論文開題：NAD+的聚乙二醇修飾

大學(xué)本科畢業(yè)論文(設(shè)計)開題報告
學(xué)院：化工學(xué)院　　　　　　　　　專業(yè)班級：生物工程2班

課題名稱 NAD+的聚乙二醇修飾

1、本課題的的研究目的和意義：
煙酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinuclcotide，又名輔酶I、NAD+或DPN)和煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinuclcotidephosphate，又名輔酶II、NADP+或TI N)是含有煙酰胺的兩種腺嘌呤核苷酸的衍生物。煙酰胺腺嘌呤二核苷酸由一分子煙酰胺核苷酸(NMN)和一分子腺嘌呤核苷酸聯(lián)結(jié)而成，煙酰胺腺嘌嶺二核營酸磷酸則在腺嘌呤核苷酸核糖的2-羥基上多一個磷酸基。它們是脫氫酶的輔酶，在生物氧化還原系統(tǒng)中起著氫傳遞體的作用，其還原形式分別為NADH和NADPH。NAD+(NADP十)在氧化途徑(分解代謝)中是電子受體，而NADH(NADPH)在還原途徑(生物合成)是電子供體。這些反應(yīng)涉及到轉(zhuǎn)移氫負離子給NAD+，或者從NADH轉(zhuǎn)移出。促進這種轉(zhuǎn)移的酶類即熟知的脫氫酶類。氫負離子含兩個電子，這樣NAD+和NADP+起兩個電子載體的作用。煙酰胺核苷酸(NMN)上吡啶環(huán)的C-4位置是NAD+和NADP+的反應(yīng)中心，能接受或給出氫負離子，而分子中的腺嘌呤部
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，并有利于酶促反應(yīng)向正反應(yīng)方向移動。

