酶的应用ppt课件

酶的应用 1 “绿色健康，“酶”力无限 医药、洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、酒精、食 品（包括果蔬汁、啤酒酿造、谷物食品、蛋白水解 、和功能食品以及食用油脂）、饲料、皮革、造纸 和化工等工业领域 2 +执行具体的生理功能-唾液、胃液中的消化酶，凝血 酶等 +清除有害物质,起保卫作用-过氧化物酶，超氧化物岐 化酶等 +协同激素等生理活性物质在体内发挥信号转换,传递 与放大作用,调节生理功能-蛋白激酶 +催化代谢反应,建立各种各样代谢体系与代谢途径-葡 萄糖、氨基酸、核酸代谢 3 +基因工程工具酶 +基因组学 +蛋白组学 4 1、酶在医药方面的应用 2、酶在食品方面的应用 3、酶在轻工、化工方面的应用 4、酶在环境保护中的应用 Go Go Go Go 5、酶在生物技术方面的应用 Go 5 +1、酶在医药方面的应用 +用酶进行疾病的诊断 +用酶进行疾病的治疗 +用酶制造各种药物 6 +1、酶在医药方面的应用 +1）、酶在疾病诊断方面的应用 +(1)、通过酶活力变化进行疾病诊断 +(2)、用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断 7 酶疾病与酶活力变化 淀粉酶胰脏疾病，肾脏 疾病时升高；肝病时下降 胆碱酯酶肝病、肝硬化、有机磷中毒、风湿等，活力下降 酸性磷酸酶前列腺癌、肝炎、红血球病变时 ，活力升高 碱性磷酸酶佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺机能亢进时 ，活力升高；软骨发育不全等，活力下降 谷丙转氨酶/谷草转氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高 -谷氨酰转肽 酶（- GT） 原发性和继发 性肝癌，活力增高至200单位以上，阻塞性黄疸、肝硬化、胆道癌等，血清中 酶活力升高 醛縮酶急性传染性肝炎、心肌梗塞，血清中酶活力显著升高 胃蛋白酶胃癌，活力升高；十二指肠溃疡 ，活力下降 磷酸葡糖变位酶肝炎、癌症，活力升高 乳酸脱氢酶肝癌、急性肝炎、心肌梗塞，活力显著升高；肝硬化，活力正常 端粒酶癌细胞中含有端粒酶，正常体细胞内没有端粒酶活性 山梨醇脱氢酶（SDH）急性肝炎，活力显著提高 脂肪酶急性胰腺炎，活力明显增高，胰腺癌、胆管炎患者，活力升高 肌酸磷酸激酶（CK）心肌梗塞，活力显著升高；肌炎、肌肉创伤 ，活力升高 羟基丁酸脱氢酶心肌梗塞、心肌炎，活力增高 磷酸己糖异构酶急性肝炎，活力极度升高；心肌梗塞、急性肾炎，脑溢血，活力明显升高 鸟氨酸氨基甲酰转 移酶急性肝炎，活力急速增高；肝癌，活力明显升高 乳酸脱氢酶同工酶心肌梗塞、恶性贫血，LDH1增高；白血病、肌肉萎缩，LDH2增高；白血病、淋巴肉瘤、肺 癌，LDH3增高；转移性肝癌、结肠 癌，LDH4增高；肝炎、原发性肝癌、脂肪肝、心肌梗塞 、外伤、骨折，LDH5增高 葡萄糖氧化酶测定血糖含量，诊断糖尿病 亮氨酸氨肽酶（LAP）肝癌、阴道癌、阻塞性黄疸，活力明显升高 8 体检表中有关酶的选项 9 酶测定的物质用 途 葡萄糖氧化酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病 葡萄糖氧化酶+过氧化物酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病 尿素酶尿素测定血液、尿液中尿素的量， 诊断肝脏、肾脏 病变 谷氨酰胺酶谷氨酰胺测定脑脊液中谷氨酰胺的量， 诊断肝昏迷、肝硬化 胆固醇氧化酶胆固醇测定胆固醇含量，诊断高血脂等 DNA聚合酶基因通过基因扩增，基因测序， 诊断基因变异、检测 癌基因 10 PKU苯丙酮尿症 脑发育受阻，严重脑 力呆滞。 苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病 11 +1、酶在医药方面的应用 +1）、酶在疾病诊断方面的应用 +苯丙酮尿症(PKU)的检测 +PKU临床表现为智力低下、癫痫、精神情绪异常等 症状，患者主要是新生儿。全球大约每10000人中 就有1名患者。中国PKU患者已经达到约四万人， 每年新增患儿2000多人。河北省自2006-2008年三 年筛查了新生儿1530000例，其中有604人确诊为 PKU患者，发病率高达1/2500。 12 13 +1、酶在医药方面的应用 +1）、酶在疾病诊断方面的应用 +苯丙酮尿症(PKU)的检测 +发病机理：由于肝脏苯丙氨酸羟化酶缺乏或活性 减低而导致苯丙氨酸代谢障碍的一种遗传性疾病 。 14 +1、酶在医药方面的应用 +苯丙酮尿症(PKU)的防治 15 +1、酶在医药方面的应用 +1）、酶在疾病诊断方面的应用 +苯丙酮尿症(PKU)的检测 +在苯丙氨酸解氨酶（PAL)作用下检测血液 中的苯丙氨酸的含量。 16 +1、酶在医药方面的应用 +2）、酶在疾病治疗方面的应用 17 酶 名来 源用 途 淀粉酶胰脏、麦芽、微生物治疗消化不良，食欲不振 蛋白酶胰脏、胃、植物、微生物治疗消化不良，食欲不振，消炎，消肿，除去坏死组 织，促进创伤 愈合，降低血压 脂肪酶胰脏、微生物治疗消化不良，食欲不振 纤维素酶霉菌治疗消化不良，食欲不振 溶菌酶蛋清、细菌治疗各种细菌性和病毒性疾病 尿激酶人尿治疗心肌梗塞，结膜下出血，黄斑部出血 链激酶链球菌治疗血栓性静脉炎，咳痰，血肿，下出血，骨折 青霉素酶蜡状芽孢杆菌治疗青霉素引起的变态反应 L-天冬酰胺酶大肠杆菌治疗白血病 超氧化物歧化酶微生物，植物，动物预防辐射损伤，治疗红斑狼疮，皮肌炎，结肠炎 凝血酶动物，蛇，细菌，酵母等治疗各种出血病 胶原酶细菌分解胶原，消炎，化脓，脱痂，治疗溃疡 右旋糖酐酶微生物预防龋齿 胆碱酯酶细菌治疗皮肤病，支气管炎，气喘 溶纤酶蚯蚓溶血栓 弹性蛋白酶胰脏治疗动脉硬化，降血脂 核糖核酸酶胰脏抗感染，祛痰，治肝癌 尿酸酶牛肾治疗痛风 18 酪氨酸酶治 疗白斑病 19 L-天冬酰胺酶 治疗白血病 20 溶菌酶 21 栓溶酶类与心血管疾病 22 凝血酶 23 +健美生消化酶帮助肠胃蠕动 【产品规格】90片瓶 【食用方法】成人每日3片，随主餐服用 【成分(每片含)】 1)消化蛋白质：木瓜蛋白酶50毫克、菠萝蛋白酶30毫克 ； 2)消化脂肪：脂肪酶30毫克； 3)消化碳水化合物/淀粉：淀粉酶50毫克； 4)消化乳制品：乳糖酶30毫克； 5)消化纤维：纤维素酶15毫克。 另含：能抑制过多胃酸的葡萄糖酸钙，能缓解反胃薄 荷叶和茴香 【适用人群】 消化不良者 肠胃疾病患者 大病初愈者 消化酶类 24 SOD 25 美国医学家WF安德森等人对腺 苷脱氨酶缺乏症（ADA缺乏症）的 基因治疗，是世界上第一个基因治 疗成功的范例。 1990 1990年年9 9月月1414日，安德森对一例患日，安德森对一例患ADAADA缺乏症的缺乏症的4 4岁岁 女孩谢德尔进行基因治疗。这个女孩谢德尔进行基因治疗。这个4 4岁女孩由于遗传基因岁女孩由于遗传基因 有缺陷，自身不能生产有缺陷，自身不能生产ADAADA，先天性免疫功能不全，先天性免疫功能不全， 只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自只能生活在无菌的隔离帐里。他们将含有这个女孩自 己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这己的白血球的溶液输入她左臂的一条静脉血管中，这 种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的种白血球都已经过改造，有缺陷的基因已经被健康的 基因所替代。在以后的基因所替代。在以后的1010个月内她又接受了个月内她又接受了7 7次这样的次这样的 治疗，同时也接受酶治疗。