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模拟酶

/mimic enzyme/
条目作者冯雁

冯雁

最后更新 2023-08-04
浏览 117
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为了模拟天然酶的功能而合成的有机分子或聚集体。

英文名称
mimic enzyme
所属学科
生物学

酶是自然界经过长期进化而产生的一类生物催化剂,具有催化效率高、作用专一性强和反应条件温和等显著优点,不仅是促进一切生命活动代谢中各种化学反应在常温、常压和中性条件下得以迅速进行的重要物质,同时也在生产实践和基础理论研究中起着非常重要的作用。但是由于酶有着对热敏感、稳定性差和来源有限等缺点,从而限制了它的大规模开发和利用。在20世纪中叶,人们认识到研究和模拟生物体系是开辟新技术的途径之一,通过对生物体系结构与功能的研究,能够为设计和建造新的技术提供新思想、新原理、新方法和新途径。因此,人们试图继承酶的优点,改变其易变性失活的缺点,并且希望能用有机合成的方法大量制备酶,从而开始进行酶功能的模拟研究。于是新的催化剂模拟酶就被研制和开发了。

一个很好的酶模型应满足天然酶催化的基本准则,例如底物选择性、与底物能迅速结合、与产物能迅速分离、反应结束后能够再生、可自动调控活性和有较高的转换数。模拟酶的底物选择性可以与原酶有所不同,以适应实际反应的需求。人工合成酶在结构上具有两个特殊部位,一个是底物结合位点,一个是催化位点。研究发现,构建底物结合位点比较容易,而构建催化位点比较困难,因此两个位点可以分开设计。20世纪70年代以来,由于蛋白质结晶学、X射线衍射技术及光谱技术的发展,人们对酶的结构及其作用机理能在分子水平上做出解释。动力学方法的发展以及对酶的活性中心、酶抑制剂复合物和催化反应过渡态等结构的描述促进了酶作用机制的研究进展。

模拟酶的功能较多:可用于杀菌、促进伤口愈合、治疗口腔疾病、癌症治疗、细胞保护及缓解帕金森综合征等。

  • 高利增,阎锡蕴.纳米酶的发现与应用.生物化学与生物物理进展,2013,40(10):892-902.
  • HUANG Y Y, REN J S, QU X G.Nanozymes: classification, catalytic mechanisms, activity regulation and applications.Chemical reviews,2019,119(6):4357–4412.

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