论文开题：NAD+的聚乙二醇修饰

大学本科毕业论文(设计)开题报告
学院：化工学院　　　　　　　　　专业班级：生物工程2班

课题名称 NAD+的聚乙二醇修饰

1、本课题的的研究目的和意义：
烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(nicotinamide adenine dinuclcotide，又名辅酶I、NAD+或DPN)和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(nicotinamide adenine dinuclcotidephosphate，又名辅酶II、NADP+或TI N)是含有烟酰胺的两种腺嘌呤核苷酸的衍生物。烟酰胺腺嘌呤二核苷酸由一分子烟酰胺核苷酸(NMN)和一分子腺嘌呤核苷酸联结而成，烟酰胺腺嘌岭二核营酸磷酸则在腺嘌呤核苷酸核糖的2-羟基上多一个磷酸基。它们是脱氢酶的辅酶，在生物氧化还原系统中起着氢传递体的作用，其还原形式分别为NADH和NADPH。NAD+(NADP十)在氧化途径(分解代谢)中是电子受体，而NADH(NADPH)在还原途径(生物合成)是电子供体。这些反应涉及到转移氢负离子给NAD+，或者从NADH转移出。促进这种转移的酶类即熟知的脱氢酶类。氢负离子含两个电子，这样NAD+和NADP+起两个电子载体的作用。烟酰胺核苷酸(NMN)上吡啶环的C-4位置是NAD+和NADP+的反应中心，能接受或给出氢负离子，而分子中的腺嘌呤部
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，并有利于酶促反应向正反应方向移动。

2、 文献综述（国内外研究情况及其发展）：
烟酰胺型辅酶中，NAD+和NADP*为氧化态，NADH和NADPH为还原态，氧化态辅酶和还原态辅酶通过加氢或脱氢的氧化还原反应相互转化，这就是辅酶再生的基本原理。酶法是被研究和应用最多的再生手段，利用耦合酶催化氧化还原反应实现辅酶由氧化态(或还原态)到还原态(或氧化态)的再生，通常由合成体系和再生体系两部分组成，合成体系用来制备目标产物，再生体系则用于辅酶再生。再生中用得最多的酶是脱氢酶，其次有氧化酶，氢化酶等。其优点在于反应速率快、选择性高，再生体系与合成体系兼容性好，过程易于监控，但也存在体系复杂，产物分离困难，酶易失活等缺点。
上述烟酰胺型辅酶的再生方法中，酶法再生是目前发展得比较完善的技术。不同的酶或细胞参与的各个再生体系都有其优缺点，选择的标准基于酶或细胞的稳定性和活性、底物和产物对酶或细胞的影响程度。迄今为止，最成熟的是fomate／FDH再生NADH，它已达到工业技术水平，虽然FDH对NADPH的特异性很低，但变异的FDH也能够有效地再生NADPH。利用NADH氧化酶再生NAD(P)+由于其操作简单、产物容易分离因而具有广阔的前景。为了克服酶法再生在工业应用中的缺点，提高酶和辅酶的稳定性并延长其使用寿命，常采用固定化技术对酶、辅酶进行固定或共固定。
20世纪70年代中期，Gestrelius等脚I将HLADH与辅酶及其衍生物共价结合，固定在琼脂糖上，组成了偶联底物的辅酶再生体系。80年代中期，CrrBnwald在HLADH催化还原2．甲基戊醛时将酶和辅酶一同吸附在玻璃珠表面的水合层，并将玻璃珠悬浮于包含底物的有机相中，7d后兀N达到106。90年代初日本学者提出了分开固定酶和辅酶的方法：将酶包埋到凝胶空隙中，将小分子的辅酶吸附到载体上。同一时期Gu报道了微胶囊包埋制成人工细胞的方法，先将NAD+用葡聚糖进行固定，然后与各种酶一起包埋到半透膜中，从而得到直径为80~100μm的人工细胞。采用凝胶包埋技术来包埋酶和辅酶也是常用的固定化方法之一，但低分子量的辅酶容易丢失。由于种种限制因素的存在，上述大部分固定化方法在实际工业应用中较少，无法满足生产需求。随着膜反应器的开发及其在工业中应用的扩大，使用大分子载体固定辅酶，增加其有效分子量，从而使得在反应过程中辅酶能够与酶一样停留在反应器内，而小分子的底物和产物则能_穿过膜。不仅如此，由于酶以游离状态使用，多种酶能以任意比例搭配并可随时补加。膜反应器是目前在平性合成中运用最广、生产能力最强的反应器，已工业化的耦连辅酶再生的酶促合成都是基于膜反应器。
国外有关烟酰胺类辅酶大分子化的研究始于上世纪70年代初期，并在70年代末有了工业化应用的报道。在上世纪近30年的研究中，关于辅酶大分子化修饰位点、修饰剂及大分子化辅酶动力学的研究取得了大量突破性的进展。国内对烟酰胺类辅酶再生的研究工作起步较晚，参与研究的单位较少，目前为止尚未有工业化应用的报道。据调查，该类辅酶所参与的反应占待开发的酶促反应工艺的40％。因此对烟酰胺类辅酶的大分子化研究将对工业化应用产生推动作用。生产能力最强的反应器，已工业化的耦连辅酶再生的酶促合成都是基于膜反应器。
国外有关烟酰胺类辅酶大分子化的研究始于上世纪70年代初期，并在70年代末有了工业化应用的报道。在上世纪近30年的研究中，关于辅酶大分子化修饰位点、修饰剂及大分子化辅酶动力学的研究取得了大量突破性的进展。国内对烟酰胺类辅酶再生的研究工作起步较晚，参与研究的单位较少，目前为止尚未有工业化应用的报道。据调查，该类辅酶所参与的反应占待开发的酶促反应工艺的40％。因此对烟酰胺类辅酶的大分子化研究将对工业化应用产生推动作用。

3、 本课题的主要研究内容（提纲）和成果形式：
自上世纪70年代后期起，利用活化的聚乙二酵衍生物对酶及其它具有生物活性的分子进行化学修饰成为研究的热点。聚乙二醇(PEG)衍生物是一种无毒，无免疫原性的线性聚合物，通过共价连接至生物分子上进行化学修饰，聚乙二醇化(pegylation)作用能改变生物分子的生物化学特性，并能克服其在应用中的一些缺点。实际应用的过程中为了避免聚乙二醇衍生物间发生交叉交联反应，常以仅含一个末端羟基的聚乙二醇单甲醚(MPEG)为合成起点来制备聚乙二醇衍生物。至今已有多个聚乙二醇的活化联接臂被报道，例如：琥珀酸酯，烷氧基苄酯，芳基磺胺，二甲苯基二醚，烷基甲硅烷基醚，甲酰基乙缩醛及烷氧基乙酰基(一CH2-CO-)通过这些活化的联接臂能够使生物分子与聚乙二醇进行共价交联，从而实现对生物分子进行改性 ……（未完，全文共10538字，当前仅显示2506字，请阅读下面提示信息。收藏《论文开题：NAD+的聚乙二醇修饰》）