鼠源性抗体用量减少,也增强了疗效;另一方面,积极发展基因工程抗体和人源抗体。 近年来,随着免疫学和分子生物学技术的发展以及抗体基因结构的阐明,DNA 重组技术开始用于抗体的改造,人们可以根据需要对以往的鼠抗体进行相应的改造以消除抗体应用不利性状或增加新的生物学功能,还可用新的技术重新制备各种形式的重组抗体。抗体药物的研发进入了第三代,即基因工程抗体时代。与第二代单抗相比,基因工程抗体具有如下优点:①通过基因工程技术的改造,可以

单克隆抗体及其应用的研究进展

2009年第1期畜牧兽医科技信息国兽医科学,2007,37(1):29-32 [9]李余动,等.胶体金免疫层析法快速检测氯霉素残留[J].中国食品卫生杂志,2005,17(5):416-419 [10]张明,等.免疫胶体金法检测磺胺甲恶唑残留的研究[J].中国兽药 杂志,2006,40(4):17-24 [11]邓省亮,等.胶体金免疫层析法快速检测黄曲霉毒素B1的研究 [J].食品科学,2007,28(2):232-236 [12]Sun Xiulan,et al.Preparation of gold-labeled antibody probe and its use in immunochromatography assay for detection of aflatoxin B1[J].International Journal of Food Microbiology ,2005,99(2):185-194 [13]赖卫华,等.应用胶体金试纸条快速检测赭曲霉毒素A 的研究[J]. 食品科学,2005,26(5):204-207 [14]Timo Klewitz,et al.Immunochromatographic assay for determina tion of botulinum neurotoxin type D[J].Sensors and Actuators B:Chemical,2006,113(2):582-589 1975年德国学者Kohler 和英国学者M ilstein 发明了杂交瘤技术。他们成功地将骨髓瘤细胞和产生抗体的B 淋巴细胞融合为杂交瘤细胞,这种合成的杂交瘤细胞稳定、有致瘤性、能产生抗体,其分泌的抗体是由识别一种抗原决定簇的细胞克隆所产生的均一性抗体,故称之为单克隆抗体(简称单抗)。自从鼠源单抗之后,单抗历经了鼠源性抗体、嵌合抗体、 人源化抗体、人源性抗体4个发展阶段。近年来随着分子生物学和细胞生物学的发展,单克隆抗体的应用已日益普及,单抗理论几乎应用到生物学研究的每一个区域。单克隆抗体制备技术的发展也就显得尤为重要。1 单克隆抗体的研究进展 1.1鼠源性单抗自单克隆抗体制备技术问世以来,制备单抗的一般程序基本相同,从超免疫的供体中即抗原免疫的小鼠,获取脾细胞,再与骨髓瘤细胞融合,最后对单个细胞进行克隆,培养出能分泌单抗的克隆细胞。目前生产的单抗大多是鼠源性的,但其在临床应用方面还存在着很大的弊端,主要是鼠源单抗与NK 等免疫细胞表面Fc 段受体亲和力弱,产生的抗体依赖性细胞介导的细胞毒作用(ADCC)作用较弱,而且它与人补体成分结合能力低,对肿瘤细胞的杀伤能力较弱,并且鼠源性抗体在人血循环中的半衰期短,它发挥AD-CC 作用的时间较短; 其次鼠单克隆抗体还具有免疫原性,使宿主易引起过敏反应。这样一方面降低了单抗的效价,另一方面又会给病人带来严重的后果。因此鼠源性单克隆抗体还应进一步改善才能广泛应用于临床。 1.2嵌合抗体抗体的恒定区是抗体分子结构中免疫原性 最强的部位,而决定抗体特异性的是抗体的可变区。从杂交瘤细胞分离出功能性可变区基因,与人Ig 恒定区的基因连 接,再插入适当表达载体,转染宿主细胞,表达人-鼠嵌合抗体。也就是将鼠源性单抗在保留其抗原结合活性的基础上,尽可能的去除鼠源化部分或代之以人源化片断,减少了鼠源性抗体的免疫原性,从而尽可能的减少单抗的异源性,同时保留了亲本抗体特异性结合抗原的能力。但是这种抗体仍保留了30%的鼠源性,可诱发人抗小鼠反应(HAM A)。 1.3人源化抗体由于嵌合抗体异源性仍然很大,因此需要对鼠源抗体进行人源化改造,进一步人源化的方法很多,主要是重构抗体和表面重塑技术。重构抗体就是互补决定区(complementarity determining region,CDR)移植,将鼠抗体的CDR 移植到人抗体的相应部位,这样人源化程度可达90%以上,目前该方法是人源化单抗最常用、最基本的方法。而表面重塑技术,即将鼠抗体框架区表面氨基酸的残基(surface amino acid residues,SAR)进行人源化改造。该方法是仅替换与人抗体SAR 差别明显的区域,在维持抗体活性并兼顾减少异源性基础上选用与人抗体表面残基相似的氨基酸替换。 1.4人源性抗体虽然人源化抗体解决了鼠抗体的免疫原 性等问题,但生产人源化抗体仍有很大的困难;人源化过程需大量繁复、昂贵的电脑模拟,需取代不同的氨基酸以恢复选择性和亲和力,工作量非常大,并且它总还含有少量鼠源性成分。完全的人源性抗体才是用于治疗的理想抗体,目前它主要通过3种途径来研制:噬菌体抗体库技术、核糖体展示技术和转基因小鼠制备人源性抗体。1.4.1 噬菌体抗体库技术 噬菌体抗体库技术是迄今发展 最成熟、 应用最广泛的抗体库技术。其基本原理是将蛋白分子或肽段的基因克隆到丝状噬菌体的基因组DNA 中,与噬菌体的外壳蛋白形成融合蛋白,从而使该异源分子呈现于噬菌体表面。通过这种方式,形成了一个收藏上亿个以体外方式制得的不同抗体的基因数据库,使从任何真实的抗原中迅速分离高度相似的同族抗体成为可能。分离得到的抗体可用于 单克隆抗体及其应用的研究进展 孔 维1,杨文辉2 (1.东北农业大学动物医学院,哈尔滨150001;2.哈尔滨北方森林动物园,哈尔滨150300) 000000000000000000000000000000000000000000000000000000000000作者简介:孔维(1979~),湖南平江人,硕士研究生 专论与综述 9

