酶工程制药专题知识

酶工程制药专题知识酶工程制药专题知识第1页提酶及电泳酶工程制药专题知识第2页酶在医药领域应用（1）1、在疾病诊疗方面应用包含两个方面：一是依据体内原有酶活力改变来诊疗一些疾病，如利用谷丙转氨酶活力升高来诊疗肝炎；二是用酶测定体液中一些物质量诊疗疾病，如利用葡萄糖氧化酶测定血糖含量，诊疗糖尿病等。2、在疾病治疗方面应用种类很多，主要有：①蛋白酶，主要用于消化不良和食欲不振等；②溶菌酶，含有抗菌、消炎、镇痛等作用；③超氧化物歧化酶，含有抗辐射、抗氧化作用；④L-天冬酰胺酶，用于治疗白血病；⑤尿激酶，含有溶血栓作用；⑥其它相关酶制剂，如细胞色素c等。酶工程制药专题知识第3页酶在医药领域应用（2）3、在药品生产方面应用酶在药品制造方面应用是利用酶催化作用将前体物质转化为药品。这方面应用日益增多。如：利用青霉素酰化酶制造半合成青霉素和头孢霉素、利用β-酪氨酸酶制造多巴、利用核苷磷酸化酶生产阿糖腺苷、利用蛋白酶和羧肽酶将猪胰岛素转化为人胰岛素等。4、在分析检测方面应用用酶进行物质分析检测方法统称为酶法检测或酶法分析。酶法检测是以酶专一性为基础、以酶作用后物质改变为依据来进行。依据酶反应不一样，酶法检测能够分成单酶反应、多酶偶联反应和酶标免疫反应等。酶工程制药专题知识第4页第一节概述一、酶特征酶(enzyme)是由活细胞产生含有特殊催化功效一类蛋白质。也称为生物催化剂。酶促反应：指反应物（或称底物）在酶催化作用下所进行反应。酶工程制药专题知识第5页酶普通特征：参加化学反应过程时能加紧反应速度；降低反应活化能；不改变反应性质即不改变反应平衡点；反应前后其数量和性质不变。酶工程制药专题知识第6页酶独自特点：①催化效率高②专一性强③反应条件温和④催化活性受到调整和控制酶工程制药专题知识第7页酶分类：1961年国际生物化学联合会酶学委员会按酶所催化反应类型将酶分成6大类：①氧化还原酶类；②转移酶类；③水解酶类；④裂合酶类；⑤异构酶类；⑥合成酶(或称连接酶)类。酶工程制药专题知识第8页

二、酶工程介绍酶工程（Enzymeengineering）是酶学和工程学相互渗透结合、发展而形成一门新技术学科。它是从应用目标出发研究酶、应用酶特异性催化功效，并经过工程化将对应原料转化成有用物质技术。酶工程制药专题知识第9页酶工程历史在20世纪20年代初就出现了酶工程，在当初，主要是指自然酶制剂在工业上大规模应用。酶固定化技术诞生：1953年，Grubhoger和Schleith首先将羧肽酶、淀粉糖化酶、胃蛋白酶和核糖核酸酶等，用重氮化聚氨基聚苯乙烯树脂进行固定，提出了酶固定化技术。1969年，日本学者首先应用固定化酶技术成功地拆分了DL-氨基酸。酶工程制药专题知识第10页

