巰基—二巰基交換反應是酶偶聯反應的一種，指帶一SH或一S一的載體，通過巰基一二巰基的交換反應和酶分子上非必需巰基偶聯。當載體的功能基團為巰基時，可先用2，2'—二吡啶二硫化物處理為二巰基，生成的中間產物在酸性條件下，能與酶的巰基發生交換反應使之偶聯，同時釋放α一硫基吡啶。
基本介紹
- 中文名：巰基-二巰基交換反應
- 外文名：Sulfhydryl - disulfhydryl exchange reaction
- 載體：帶—SH或—S—
- 反應過程：偶聯
- 釋放物質：α—硫基吡啶
- 本質：酶的固定與釋放
巰基、二巰基,巰基和二硫鍵的相互轉化,酶的偶聯反應,
巰基、二巰基
巰基又稱氧硫基，是由氫和硫兩元素組成的一價原子團(一SH)，含巰基的化合物稱硫醇或巰基化合物。巰基是一個具有特殊生理功能的基團，體內許多重要的酶都依賴半胱氨酸的巰基呈現活性，許多毒性物質如芥子氣、重金屬等可與巰基結合，呈現毒性，二巰基丙醇可使這些被結合的巰基恢復原來的狀態，所以具有解毒作用。
巰基和二硫鍵的相互轉化
體內含有巰基的功能蛋白主要通過巰基與二硫鍵的相互轉化來實現其功能的，在體內和人工條件下，兩者之間實現著相互轉化的過程。
在體內自然狀態下，二硫鍵與巰基的相互轉化過程主要是通過巰基/二硫鍵的氧化還原酶的催化而實現的。天然二硫鍵的形成是許多蛋白正常摺疊的限速過程，在穩定蛋白質構象和保持蛋白質活性方面起重要作用。二硫鍵異構酶是內質網中一種重要的蛋白摺疊催化劑。二硫鍵異構酶廣泛套用於基因工程，提高蛋白質表達水平。二硫鍵異構酶是巰基/二硫鍵氧化還原酶—硫氧還蛋白超家族中功能最多的成員。
在體外人工環境下，從胺基酸水平來看，半胱氨酸在鹼性溶液中易被氧化形成二硫鍵生成胱氨酸。氧化和還原劑均可打開二硫鍵。在研究蛋白質結構時，氧化劑過甲酸可定量拆開二硫鍵，生成相應磺酸。還原劑如巰基乙醇，巰基乙酸也能拆開二硫鍵，生成相應巰基化合物，由於半胱氨酸中巰基很不穩定，極易氧化，因此利用還原劑拆開二硫鍵時，往往進一步利用碘乙醯胺、氯化苄、N—乙基丁烯二亞醯胺和對氯汞苯甲酸等試劑與巰基作用，將其保護起來，防止過度氧化。
酶的偶聯反應
選擇什麼偶聯反應取決於載體的功能基團和酶分子上的非必需基團。
①重氮化反應：是帶芳香氨基常用的載體，載體先用HNO3處理成重氮鹽衍生物，然後在溫和的條件下與酶蛋白反應。
此法常用的載體有：a、多糖類和芳香氨基衍生物；b、胺基酸的共聚物；c、聚丙烯醯胺、聚苯乙烯、乙烯馬來酸共聚體與多孔玻璃等。
②異硫氰酸酯反應：含芳香氨基的載體先用硫芥子處理(如光氣)製成異硫氰酸的衍生物，得到的產物極易在溫和條件下和酶分子起反應，在中性pH值它就與α—NH2反應。
③溴化氫一氨碳酸基反應：帶一OH的載體(如纖維素、葡聚糖和瓊脂等)，在鹼性條件下，載體的羥基與溴化氰反應，生成極活潑的亞胺碳酸基，在弱鹼中直接與酶一NHz偶聯。
④芳香烴化反應。
⑤疊氮反應：帶羥基、羧基和羧甲基的載體，先在酸性條件下，用甲酸使之酯化，再用水合肼處理生成醯肼，最後在HNO2作用下轉變成疊氮衍生物，也可以和羥基、酚基、羧基或巰基反應，但產物可以用中性羥胺水解掉，使之僅限於一NH2。
常用載體有甲基纖維素、葡聚糖、聚胺基酸、乙烯一順丁烯酸酐共聚物，也用帶醯氨基化合物如尼龍。
⑥酸酐反應：乙烯等和順丁烯二酸酐的共聚物，可通過其活潑的酸酐基直接和酶的氨基偶聯，生成較高活性的固定化酶。
⑦縮合反應：利用羰二亞胺的活化作用使氨基和羧基直接偶聯為肽鍵的反應。適用於帶羧基和氨基的載體。在弱酸性條件下(pH4.75～5)，羰二亞胺與羧基反應生成極活潑的。乙醯基異脲衍生物，並立即重排為醯基脲，或立即與氨基縮合成肽鍵和醯胺，在進行偶聯時，酶、載體和羰二亞胺同時混合。
⑧巰基一二巰基交換反應：帶一SH或一S一的載體，通過巰基一二巰基的交換反應和酶分子上非必需巰基偶聯。當載體的功能基團為巰基時，可先用2，2'—二吡啶二硫化物處理為二巰基，生成的中間產物在酸性條件下，能與酶的巰基發生交換反應使之偶聯，同時釋放α一硫基吡啶。
⑨金屬偶聯反應：某些過渡金屬能使纖維素、尼龍、硼矽玻璃、濾紙以及酵母細胞轉化為載體。將上述材料浸在金屬溶液中，過濾洗滌後，加酶便成。常用金屬有鈦、錫、鋅以及鐵等的氯化物。
