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Enzyme Engineering
酶工程
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第五章 核酶和抗体酶
? 第一节 ribozyme
? 第二节 脱氧核酶
? 第三节 抗体酶
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第一节 ribozyme
? 一,ribozyme的发现
? 二,Ribozyme的种类
? 三,Ribozyme研究进展与展望
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一,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 Sidnery Altan各自独立地发现
RNA具有生物催化功能,从而改变了生物催比剂的传统概
念。
? 为此,T.Cech和 S.Altman共同获得了 1989年度诺贝尔化
学奖。
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二, Ribozyme的种类
? 自然界存在催化分子内反应（ 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。
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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+
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2．自我剪切 ribozyme的分类
? 自我剪切 ribozyme,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 。
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几种能进行自我剪切的 RNA结构
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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。
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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
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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,
? 点击看图
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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
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第一节结束
Ribozyme的发现
Ribozyme的种类
Ribozyme研究进展与展望
T.Cech和 S.Altman
分子内（ incis）的 ribozyme
(自我剪接型和自我剪切型 )
分子间 (in trans)的 ribozyme
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第一节结束
? 点击返回
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第二节 脱氧核酶
? 一．概念
? 具有酶活性的 DNA分子称为脱氧核酶
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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
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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
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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
退出
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
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第二节结束
概念
结构
催化特性
反应动力学特征
生物学意义
效率高
高度专一性
活性依赖金属离子
辅助因子
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
连接酶活性
金属螯合酶活性
磷酸酯酶活性
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第二节结束
? 点击返回
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第三节 抗体酶
? 一, 概念
? 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。
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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。
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三, 抗体酶的催化反应
? 1．酰基转移反应
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2．重排反应
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3．氧化还原反应
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4．金属螯和合反应
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5．磷酸酯水解反应
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6．磷酸酯闭环反应
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7,光诱导反应
? a.光聚合反应（二聚作用）
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b.光裂解反应
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四, 制备方法
? 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。
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利用过渡肽类似物制备抗体示意图
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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
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引入法
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引入法举例
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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。
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拷贝法示意
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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。
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第三节结束
抗体酶的催化反应
制备方法
酰基转移反应
重排反应
氧化还原反应
金属螯和合反应
磷酸酯水解反应
磷酸酯闭环反应
光诱导反应
a.光聚合反应（二聚作用）
b.光裂解反应
诱导法
引入法
拷贝法
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第三节结束
? 点击返回
Enzyme Engineering
酶工程
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第五章 核酶和抗体酶
? 第一节 ribozyme
? 第二节 脱氧核酶
? 第三节 抗体酶
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第一节 ribozyme
? 一,ribozyme的发现
? 二,Ribozyme的种类
? 三,Ribozyme研究进展与展望
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一,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 Sidnery Altan各自独立地发现
RNA具有生物催化功能,从而改变了生物催比剂的传统概
念。
? 为此,T.Cech和 S.Altman共同获得了 1989年度诺贝尔化
学奖。
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二, Ribozyme的种类
? 自然界存在催化分子内反应（ 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。
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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+
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2．自我剪切 ribozyme的分类
? 自我剪切 ribozyme,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 。
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几种能进行自我剪切的 RNA结构
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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。
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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
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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,
? 点击看图
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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
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第一节结束
Ribozyme的发现
Ribozyme的种类
Ribozyme研究进展与展望
T.Cech和 S.Altman
分子内（ incis）的 ribozyme
(自我剪接型和自我剪切型 )
分子间 (in trans)的 ribozyme
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第一节结束
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第二节 脱氧核酶
? 一．概念
? 具有酶活性的 DNA分子称为脱氧核酶
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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
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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
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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
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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
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第二节结束
概念
结构
催化特性
反应动力学特征
生物学意义
效率高
高度专一性
活性依赖金属离子
辅助因子
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
连接酶活性
金属螯合酶活性
磷酸酯酶活性
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第三节 抗体酶
? 一, 概念
? 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。
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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。
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三, 抗体酶的催化反应
? 1．酰基转移反应
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2．重排反应
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3．氧化还原反应
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4．金属螯和合反应
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5．磷酸酯水解反应
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6．磷酸酯闭环反应
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7,光诱导反应
? a.光聚合反应（二聚作用）
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b.光裂解反应
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四, 制备方法
? 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。
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利用过渡肽类似物制备抗体示意图
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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
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引入法
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引入法举例
退出
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。
退出
拷贝法示意
退出
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。
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第三节结束
抗体酶的催化反应
制备方法
酰基转移反应
重排反应
氧化还原反应
金属螯和合反应
磷酸酯水解反应
磷酸酯闭环反应
光诱导反应
a.光聚合反应（二聚作用）
b.光裂解反应
诱导法
引入法
拷贝法
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第三节结束
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