最新专题4酶的研究和应用知识点

专题4 酶的研究与应用知识点 课题1 果胶酶在果汁生产中的作用 由水果制作果汁要解决两个主要问题:一是果肉的出汁率低,耗时长;二是榨取的果汁浑浊、黏度高,容易发生沉淀。 1、植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分有纤维素和_果胶_。并且两者不溶于水,在果汁加工中,既影响出汁率,又使果汁浑浊。 2、果胶是植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分之一,它是由半乳糖醛酸聚合而成的一种高分子化合物,不溶于水。在果汁加工中,果胶不仅会影响出汁率,还会使果汁浑浊。果胶酶的作用是能够将果胶_分解成可溶性的_半乳醛酸,瓦解植物的细胞壁及胞间层,并且使果汁变得澄清。 3、果胶酶是一类酶总称,包括_果胶分解酶、多聚半乳糖醛酸酶、果胶酯酶_等。 4、酶的活性是指酶催化一定化学反应的的能力。酶活性的高低可以用在一定条件下,酶所催化的某一化学反应的反应速度来表示。在科学研究与工业生产中,酶反应速度用单位时间内、单位体积中反应物的减小量或产物的增加量来表示。 5、影响酶活性的因素包括:温度、PH、酶的抑制剂等。 (二).实验设计 〔设计一〕探究温度对酶活性的影响 当酶处于最适温度或最适pH时,酶的活性最高;若温度过高、过酸或过碱,则导致酶变性失活。在一定范围内,果肉的出汁率和果汁的澄清度与果胶酶的活性成正比。 此实验的自变量是温度_;根据单一变量原则,你应确保各实验组相同的变量有_PH 底物浓度底物量实验器材酶的用量等等_。 〔设计二〕探究PH对酶活性的影响 探究pH对果胶酶活性的影响,只须将温度梯度改成pH梯度,并选定一个适宜的温度进行水浴加热。反应液中的pH可以通过体积分数为0.1%的氢氧化钠或盐酸溶液进行调节。 〔设计三〕探究果胶酶的用量 探究果胶酶的用量是建立在探究最适温度和pH对果胶酶活性影响的基础之上的。此时,研究的变量是果胶酶的用量,其他因素都应保持不变。实验时可以配制不同浓度的果胶酶溶液,也可以只配制一种浓度的果胶酶溶液,然后使用不同的体积即可。需要注意的是,反应液的pH必须相同,否则将影响实验结果的准 旁栏思考题 1.为什么在混合苹果泥和果胶酶之前,要将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理? 提示:将果泥和果胶酶分装在不同的试管中恒温处理,可以保证底物和酶在混合时的温度是相同的,避免了果泥和果胶酶混合时影响混合物的温度,从而影响果胶酶活性的问题。 2.在探究温度或pH的影响时,是否需要设置对照?如果需要,又应该如何设置?为什么? 提示:需要设置对照实验,不同的温度梯度之间或不同的pH梯度之间就可以作为对照,这种对照称为相互对照。 3.A同学将哪个因素作为变量,控制哪些因素不变?为什么要作这样的处理?B同学呢? 提示:A同学将温度或pH作为变量,控制不变的量有苹果泥的用量、果胶酶的用量、反应的时间和过滤的时间等。只有在实验中保证一个自变量,实验结果才能说明问题。B同学对于变量的处理应该与A 同学相同,只是观察因变量的角度不同。 4.想一想,为什么能够通过测定滤出的苹果汁的体积大小来判断果胶酶活性的高低? 提示:果胶酶将果胶分解为小分子物质,小分子物质可以通过滤纸,因此苹果汁的体积大小反应了果胶酶的催化分解果胶的能力。在不同的温度和pH下,果胶酶的活性越大,苹果汁的体积就越大。 5.当探究温度对果胶酶活性的影响时,哪个因素是变量,哪些因素应该保持不变? 提示:温度是变量,应控制果泥量、果胶酶的浓度和用量、水浴时间和混合物的pH等所有其他条件不变。只有这样才能保证只有温度一个变量对果胶酶的活性产生影响。 实验变量与反应变量(如表) 课题2 探讨加酶洗衣粉的洗涤效果 1、酶绝大多数是蛋白质,少数为RNA;酶具有生物催化作用;酶具有高效性、专一性特点,但易受 温度、PH、表面活性剂等因素的影响。 (1)加酶洗衣粉是指含酶制剂的洗衣粉,目前常用的酶制剂有蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶和纤维素酶四类。普通洗衣粉中含磷,含磷的污水排放可能导致微生物和藻类大量繁殖,造成水体污染,加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠,使洗涤剂朝无磷的方向发展,减少对环境的污染。(2)脂肪酶可以将脂肪分解成甘油和脂肪酸,蛋白酶可以将蛋白质分解成多肽,然后在肽酶作用下分解成氨基酸;淀粉酶可以将淀粉分解成可溶性麦芽糖和葡萄糖,纤维素酶可以将纤维素分解成葡萄糖,以达到去污的目的,因此,蛋白类纤维织物(羊毛、蚕丝等)不能用加酶洗衣粉来洗涤。 (3)应用最广泛、效果最明显的是碱性蛋白酶和碱性脂肪酶。碱性蛋白酶能将血渍、奶渍等含有大分子蛋白质水解成可溶性的氨基酸或小分子的肽,使污迹容易从衣物上脱落。 (4).衣物的洗涤,不仅要考虑到洗涤效果,还要考虑衣物的承受能力、洗涤成本等因素。 (5)加酶洗衣粉可以降低表面活性剂和三聚磷酸钠的用量,使洗衣粉朝低磷无磷的方向发展,减少对环境的污染。 2、实验设计遵循原则:是单一变量原则、对照原则和等量原则,比如探究普通洗衣粉和加酶洗衣粉对 衣物污渍的洗涤效果有何不同时,用控制使用不同种类洗衣粉为变量,其他条件完全一致;同时普通洗衣粉处理污渍物与加酶洗衣粉处理污渍物形成对照实验。 3.不同种类的酶洗衣粉对同一污渍的洗涤效果 (1)实验原理:不同种类的加酶洗衣粉所加的酶不同,而酶具有专一性,所以对不同污渍的洗涤效果不同。 4、比较普通洗衣粉和加酶洗衣粉去污原理的异同

