南京工业大学生命工程与技术概论限选课酶工程演示文稿

1、南京工业大学生命工程与技术概论限选课酶工程演示文稿第一页，共二十八页。（优选）南京工业大学生命工程与技术概论限选课酶工程第二页，共二十八页。(一）酶的概述1、酶的化学本质一般情况下，酶的化学本质是蛋白质，是具有特殊催化功能的蛋白质 组成：单成分酶的组成成分只有酶蛋白，而全酶含有酶蛋白和辅助因子，两者必须结合组成复合物才能有催化活性 但是，20世纪80年代发现了核酶，其本身属于一种RNA，并非蛋白质，但也能特异性地催化某个反应。 第三页，共二十八页。例如：许多脱氢酶需要NAD或NADP为辅酶（烟酰胺核苷酸）NAD：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 NADP：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸 第四页，共二十八页。2、

2、酶的结构与催化功能1.酶的催化功能是由酶蛋白的分子结构，特别是由酶的特殊的空间构象决定的。酶的活性部位：酶的活性部位（活性中心）是酶蛋白分子中直接与底物结合，进行催化反应的部位，是由相关酶对底物结合和催化的氨基酸残基在空间上组成一个与酶显示活性直接相关的区域。 第五页，共二十八页。活性中心有氨基酸残基（有的有辅酶），一般由几个氨基酸组成，它们在肽连中所处的位置可能相距较远，但在空间结构中却必须按一定的相对位置靠近在一起。因此酶的活性部位只有在酶蛋白保持一定的空间构象时才能存在并发挥其催化功能。溶菌酶分子的三级结构第六页，共二十八页。3.酶的催化特性酶是一种催化剂，可以加快反应速度但不改变平衡点

3、具有以下催化特性： （1）酶的催化反应条件温和。一般在常压和较低的温度下即可发生酶催化反应。（2）酶的催化效率高。酶比一般化学催化剂要高得多。 Fe作催化剂，0时1克分子铁10-5mol H2O2 /秒 H2O2酶作催化剂，0时1克分子酶105 H2O2 /秒，高1010倍（3）酶的催化具有专一性。 第七页，共二十八页。酶的专一性（1）结构专一性相对专一性：一种酶能催化一类具有相同化学键或基团 的物质进行某种类型的反应 脂类 脂肪酸 醇 酯基第八页，共二十八页。 绝对专一性 一种酶只能催化一种化合物进行一种反应 几乎不催化尿素以外的任何物质发生水解第九页，共二十八页。（2）立体异构专一性旋光异

4、构专一性： 当底物中含有不对称碳原子时，酶只能作用于异构体的一 种，而对另一种则全无作用。 L-乳酸 几何异构专一性第十页，共二十八页。酶的专一性在实践中很有意义。在科研和生产中得到广泛的应用。利用这一特性，可以从原料得到单一的产物，防止副产物生成。如：某些药物只有某一种构型才有生理作用，而有机合成的药物只能是消旋产物，利用酶进行不对称合成。 第十一页，共二十八页。4、酶作用专一性机制的假说 锁钥学说：酶与底物在表面结构的特定部位其形状是互补的，一定的酶只能与一定的底物结合。诱导契合学说：酶的活性部位在结构上是柔性的，当底物与酶的这个部位接触时，可使酶蛋白发生构象变化，这样就使反应所需基团正确

5、排列、定向，从而易与底物结合反应。第十二页，共二十八页。5、酶的命名、分类1、由于酶的化学结构已弄清楚的为数不多，不能按化学结构命名。目前有习惯命名法和系统命名法。A. 习惯命名法：主要根据酶作用的底物和催化反应类型来命名。如：葡萄糖氧化酶；乙酰胆碱酶表示水解乙酰胆碱（水解酶可省水解两字）；B. 系统命名法：1961年，国际酶学会提出了一个命名原则第十三页，共二十八页。1、氧化还原酶 AH2+B A+BH2、转移酶 AX+B A+BX3、水解酶 AB+H2O AH+BOH4、裂合酶 AB A+B5、异构酶 L-型 D-型6、连接（合成）酶 A+B AB第十四页，共二十八页。商品酶制剂一览表第十

