酶工程课件.doc

酶的基础知识一什么是酶? 1. Enzyme proteins 酶是由生物体产生的具有催化剂活性的蛋白质。 2. Ribozyme RNAs 本身就是一段 RNA ,不需要额外的蛋白酶就可以对自身进行剪切。二酶催化特性高效率比非催化高 10 8- 10 20倍比非酶催化高 10 7- 10 13倍高度专一性反应条件温和三酶的化学本质 Enzyme Proteins Ribozyme RNAs 四酶的组成酶:包括结合酶和简单酶辅因子:包含辅酶 Coenzyme 和辅基 Prosthetic group Holoenzyme Apoenzyme Cofactor 五酶的命名与分类原则: 1. 根据酶所用的底物来命名 ex: Ribonuclease Protease 2. 根据所催化的反应来命名 ex: Dehydrogenase Phosphotransferase Aminotransferase 3. 上述两个原则结合 4. 上述原则再加上酶的来源 ex :牛胰核糖核酸酶(一) 国际系统分类法 1. 氧化还原酶类 Oxidoreducta 2. 转移酶类 Transgerases 3. 水解酶类 Hydrolases 4. 裂合酶类 Lyases 5. 异构酶类 Isomerases 6. 合成酶类 Synthetases Synthases (二)系统命名法 1. ATP: Creatine Phosphotransferase ATP: 肌酸磷酰基转移酶 2. Glutamate: Pyruvate aminotransfera 谷氨酸:丙酮酸(GPT) 氨基转移酶 3. 单体酶 Monomeric enzymes 4. 寡聚酶 Oligomericenzymes 5. 多酶体系 Multienzyme systems 酶工程定义: 酶工程即利用酶的催化作用,在一定的生物反应器中,将相应的原料转化成所需的产品。酶工程是现代酶学理论与化工技术的交叉技术,它的应用主要集中于食品工业、轻工业和医药工业等领域。酶工程的应用范围( 1)对生物宝库中存在天然酶的开发和生产; ( 2)自然酶的分离纯化及鉴定技术; ( 3)酶的固定化技术(酶和细胞固定化); ( 4)酶反应器的研制和应用; ( 5)与其他生物技术领域的交叉和渗透。其中固定化酶技术是酶工程的核心。实际上有了酶的固定化技术,酶在工业生产中的利用价值才真正得以体现。尽管人类 19 世纪前后才建立起酶的概念,但酶的催化作用却很早就为人们的生活所利用。比如: (1) 在人类游牧生活时期,就已会利用动物的胃液来凝固牛乳; (2) 人类在 4000 多年前就已掌握的酿酒和制酱技术其实也是酶作用的结果。放线菌 1987 年以后, Bucher 发现酶的细胞外作用现象,从而导致了酶的商品化生产。霉菌最初的商品酶制剂主要以动植物为原料提取,如从牛胃中提取凝乳酶、从胰脏中提取胰酶、从血液中提取凝血酶、从植物材料中提取淀粉酶等。之后, Takamin e 利用霉菌来生产淀粉酶使得酶制剂工业取得突破,其方法至今仍被采用第二次世界大战以后,随着微生物培养技术、发酵工业和设备的渐渐完善,利用微生物来获得商品化酶制剂已形成规模化产业,并开辟了广阔的市场。 Pilot Biostat UD50 20世纪 90年代,随着基因工程的广泛介入,一些原来只能由动物或植物生产的酶,经过酶基因重组,可以在微生物上表达。由于在发酵过程中很容易对微生物进行控制,因此基因工程+发酵工艺+先进的发酵设备”可以算是酶工业的第三次飞跃。微生物酶的开发一、应用微生物来开发酶的优点: (1) 微生物生长繁殖快,生活周期短。因此,用微生物来生产酶产品,生产能力(发酵)几乎可以不受限制地扩大,能够满足迅速扩张的市场需求。(2) 微生物种类繁多,它们散布于整个地球的各个角落, 而且在不同的环境下生存的微生物都有其完全不同的代谢方式,能分解利用不同的底物。(3) 这一特征就为微生物酶品种的多样性提供了物质基础。(4) 特别是当基因工程介入时,动植物细胞中存在地酶,几乎都能够利用微生物细胞获得。因此,有计划和仔细地筛选微生物菌种,通常可以获得能够生产几乎任何一种酶的适当细胞。微生物酶开发的一般程序(一)样品的采集采样的目的、采样地点、采样方法及采样的数量。(二)菌种的分离培养基的确定、培养条件的确定(三)菌种的初筛(1) 用简单的定性反应进行初筛; (2) 在最初分离阶段就给予特殊的培养基或培养条件,进而让目的菌株得以繁殖, 尽可能地把只成为目的菌的菌株或只将其最适菌株的一株纯化分离。(四)菌种的复筛初筛之后,还要进行复筛。复筛的目的是在初筛的基础上,筛选产酶量高、性能更符合生产要求的菌种。复筛。酶活的测定方法的建立尤其重要。(五)对复筛获