抗体酶及其应用前景

抗体酶及其应用前景 徐应容,党曦俻,石莹,周烨,顾昱晓 摘要:催化抗体也叫抗体酶,是具有催化活性的免疫球蛋白.由于它兼具抗体的高度选择性和酶的高效催化性,因而催化抗体制备技术的开发预示着可以人为生产适应各种用途的,特别是自然界不存在的高效催化剂,对生物学、化学和医学等多种学科有重要的理论意义和实用价值.综述了催化抗体研究的最新进展,讨论了该领域目前存在的问题,提出了解决这些问题的可能办法。 1.概念介绍: 1.1关于抗体: 当人体(以及其它高等动物)受到外来抗原的刺激时,其免疫系统会根据抗原的特点(抗原表面决定簇)产生特定抗体。一般来说,一种抗原可以刺激产生108种抗体,并且所产生的抗原均具备极高的特异性,即与抗原强烈结合。 1.2关于酶: 首先,酶催化具有两个特征,即高催化效率和高选择性。关于酶的催化机制,已有许多假说,但在众多观点中最有影响的是,鲍林(Pauling) 在1946年用过渡态理论阐明了酶催化的实质,即酶之所以具有催化活力是因为它能特异性结合并稳定化学反应的过渡态(底物激态),从而降低反应能级。他指出,酶通过某种方式与高能、短寿命的过渡态结合而起催化作用。这个过渡态构型中某些键在形成,另一些键在断裂,存在时间极短,半衰期约为10 ~10 s,实际中极难捕获。 1.3二者对比:

抗体和酶的根本不同在于前者是结合一个基态分子,并且抗原与抗体结合后会发生沉淀,一般条件下不会自动分离,而抗体选择性的结合一个化学反应的过渡态,帮助反应顺利进行,在完成反应后的瞬间与生成物迅速分离 2.背景知识: 1946年,Pauling用过渡态理论阐明了酶催化的实质,后经过Jencks等人的探索,他们发现,过渡态分子难以捕获,而过渡态类似物是能够模拟一个酶催化反应过渡态的结构的稳定物质,于是设想,只要寻找到与反应中决定性步骤的相应酶紧密结合的酶竞争性抑制剂,就等于发现了过渡态类似物;还有一种思路,就是这种类似物也能根据化学反应机制推测设计出来。然后,以过渡态类似物为半抗原,利用哺乳动物的免疫系统,诱导与其互补构象的抗体产生,这种抗体即具有催化活性;接着,Kohler和Milstein于1975年发明了具有历史意义的单克隆技术,使抗体酶的生产成为可能。 1984年Lerner进一步推测:以过渡态类似物作为半抗原,则其诱发出的抗体即与该类似物有着互补的构象,这种抗体与底物结合后,即可诱导底物进入过渡态构象,从而引起催化作用。根据这个猜想Lerner和P.C.Schultz分别领导各自的研究小组独立地证明了:针对羧酸酯水解的过渡态类似物产生的抗体,能催化相应的羧酸酯和碳酸酯的水解反应。1986年美国《Science》杂志同时发表了他们的发现,并将这类具有催化能力的免疫球蛋白称为抗体酶(abzyme)或催化抗体(catalyticantibody)。 3.抗体酶的制备 3.1抗体酶的制备原则 实现抗体向酶转变的关键是抗原能诱导已具有酶活性的抗体。要使抗体具备催化活性即要使其具备酶的特征,为使抗体具有酶的结构,就必须在抗原的结构上进行改造。而抗体设计的原则就是酶的催化机制,故免疫学原理以及过渡态理论是抗体酶设计的主要依据。 酶-底物、抗体-抗原的结合模式是相近的,即均具有高亲和力和空间结构及电荷分布上的互补特性。但上述两种结合对象不同,由于抗体仅仅与低能结构结合,所以通常情况下抗体不具备催化活性。

人源化单克隆抗体的研究进展

论人源化单克隆抗体的研究进展 *** (生物工程一班生命科学学院 ***大学哈尔滨 150080) 摘要:自从单克隆抗体问世至今已广泛应用与临床治疗,然而鼠源性单克隆抗体在临床治疗中会产生人抗鼠抗体反应,从而使鼠源性单克隆抗体的应用受到极大限制。随着基因工程技术和抗体工程技术的迅速发展,人源性单克隆抗体开始快速发展而逐渐代替鼠源性单克隆抗体。本文将就人源化单克隆抗体的构建以及其在临床治疗方面的应用进行综述。 关键词:单克隆抗体人源化临床治疗 Theory humanized monoclonal antibody research progress *** (The 1st class of Bioengineering , College of Life Science, *** University, Harbin, 150080) Abstract: Since the advent of monoclonal antibody has been widely applied in clinical treatment, but the mouse source sex monoclonal antibodies in clinical treatment will produce people resistance to mouse antibody response, so that the rat source sex monoclonal antibody application are highly limited. Along with the genetic engineering technology and the rapid development of antibody engineering technology, humanized sex monoclonal antibody began to rapid development and gradually replaces the rat source sex monoclonal antibody. This paper will review humanized monoclonal antibody construction and the application of clinical treatment in this article. Keywords: monoclonal antibody humanized clinical treatment 1975年。Kohler和Milstein将小鼠骨髓瘤细胞和经免疫的小鼠脾细胞融合,形成了可产生单克隆抗体的杂交瘤细胞,该细胞机能产生抗体,又可无限增殖,从而创立了单克隆抗体杂交瘤技术[1],此后单抗药物开始迅速发展并广泛应用于临床。1982年,Philip Karr 将第一株抗独特型单抗(anti- ld) 应用于B细胞淋巴瘤的临床治疗并取得成功[2],使得治疗性抗体的研究很快成为生物医药的热点,许多以单克隆抗体为研究对象的公司相继成立。然而,鼠源性单克隆抗体应用于人类有较强的免疫原性,能诱发人抗鼠抗体( Human ant-i mouse antibody, HAMA) 反应,引起强烈的免疫排斥反应[3],而且鼠源性单克隆抗体不能有效地激活人体的生物效应功能,因此限制了其临床应用。这使研究学者意识到研制鼠源性单克隆抗体人源化或完全的人源性抗体才有可能减少或避免HAMA反应并提高疗效。然而反复实验证明, 杂交瘤技术不能提供稳定分泌人抗体的细胞株。直到80年代末期,随着分子生物学研究的深入,在抗体基因工程研究领域相继出现了一

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