1971年，第一届国际酶工程会议提出酶工程内容主要是：酶生产、分离纯化、酶固定化、酶及固定化酶反应器、酶与固定化酶应用等。伴随科学发展和酶技术研究深入，酶应用所包括面越来越广，在工业、农业、医药和食品等领域中应用都有广泛应用。酶工程制药专题知识第11页酶工程内容①酶分离、提纯、大批量生产及新酶和酶应用开发；②酶和细胞固定化及酶反应器研究(包含酶传感器、反应检测等)；③酶生产中基因工程技术应用及遗传修饰酶(突变酶)研究；④酶分子改造与化学修饰、以及酶结构与功效之间关系研究；⑤有机相中酶反应研究；⑥酶抑制剂、激活剂开发及应用研究；⑦抗体酶、核酸酶研究；⑧模拟酶、合成酶及酶分子人工设计、合成研究。酶工程制药专题知识第12页第二节酶起源和生产一、酶起源早期酶生产是以动物、植物为主要原料，如从猪颌下腺中提取激肽释放酶，从菠萝中制取菠萝蛋白酶，从木瓜汁液中制取木瓜蛋白酶等。但伴随酶制剂应用范围日益扩充，单纯依赖动植物起源酶已不能满足要求，而且动、植物原料生长周期长、起源有限、受地理、气候、季节等原因影响，不适于大规模生产。动植物组织和细胞培养；微生物酶工程制药专题知识第13页利用微生物生产酶制剂，突出优点是：①微生物种类繁多，凡是动植物体内存在酶，几乎都能够从微生物中得到。②微生物繁殖快、生产周期短、培养简便，并能够经过控制培养条件来提升酶产量。③微生物含有较强适应性，经过各种遗传变异伎俩，能培育出高产菌株。酶工程制药专题知识第14页二、酶生产菌（1）⒈对菌种要求作为酶制剂生产菌应有特定要求：①产酶量高，酶性质应符合要求，而且是产生胞外酶菌；②不是致病菌、系统发育上与病源体无关、不产生毒素；③稳定性好，不易变异、退化、感染噬菌体；④能利用廉价原料，发酵周期短，易于培养。酶工程制药专题知识第15页二、酶生产菌（2）⒉生产菌起源

生产菌种能够从菌种保藏机构和相关研究部门取得，但大量工作应该是从自然界中分离筛选。自然界是产酶菌种主要起源，土壤、深海、温泉、火山、森林等都是菌种采集地。筛选产酶菌方法与其它发酵微生物筛选方法基础一致。基因工程不停改良生产菌取得菌种酶工程制药专题知识第16页二、酶生产菌（3）⒊当前常见产酶微生物大肠杆菌(E．coli)是应用最广泛产酶菌，普通分泌胞内酶，需经细胞破碎才能分离得到。用于生产谷氨酸脱羧酶、天门冬氨酸酶、青霉素酰化酶、β—半乳糖苷酶等。酶工程制药专题知识第17页二、酶生产菌（4）枯草杆菌：主要用于发酵生产α-淀粉酶、β—葡萄糖氧化酶、碱性磷酸酯酶等。啤酒酵母：主要用于酿造啤酒、酒精、饮料和面包，生产转化酶、丙酮酸脱羧酶、乙醇脱氢酶等。曲霉(黑曲霉和黄曲霉)：用于生产糖化酶、蛋白酶、淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、氨基酰化酶和脂肪酶等。青霉菌、木霉菌、根霉菌、链霉菌等用于生产对应酶。酶工程制药专题知识第18页第三节酶和细胞固定化酶反应几乎都是在水溶液中进行，居于均相反应。均相酶反应系统中游离酶只能一次性使用，不但造成酶浪费，而且会增加产品分离难度和费用，影响产品质量，另外溶液酶很不稳定，轻易变性和失活。假如能将酶制剂制成既能保持其原有催化活性、性能稳定、又不随水流动固定化状态，即固定化酶(Immobilizedenzyme)，可大大提升酶利用率。酶工程制药专题知识第19页一、固定化酶制备⒈固定化酶定义：

固定化酶是指限制或固定于特定空间位置酶。是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，又能发挥催化作用酶制剂。酶固定化：经过载体等将酶限制或固定于特定空间位置，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，又能发挥催化作用酶制剂过程。酶工程制药专题知识第20页⒉固定化酶特点酶类可大致分为天然酶和修饰酶，固定化酶属于修饰酶。固定化酶与天然酶相比，有以下优点：①可屡次使用，活性不变②反应后，酶与底物和产物易分开，产物中无残留酶，易纯化，产品质量高。③反应条件易控制。④酶利用效率高。⑤比水溶性酶更适合于多酶反应。酶工程制药专题知识第21页⒊酶和细胞固定化方法