经治疗后，免疫功能日趋治疗，同时也接受酶治疗。经治疗后，免疫功能日趋 健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。健全，能够走出隔离帐，过上了正常人的生活。 谢德尔，1999 26 +1、酶在医药方面的应用 +3）、酶医药制造在方面的应用 27 酶主要来源用途 青霉素酰化酶微生物制造半合成青霉素和头孢 菌素 11-羟化酶霉菌制造氢化可的松 L-酪氨酸转氨酶细菌制造多巴（L-二羟苯丙氨酸） -酪氨酸酶植物制造多巴 -甘露糖苷酶链霉菌制造高效链霉素 核苷磷酸化酶微生物生产阿拉伯糖腺嘌呤核苷（阿 糖腺苷） 酰基氨基酸水解酶微生物生产L-氨基酸 5-磷酸二酯酶桔青霉等微生物生产各种核苷酸 多核苷酸磷酸化酶微生物生产聚肌胞，聚肌苷酸 无色杆菌蛋白酶细菌由猪胰岛素（Ala-30）转变为 人胰岛素（Thr-30） 核糖核酸酶微生物生产核苷酸 蛋白酶动物、植物、微生物生产L-氨基酸 -葡萄糖苷酶黑曲霉等微生物生产人参皂甙-Rh2 28 青霉素酰化酶与抗生素改造 29 B 30 31 32 糖尿病,肥胖病患者氨基酸失衡, 肿瘤患者老人,妇女美容美发 L-苯丙氨酸 阿斯巴甜 氨基酸复合试剂 抗肿瘤药物 皮肤增白保湿 染发护发 33 20002005199019971984 year 199820022005 y ear 34 生产 方 法 蛋白质 水解法 化学合成法 微生物发酵法酶法 优点 缺点 工艺简单 产量极低 提取容易 原料价格高 收率低， 工艺烦琐 可利用廉价原 料 产物浓度低， 生产周期长 工艺简便， 产物浓度、转化 高 酶活稳定性差 35 解氨酶基因工程菌 种子培养发酵培养菌体生物转化 肉桂酸 氨水 提取分离得到苯丙氨酸 36 PAL来源 37 Digest with EcoRI and BamHI Recovery tac Digest with EcoRI, BamHI，SalI and PstI Obtain pal gene with PCR Digest with SalI and PstI 38 39 40 +2、酶在食品方面的应用 +1）、酶在食品工业方面的应用 41 酶 名来 源主 要 用 途 淀粉酶枯草杆菌、米曲霉、黑曲霉淀粉液化，制造糊精、葡萄糖、饴糖、果葡糖浆， 淀粉酶麦芽、巨大芽孢杆菌、 多粘芽孢杆菌 制造麦芽，啤酒酿造 糖化酶根霉、黑曲霉、红曲霉、 内孢霉 淀粉糖化，制造葡萄糖、果葡糖 异淀粉酶气杆菌、假单胞杆菌制造直链淀粉、麦芽糖 蛋白酶胰脏、木瓜、枯草杆菌、霉菌啤酒澄清，水解蛋白、多肽、氨基酸 右旋糖酐酶霉菌 糖果生产 果胶酶霉菌 果汁、果酒的澄清 葡萄糖异构酶放线菌、细菌 制造果葡糖、果糖 葡萄糖氧化酶黑曲霉、青霉 蛋白加工、食品保鲜 柑苷酶黑曲霉 水果加工，去除桔汁苦味 橙皮苷酶黑曲霉 防止柑桔罐头及桔汁出现浑浊 氨基酰化酶霉菌、细菌 由DL氨基酸生产L氨基酸 天冬氨酸酶大肠杆菌、假单胞杆菌 由反丁烯二酸制造天冬氨酸 磷酸二酯酶桔青霉、米曲霉 降解RNA，生产单核苷酸用作食品增味剂 色氨酸合成酶细菌 生产色氨酸 核苷磷酸化酶酵母 生产ATP 纤维素酶木霉、青霉 生产葡萄糖 溶菌酶蛋清，微生物 食品杀菌保鲜 42 淀粉酶类与淀粉糖业 43 44 45 果汁生产与果胶酶 乳制品与凝乳酶 46 +果胶酶可以软化果 肉组织中的果胶质 ，使葡萄汁的黏度 下降，原来存在于 葡萄汁中的固形物 失去依托而沉降下 来，以增强澄清效 果，同时也可加快 过滤速度，提高出 汁率。 47 利用蛋白酶 进行啤酒澄 清,糖化酶, 水解酶进行 糊化 48 49 +3、酶在轻工化工方面的应用 +用酶进行原料处理。 +用酶生产各种轻工、化工产品。 +用酶增强产品的使用效果。 50 +3、酶在轻工化工方面的应用 +1）、酶在原料处理方面的应用 +(1)发酵原料的处理：淀粉酶、糖化酶等 +(2)纺织原料的处理：蛋白酶在羊毛纤维减量中起 作用。 +(3)制浆、造纸原料的处理：纤维素酶、木聚糖酶 +(4)生丝的脱胶处理：蛋白酶用于生丝脱胶与丝织 物水洗整理。 51 +3、酶在轻工化工方面的应用 +1）、酶在原料处理方面的应用 +(5)羊毛的除垢处理：蛋白酶 +(6)皮革的脱毛处理：蛋白酶和纤维素酶 +(7)烟草原料的处理：酚氧化酶处理烟草以降低多酚含 量 +(8)甜菜糖蜜的处理：糖化酶 52 53 生物抛光是一种用纤维素酶改善纤维素纤维 制品表面的整理工艺,以达到持久的抗起毛起 球并增加织物的光洁度和柔软度 54 酶水解了毛根部的毛 囊蛋白而使毛松动脱 落。蛋白酶分解皮纤 维间质中的可溶性蛋 白质，使皮纤维进一 步松散软化。 加速蛋白质的分解 染色温度降低 皮革脱毛与软化 加酶洗涤剂 生丝脱胶与羊毛染色 蛋白酶 回本章目录 55 +3、酶在轻工化工方面的应用 +2)、酶在轻工、化工产品制造方面的应用 +利用酶的催化作用可将原料转变为所需的轻工、 化工产品，也可利用酶的催化作用除去某些不需 要的物质而得到所需的产品。 56 +3、酶在轻工化工方面的应用 +2)、酶在轻工、化工产品制造方面的应用 +(1)酶法生产L氨基酸： +利用酶或固定化酶的催化作用，可以将各种底物转化为L 氨基酸，或将DL-氨基酸拆分而生产L氨基酸。 +(2) 酶法生产有机酸： +各种有机酸是一类有重要应用价值的轻工、化工产品。通 过酶的催化作用可以生产各种有机酸。 57 乙酰 -DL Ala L Ala +乙酸 乙酰 -D Ala Aminoacylase 氨 基 酰 化 酶 58 泵 储 罐 反应产物 离心机 消 旋 反 应 器 固定化酶 柱子 晶体 L-Ala L-Ala A-D-Ala A-L-Ala A-D-Ala 59 酶制剂在国外饲料工 业中得到不断应用， 不仅提高了饲料原料 的转化率，也促进了 对饲料的消化。 植酸酶 Bio-Feed Phytase ( Ronozyme P ) 主要用于提高植酸磷的消化率，并相应改善钙和其它矿物元素的 利用率。大大降低了动物粪便中磷的排放量，有益环保。 60 +（3） 酶法制造化工原料： +化工原料的生产通常采用化学合成法，需要在高 温高压的条件下进行反应。对设备的要求高，投 资大，甚至造成环境污染。如果采用酶催化，则 由于酶具有作用条件温和等显著特点，所以可以 在常温常压的条件下生产许多化工原料，从而减 少设备投资，降低生产成本。例如，腈水合酶可 以催化腈类化合物加水，合成丙烯酰胺，烟酰胺 ，5-腈基苯戊胺等重要的化工原料。 61 +（3） 酶法制造化工原料： +加酶增强产品的使用效果 +在某些轻工产品中添加一定量的酶，可以显著地 增强产品的使用效果。如： +(1)加酶洗涤剂 +(2)加酶牙膏、牙粉和漱口水 +(3)加酶饲料 +(4)加酶护肤用品 62 63 +4. 酶在环境保护方面的应用 +1）、酶在环境监测方面的应用： +(1)利用胆碱酯酶检测有机磷农药污染： +(2)利用乳酸脱氢酶的同工酶监测重金属污染： +(3)通过-葡聚糖苷酸酶监测大肠杆菌污染： +(4)利用亚硝酸还原酶检测水中亚硝酸盐浓度： 64 +4. 酶在环境保护方面的应用 +2）、酶在废水处理方面的应用： +不同的废水，含有各种不同的物质，要根据所含物质的 不同，采用不同的酶进行处理。 +有的废水中含有淀粉、蛋白质、脂肪等各种有机物质， 可以在有氧和无氧的条件下用微生物处理，也可以通过固 定化淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等进行处理。 +冶金工业产生的含酚废水，可以采用固定化酚氧化酶进 行处理。 65 +4. 酶在环境保护方面的应用 +含有硝酸盐、亚硝酸盐的地下水或废水，可以采 用固定化硝酸还原酶、亚硝酸还原酶和氧化一氮 还原酶进行处理。使硝酸根、亚硝酸根逐步还原 ，最终成为氮气。 66 +4. 