2、 文獻綜述（國內(nèi)外研究情況及其發(fā)展）：
煙酰胺型輔酶中，NAD+和NADP*為氧化態(tài)，NADH和NADPH為還原態(tài)，氧化態(tài)輔酶和還原態(tài)輔酶通過加氫或脫氫的氧化還原反應(yīng)相互轉(zhuǎn)化，這就是輔酶再生的基本原理。酶法是被研究和應(yīng)用最多的再生手段，利用耦合酶催化氧化還原反應(yīng)實現(xiàn)輔酶由氧化態(tài)(或還原態(tài))到還原態(tài)(或氧化態(tài))的再生，通常由合成體系和再生體系兩部分組成，合成體系用來制備目標產(chǎn)物，再生體系則用于輔酶再生。再生中用得最多的酶是脫氫酶，其次有氧化酶，氫化酶等。其優(yōu)點在于反應(yīng)速率快、選擇性高，再生體系與合成體系兼容性好，過程易于監(jiān)控，但也存在體系復(fù)雜，產(chǎn)物分離困難，酶易失活等缺點。
上述煙酰胺型輔酶的再生方法中，酶法再生是目前發(fā)展得比較完善的技術(shù)。不同的酶或細胞參與的各個再生體系都有其優(yōu)缺點，選擇的標準基于酶或細胞的穩(wěn)定性和活性、底物和產(chǎn)物對酶或細胞的影響程度。迄今為止，最成熟的是fomate／FDH再生NADH，它已達到工業(yè)技術(shù)水平，雖然FDH對NADPH的特異性很低，但變異的FDH也能夠有效地再生NADPH。利用NADH氧化酶再生NAD(P)+由于其操作簡單、產(chǎn)物容易分離因而具有廣闊的前景。為了克服酶法再生在工業(yè)應(yīng)用中的缺點，提高酶和輔酶的穩(wěn)定性并延長其使用壽命，常采用固定化技術(shù)對酶、輔酶進行固定或共固定。
20世紀70年代中期，Gestrelius等腳I將HLADH與輔酶及其衍生物共價結(jié)合，固定在瓊脂糖上，組成了偶聯(lián)底物的輔酶再生體系。80年代中期，CrrBnwald在HLADH催化還原2．甲基戊醛時將酶和輔酶一同吸附在玻璃珠表面的水合層，并將玻璃珠懸浮于包含底物的有機相中，7d后兀N達到106。90年代初日本學(xué)者提出了分開固定酶和輔酶的方法：將酶包埋到凝膠空隙中，將小分子的輔酶吸附到載體上。同一時期Gu報道了微膠囊包埋制成人工細胞的方法，先將NAD+用葡聚糖進行固定，然后與各種酶一起包埋到半透膜中，從而得到直徑為80~100μm的人工細胞。采用凝膠包埋技術(shù)來包埋酶和輔酶也是常用的固定化方法之一，但低分子量的輔酶容易丟失。由于種種限制因素的存在，上述大部分固定化方法在實際工業(yè)應(yīng)用中較少，無法滿足生產(chǎn)需求。隨著膜反應(yīng)器的開發(fā)及其在工業(yè)中應(yīng)用的擴大，使用大分子載體固定輔酶，增加其有效分子量，從而使得在反應(yīng)過程中輔酶能夠與酶一樣停留在反應(yīng)器內(nèi)，而小分子的底物和產(chǎn)物則能_穿過膜。不僅如此，由于酶以游離狀態(tài)使用，多種酶能以任意比例搭配并可隨時補加。膜反應(yīng)器是目前在平性合成中運用最廣、生產(chǎn)能力最強的反應(yīng)器，已工業(yè)化的耦連輔酶再生的酶促合成都是基于膜反應(yīng)器。
國外有關(guān)煙酰胺類輔酶大分子化的研究始于上世紀70年代初期，并在70年代末有了工業(yè)化應(yīng)用的報道。在上世紀近30年的研究中，關(guān)于輔酶大分子化修飾位點、修飾劑及大分子化輔酶動力學(xué)的研究取得了大量突破性的進展。國內(nèi)對煙酰胺類輔酶再生的研究工作起步較晚，參與研究的單位較少，目前為止尚未有工業(yè)化應(yīng)用的報道。據(jù)調(diào)查，該類輔酶所參與的反應(yīng)占待開發(fā)的酶促反應(yīng)工藝的40％。因此對煙酰胺類輔酶的大分子化研究將對工業(yè)化應(yīng)用產(chǎn)生推動作用。生產(chǎn)能力最強的反應(yīng)器，已工業(yè)化的耦連輔酶再生的酶促合成都是基于膜反應(yīng)器。
國外有關(guān)煙酰胺類輔酶大分子化的研究始于上世紀70年代初期，并在70年代末有了工業(yè)化應(yīng)用的報道。在上世紀近30年的研究中，關(guān)于輔酶大分子化修飾位點、修飾劑及大分子化輔酶動力學(xué)的研究取得了大量突破性的進展。國內(nèi)對煙酰胺類輔酶再生的研究工作起步較晚，參與研究的單位較少，目前為止尚未有工業(yè)化應(yīng)用的報道。據(jù)調(diào)查，該類輔酶所參與的反應(yīng)占待開發(fā)的酶促反應(yīng)工藝的40％。因此對煙酰胺類輔酶的大分子化研究將對工業(yè)化應(yīng)用產(chǎn)生推動作用。

3、 本課題的主要研究內(nèi)容（提綱）和成果形式：
自上世紀70年代后期起，利用活化的聚乙二酵衍生物對酶及其它具有生物活性的分子進行化學(xué)修飾成為研究的熱點。聚乙二醇(PEG)衍生物是一種無毒，無免疫原性的線性聚合物，通過共價連接至生物分子上進行化學(xué)修飾，聚乙二醇化(pegylation)作用能改變生物分子的生物化學(xué)特性，并能克服其在應(yīng)用中的一些缺點。實際應(yīng)用的過程中為了避免聚乙二醇衍生物間發(fā)生交叉交聯(lián)反應(yīng)，常以僅含一個末端羥基的聚乙二醇單甲醚(MPEG)為合成起點來制備聚乙二醇衍生物。至今已有多個聚乙二醇的活化聯(lián)接臂被報道，例如：琥珀酸酯，烷氧基芐酯，芳基磺胺，二甲苯基二醚，烷基甲硅烷基醚，甲酰基乙縮醛及烷氧基乙�；�(一CH2-CO-)通過這些活化的聯(lián)接臂能夠使生物分子與聚乙二醇進行共價交聯(lián)，從而實現(xiàn)對生物分子進行改性 ……（未完，全文共10538字，當(dāng)前僅顯示2506字，請閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：NAD+的聚乙二醇修飾》）