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(jì))開題報(bào)告
學(xué)院：化工學(xué)院　　　　　　　　　專業(yè)班級(jí)：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(yíng)酸磷酸則在腺嘌呤核苷酸核糖的2-羥基上多一個(gè)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(fù)離子給NAD+，或者從NADH轉(zhuǎn)移出。促進(jìn)這種轉(zhuǎn)移的酶類即熟知的脫氫酶類。氫負(fù)離子含兩個(gè)電子，這樣NAD+和NADP+起兩個(gè)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(fù)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(dòng)。

2、 文獻(xiàn)綜述（國(guó)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(guò)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(shí)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(lái)制備目標(biāo)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(diǎn)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(guò)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(diǎn)。
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(xì)胞參與的各個(gè)再生體系都有其優(yōu)缺點(diǎn)，選擇的標(biāo)準(zhǔn)基于酶或細(xì)胞的穩(wěn)定性和活性、底物和產(chǎn)物對(duì)酶或細(xì)胞的影響程度。迄今為止，最成熟的是fomate／FDH再生NADH，它已達(dá)到工業(yè)技術(shù)水平，雖然FDH對(duì)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(jiǎn)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(diǎn)，提高酶和輔酶的穩(wěn)定性并延長(zhǎng)其使用壽命，常采用固定化技術(shù)對(duì)酶、輔酶進(jìn)行固定或共固定。
20世紀(jì)70年代中期，Gestrelius等腳I將HLADH與輔酶及其衍生物共價(jià)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(shí)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(jī)相中，7d后兀N達(dá)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(shí)期Gu報(bào)道了微膠囊包埋制成人工細(xì)胞的方法，先將NAD+用葡聚糖進(jìn)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(xì)胞。采用凝膠包埋技術(shù)來(lái)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(shí)際工業(yè)應(yīng)用中較少，無(wú)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(kuò)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(guò)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(guò)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(shí)補(bǔ)加。膜反應(yīng)器是目前在平性合成中運(yùn)用最廣、生產(chǎn)能力最強(qiáng)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(guó)外有關(guān)煙酰胺類輔酶大分子化的研究始于上世紀(jì)70年代初期，并在70年代末有了工業(yè)化應(yīng)用的報(bào)道。在上世紀(jì)近30年的研究中，關(guān)于輔酶大分子化修飾位點(diǎn)、修飾劑及大分子化輔酶動(dòng)力學(xué)的研究取得了大量突破性的進(jìn)展。國(guó)內(nèi)對(duì)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(bào)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(duì)煙酰胺類輔酶的大分子化研究將對(duì)工業(yè)化應(yīng)用產(chǎn)生推動(dòng)作用。生產(chǎn)能力最強(qiáng)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(guó)外有關(guān)煙酰胺類輔酶大分子化的研究始于上世紀(jì)70年代初期，并在70年代末有了工業(yè)化應(yīng)用的報(bào)道。在上世紀(jì)近30年的研究中，關(guān)于輔酶大分子化修飾位點(diǎn)、修飾劑及大分子化輔酶動(dòng)力學(xué)的研究取得了大量突破性的進(jìn)展。國(guó)內(nèi)對(duì)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(bào)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(duì)煙酰胺類輔酶的大分子化研究將對(duì)工業(yè)化應(yīng)用產(chǎn)生推動(dòng)作用。

3、 本課題的主要研究?jī)?nèi)容（提綱）和成果形式：
自上世紀(jì)70年代后期起，利用活化的聚乙二酵衍生物對(duì)酶及其它具有生物活性的分子進(jìn)行化學(xué)修飾成為研究的熱點(diǎn)。聚乙二醇(PEG)衍生物是一種無(wú)毒，無(wú)免疫原性的線性聚合物，通過(guò)共價(jià)連接至生物分子上進(jìn)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(diǎn)。實(shí)際應(yīng)用的過(guò)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(gè)末端羥基的聚乙二醇單甲醚(MPEG)為合成起點(diǎn)來(lái)制備聚乙二醇衍生物。至今已有多個(gè)聚乙二醇的活化聯(lián)接臂被報(bào)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�；铱s醛及烷氧基乙酰基(一CH2-CO-)通過(guò)這些活化的聯(lián)接臂能夠使生物分子與聚乙二醇進(jìn)行共價(jià)交聯(lián)，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)生物分子進(jìn)行改性 ……（未完，全文共10538字，當(dāng)前僅顯示2506字，請(qǐng)閱讀下面提示信息。收藏《論文開題：NAD+的聚乙二醇修飾》）