酶工程课件.ppt

第一章绪论一、应用举例: 1、纤维素酶:酒精燃料,纺织品抛光和剥色, 废纸脱墨。 2、蛋白酶:皮革软化,助消化剂,洗涤剂。 3、青霉素酰化酶:各种新型?一内酰胺抗生素。 1二、酶和酶工程极其主要内容: 1、酶:是一种生物催化剂,即:具有催化作用的蛋白质或 RNA 。 2、酶工程:酶的研究、生产和应用的技术。 3、酶工程的主要内容: ?优良产酶菌种的育种; ?酶的分离纯化; ?酶的分子修饰; ?酶反应器; ?酶的应用; ?酶的发酵生产?酶反应动力学?酶与细胞固定化?酶传感器 2三、酶工程发展概况 1、早期不知觉的利用阶段:酿酒,制饴。 2、认识酶的阶段: Pasteur: 酵母中存在一种将葡萄糖转化为酒精的物质。 Bü chner: 酶在胞外也具有催化活性。 Sumner: 分离脲酶结晶。 Michaelis: 提出米氏方程。 Koshland “诱导契合”理论 3、从生物组织或细胞中提取酶: 胰酶:皮革软化; 木瓜蛋白酶:啤酒澄清 4、酶的发酵生产: 日本人首先用液体深层发酵法生产α-淀粉酶。 3 5、酶固定化: 日本人首先用固定化氨基酰化酶拆分 DL- 氨基酸; 日本人首先用海藻酸钙凝胶包埋酵母细胞生产啤酒; 6、发展趋势: *基因工程改造和表达酶*酶法在化学合成中的应用*开发新酶及其新用途*酶的固定化 4四、酶学基本概念全酶酶的活性中心酶的别构调节作用多酶体系同工酶酶原诱导酶 5五、酶学的一些新概念 :酶蛋白分子中一些基因在空间上相对集中形成一个直接参与底物识别结合和催化底物转变为产物的区域。 :作用这种酶一般有多个亚基,除了活性中心外, 还有可和别构调节物结合的别构部位,这两个部位可在不同的亚基上或在同一亚基的不同部位中,当调节物和别构部位结合后可引起酶的构象变化,导致活性中心对底物的结合和催化活性的改变,从而调节酶的活性. :含有辅助因子的酶,当酶辅助因子结合在一起时称为全酶. :由多个相同或不相同的亚基组成的酶 :由几种酶彼此以非共价键结合在一起形成的复合体, 这些酶各催化不同的反应,它们组合起来催化一系列反应的连续进行。例如:脂肪酶合成酶复合体. 6 :当细胞中加入特定诱导物后诱导产生的酶, 它的含量在诱导物存在时显著提高。:大肠肝菌的半乳糖苷酶(乳糖为诱导物).相对地,把细胞中含量较稳定,受外界影响较小的酶称为结构酶. (Ribozyme): 具有催化活性的 RNA. 由 Cech 于 1981 ) 四膜虫 rRNA 的自我剪切作用(self-splicing),2)RNase P 中的 RNA 具有使 tRNA5 ’一端成熟的作用,3)13srRNA 具有肽基转移酶(Peptidy1 transferase) 的作用. 7 :在基本骨架上连接酶活性中心的化学基因而形成的,: 1)胰凝乳蛋白酶的模拟酶:将 Asp 的羧基, His 的味唑基和 Ser 的羧基连接到?-环糊精上,发现其具有催化芳香酰类化合物的水解,但能耐8 0℃和 pH 2~13. 2)谷胱甘肽过氧化物(GSHPx) 的模拟酶: Glu- SelCys-Gly 三肽也具有 GSHPx 的活性,即催化 GSSG ( 还原型)+H2O2 → H2O+ GSSG( 氧化型谷胱甘肽).Se( 硒)和 Cys 相结合而形成 SelCys. 8 :主要是指利用蛋白质工程的方法改变酶的一级结构,从而使其功能或特性发生改变。例如: 1)将枯草杆菌蛋白酶的 Gly166 → Lys166 后,水解谷氨酸相邻肽键的效率较原来的酶高 500 倍 2)葡萄球菌核酸酶:该酶水解 RNA 或 DNA 单链, Cys116 上接上 22bp 的 oligonucleotide, 这时该酶只能水解与该寡核苷酸序列互补的序列的相邻核苷酸序列,从而提高了其专一性. (Gly-Phe) Gly-Phe 9 10. 抗体酶:用底物过渡态类似物作为半抗原免疫动物,从而制备其抗体。这样得到的抗体理论上应能与底物结合并能发挥催化作用。例如:用三乙烯酰胺衍生物化学修饰的肽复合物(Gly-Phe) 作为半抗原制备出能水解 Gly-Phe ,这对蛋白质一级结构的测定具有重要意义. 10