酶在环境保护方面的应用 +3）、酶在可生物降解材料开发方面的应用： +利用酶在有机介质中的催化作用合成的可生物降 解材料主要有：利用脂肪酶的有机介质催化合成 聚酯类物质、聚糖酯类物质；利用蛋白酶或脂肪 酶合成多肽类或聚酰胺类物质等。 67 n在脂肪酶催化下，己二酸（或癸二酸）与蔗糖在己烷溶液中进行 酯化反应，能够生成聚糖酯高聚物： 回本章目录 68 69 +5. 酶在生物技术方面的应用 +主要包括：酶在除去细胞壁方 面的应用，酶在大分子切割方面 的应用以及酶在大分子连接方面 的应用。 70 +1）、酶在除去细胞壁方面的应用 +在生物工程方面，很多时候都需要除去 细胞壁。 +(1)胞内物质的提取 +(2)原生质体的制备 71 +1）、酶在除去细胞壁方 面的应用 +(1)胞内物质的提取 +溶壁酶能分解真菌细胞壁的 多糖。导致破壁 72 +1）、酶在除去细胞壁方面的应用 +(2)原生质体的制备 微生物原生质体融合是通过两个遗传性状不同的 亲株原生质体融合而达到杂交目的，双亲本原生 质体在促融剂作用下相互接触，融合成一个细胞 ，然后核融合，最终强制性地将双亲基因组融合 、DNA交换、重组并产生新性状。 73 +1）、酶在除去细胞壁方面的应用 +(2)原生质体的制备 原生质体制备原生质体融合原生质体再生 融合子筛选 74 +1）、酶在除去细胞壁方面 的应用 +(2)原生质体的制备 75 现代基因工程的创始人P伯格（美国,1926）在1960年以敏锐的科学 预见力提出一个大胆的设想：是否可以创造出一种人工方法，把外界的遗 传基因引入动物体内，以达到改变遗传性状和治疗某些疾病的需要呢？ 1972年，伯格把两种病毒的DNA用同一种限制性内切酶切割后，再用DNA 连接酶把这两种DNA分子连接起来，于是产生了一种新的重组DNA分子， 首次实现两种不同生物的DNA体外连接，获得了第一批重组DNA分子，这 标志着基因工程技术的诞生。伯格因此获得了1980年诺贝尔化学奖。 76 +2、酶在大分子切割方面的应用 +(1)限制性核酸内切酶 +限制性核酸内切酶是一类在特定的位点上，催 化双链DNA水解的磷酸二酯酶。 +至今为止已发现的核酸内切酶有300多种，已成 为基因工程中必不可缺的常用工具酶。 +限制性核酸内切酶具有高度的专一性。表现在 它能够识别双链DNA中的某段碱基的排列顺序，并 且只能在某个特定位点上将DNA分子切开。 77 一些限制性核酸内切酶的来源与作用位点 酶识别 序列与作用位点53来 源 Alu AGCTArthrobacter luteus AvaCPyCGPuGAnabaena vayiabilis BamH GGATCCBacillus amyloliquefaciens Bgl AGATCTBacillu globigii Eco R GAATTCEscherichia coli Rye13 Hae GGCCHacmophilus aegyptius Hind AAGCTTHaemophilus influenzae Hpa GTTAACHacmophilus parainfluenzae Kpn GGTACCKlebsiella pneumoniae Pst CTGCAGProvidencia stuartii Sal GTCGACStreptomyces albus Sma CCCGGGSerratia marcens Xba TCTAGAXanthomonas badrii Xho CTCGAGXanthomonas holicola 回本章目录 78 +2、酶在大分子切割方 面的应用 +2）、DNA外切核酸酶: +这是一类从脱氧核糖核酸 （DNA）分子末端开始逐 个除去末端核苷酸的酶。 这些酶中有些可以从DNA 链的5末端开始作用， 有些从3末端开始作用 ，有些则可同时作用于 5末端和3末端。 79 +2、酶在大分子切割 方面的应用 +3)碱性磷酸酶 +碱性磷酸酶可以