6、五页，共二十八页。工业酶制剂在各领域中的销售一览表第十六页，共二十八页。各公司酶制剂市场占有率第十七页，共二十八页。NOVO公司在中关村科技园区上地开发区的中国总部第十八页，共二十八页。 NOVO公司的酶制剂产品70年代初就已进入中国市场。1994年， NOVO 的前身诺和诺德公司董事会通过了在中国实施战略投资的计划。目前，NOVO公司已在中国实现投资总额1.65亿美元。1997年，位于中关村科技园区上地开发区的中国总部和生物技术研究发展中心竣工并投入使用。1998年，位于天津经济技术开发区的大型现代化酶制剂生产企业建成投产。NOVO先后在中国建立了2家独资公司：诺维信(沈阳)生物加工有限公司

7、和诺维信 (中国) 生物技术有限公司，及 1 家合资企业：苏州宏达制酶有限公司。1997 年又获准成立诺维信 (中国) 投资有限公司 (原诺和诺德中国投资有限公司)第十九页，共二十八页。 位于天津经济技术开发区的NOVO公司，占地160,000平方米，绿化面积达25%。一期工程于1998年4月正式投产。第二十页，共二十八页。NOVO公司在江苏太仓的苏州宏达酶制剂公司第二十一页，共二十八页。产品有：1) 苏宏牌耐高温-淀粉酶 (22000cu/ml) Suhong AA，主要应用于味精和酒精工业。2) 苏宏牌高转化率糖化酶 (100000cu/ml) Suhong GA，主要应用于味精行业和酒精

8、行业。3) 苏宏牌抛光酶 (Suhong cellish L)，主要应用于纺织行业的面料生物处理。第二十二页，共二十八页。酶的来源 在酶制剂发展的早期，酶从动植物中提取，但产量低、又受到环境、气候限制，不容易大规模生产。目前主要以微生物作为生产酶的酶源，产酶微生物的发酵技术是酶生产的重要手段。1吨发酵了2天的芽孢杆菌培养液中提取的淀粉酶相当于几千头猪胰脏内含有的淀粉酶量。第二十三页，共二十八页。（三） 酶工程的应用酶在食品工业中的应用1.淀粉加工工业 用于水解淀粉，生产功能性低聚糖、葡萄糖、果糖、麦芽糖浆，年产1000万t，大多数低聚糖由酶水解或酶转移生产。2.蛋白质加工工业在蛋白酶作用下生产

9、多肽、氨基酸、蛋白水解物如生产玉米蛋白多肽、肽系调味品、肉类加工改善品质、增加面制品弹力3.乳品工业乳糖酶，降解乳糖为半乳糖，增加可消化性凝乳酶，制造奶酪，溶菌酶用于婴儿奶粉消毒。第二十四页，共二十八页。4.酿酒工业填加糖化酶，降解淀粉，缩短酿造时间，提高出酒率。中性蛋白酶可分解麦芽汁中的蛋白质，提高氨基酸含量，促进酵母发酵木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶等可用于啤酒澄清，延长保质期5.果蔬加工工业常用的有果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶和阿拉伯糖酶6.面粉烘烤工业改善面粉质量、改善面团性质、改变颜色、漂白面粉第二十五页，共二十八页。二.酶在饲料工业中的应用利于饲料的吸收、消除抗营养因子、补充内源酶

10、不足、提高饲料利用率、增加产量、减少污染。目前我国饲料用酶产量超过13500吨，添加饲料超过1350万吨。农业部批准的酶有12种。1.复合酶制剂2种或几种酶制剂混合而成，提高饲料的利用价值2.植酸酶能使得饲料中的有机磷得到有效利用。第二十六页，共二十八页。三.酶在轻工业中的应用1.用于制造洗涤剂碱性蛋白酶、碱性脂肪酶、碱性纤维素酶、氧化酶2.在造纸工业中的应用木聚糖酶用于漂白，纤维素酶脱墨、降解纤维素3.在纺织工业中的应用淀粉酶、蛋白酶、纤维素酶、过氧化氢酶用于织物退浆、织物防缩、脱胶、柔软、漂白4.在皮革工业中的应用蛋白酶用于皮革的脱毛软化5.在日化工业中的应用延缓衰老、杀菌、染发6.在油脂工业中的应用油脂水解、酯交换、提取油脂、制皂第二十七页，共二十八页。四.酶在化学工业中的应用1. 酶在有机酸合成中的应