酶和细胞固定化方法

载体结正当交联法包埋法

网格型微囊型物理吸附法离子结正当共价结正当热处理（细胞）酶工程制药专题知识第22页⑴载体结正当载体结正当将酶结合于不溶性载体上一个固定化方法。①物理吸附法：用物理方法将酶吸附于不溶性载体上一个固定化方法。无机栽体：活性炭、多孔玻璃、酸性白土、氧化铝、硅胶、膨润土等；天然高分子载体：淀粉、谷蛋白等；大孔型合成树脂、陶瓷等载体最近也已被应用；另外含有疏水基载体(丁基或己基-葡聚糖凝胶)，以及以单宁作为配基纤维素衍生物等可作为载体。酶工程制药专题知识第23页物理吸附法优点、缺点理吸附法优点：操作简单，可选取不一样电荷和不一样形状载体，固定化与纯化可同时实现。酶失活后载体不变。缺点：最适吸附酶量无规律可循，不一样载体和不一样酶其吸附条件不一样，吸附量与酶活力不一定呈平行关系，同时酶与载体之间结协力不强，易于脱落，造成酶活力下降并污染产物。酶工程制药专题知识第24页②离子结正当：

离子结正当是酶经过离子键结合于含有离子交换基水不溶性载体上固定化方法。载体有多糖类离子交换剂和合成高分子离子交换树脂，如DEAE-纤维素、AmberliteCG-50、XE-97、IR-45和Dowex-50等。酶工程制药专题知识第25页离子结正当优缺点优点：操作简单，处理条件温和，酶高级结构和活性中心氨基酸残基不易被破坏，能得到酶活回收率较高固定化酶。缺点：载体和酶结协力比较弱，轻易受缓冲液种类或pH影响，在离子强度高条件下进行反应时，往往会发生酶从载体上脱落现象。酶工程制药专题知识第26页③共价结正当共价结正当是酶以共价键结合于载体上固定化方法，也就是将酶分子上非活性部位功效团与载体表面反应基团进行共价结合方法。当前研究最广泛、内容最丰富固定化方法，其原理是酶分子上功效团，如氨基、羧基、羟基、咪唑基、巯基等和载体表面反应基团之间形成共价键，因而将酶固定在载体上。酶工程制药专题知识第27页共价结正当优缺点优点：酶与载体结合牢靠，普通不会因底物浓度高或存在盐类等原因而轻易脱落。缺点：与离子结正当和物理吸附法相比，反应条件苛刻，操作复杂，而且采取了比较强烈反应条件，会引发酶蛋白高级结构改变，破坏个别活性中心，所以往往不能得到比活高固定化酶，甚至酶底物专一性会发生改变。酶工程制药专题知识第28页⑵交联法交联法是用双功效或多功效试剂使酶与酶或微生物细胞与细胞之间彼此连接成网络结构而使酶固定化技术。常见交联剂有戊二醛、双重氮联苯胺-2，2’-二磺酸、1,5-二氟-2,4-二硝基苯及己二酰亚胺二甲酯等。交联法与共价结正当一样也是利用共价键固定酶，所不一样是它能够不使用载体。酶工程制药专题知识第29页交联法又可分为4种：交联酶法、酶与辅助蛋白交联法、吸附交联法、载体交联法。交联酶法：向酶溶液中加入多功效试剂，在一定条件下形成固定化酶技术。反应速度与酶浓度、试剂浓度、pH、离子强度、温度及反应时间相关。如0.2%木瓜蛋白酶和0.3%戊二醛在pH5.2~7.2，0℃，24h完成反应。酶与辅助蛋白交联法：在酶溶液中加入辅助蛋白交联过程。辅助蛋白有：明胶、胶原、及动物血清白蛋白等。酶工程制药专题知识第30页吸附交联法：是吸附与交联相结合技术，其过程是先将酶吸附到载体上再与交联剂反应方法。所得固定化酶称为壳状固定化酶。此法兼备吸附与交联双重优点，即提升固定化酶机械强度又提升酶与载体结合能力，酶分布于载体表面与底物接触良好。载体交联法：同一多功效试剂分子个别化学集团与载体偶联而另一个别化学基团与酶分子偶联方法。酶工程制药专题知识第31页交联法特点反应条件激烈，酶活回收较低。因为酶功效团，如氨基、酚基、羧基、巯基等参加了反应，会引发酶活性中心结构改变，造成酶活性下降。改进方法：在被交联酶溶液中添加一定量辅助蛋白如牛血清白蛋白，以提升固定化酶稳定性。酶工程制药专题知识第32页最常见交联剂是戊二醛，它二个醛基与酶分子游离氨基反应形成schiff碱，彼此交联，其方式以下：酶工程制药专题知识第33页⑶包埋法①网格型包埋法：将酶或细胞包埋在高分子凝胶细微网格中称为网格型；②微囊化包埋法：将酶或细胞包埋在高分子半透膜中称为微囊型。③纤维包埋法：将可形成纤维高聚物溶于与水不混溶有机溶剂中，再与酶溶液混合与乳化，然后将乳化液经喷头挤入促凝剂（甲苯、石油醚）中形成纤维，可将酶纤维装成酶柱或织成酶布使用。酶工程制药专题知识第34页包埋法优缺点优点：普通不需要酶蛋白氨基酸残基参加反应，极少改变酶高级结构，酶活回收率较高。缺点：化学聚合反应包埋酶轻易失活，所以必须合理设计反应条件。适用范围：小分子底物和产物酶，不适合大分子底物和产物酶。酶工程制药专题知识第35页酶和细胞固定化模式酶工程制药专题知识第36页⑷选择性热变性法此法专用于细胞固定化，是将细胞在适当温度下处理使细胞膜蛋白变性但不使酶变性而使酶固定于细胞内方法。酶工程制药专题知识第37页⒋酶和细胞固定化载体对载体要求:①固定化过程中不引发酶变性；②对酸碱有一定耐受性；③有一定机械强度；④有一定亲水性及良好稳定性；⑤有一定疏松网状结构，颗粒均匀；⑥共价结合时含有可活化基团；⑦有耐受酶和微生物细胞能力；⑧廉价易得。酶工程制药专题知识第38页⑴吸附载体吸附法有物理吸附和离子吸附两种：物理吸附所用载体有无机物和有机物。酶工程制药专题知识第39页⑵包埋载体:当前，工业上应用包埋载体主要为卡拉胶、海藻胶等。⑶共价结合载体:

用共价结正当制备固定化酶或细胞所用载体有纤维素、SephadexA200、琼脂、琼脂糖、苯胺多孔玻璃等。酶工程制药专题知识第40页酶工程制药专题知识第41页⒌固定化酶制备技术

⑴吸附法制备固定化酶技术离子交换吸附法是将解离状态酶溶液与离子交换剂混合后，洗去未吸附酶和杂质即得固定化酶。本方法中离子交换剂结合蛋白质能力较强。

影响载体吸附原因:溶液pH、离子强度、温度、蛋白质浓度及载体比表面积等。

酶工程制药专题知识第42页⑵包埋法制备固定化酶技术凝胶包埋法是将酶或细胞限制于高聚物网格中技术；微囊化法是将酶或细胞定位于不一样构型膜外壳内技术。纤维包埋法酶工程制药专题知识第43页⑶交联法制备固定化酶技术交联酶法是向酶液中加人多功效试剂，在一定条件下使酶分子内或分子间彼此连接成网络结构而形成固定化酶技术。反应速度与酶浓度、试剂浓度、pH、离子强度、温度和反应时间相关。交联酶法

酶—辅助蛋白交联法吸附交联法载体交联法

酶工程制药专题知识第44页⑷共价结正当制备固定化酶技术共价结正当是经过酶分子非活性基团与载体表面活泼基团之间发生化学反应而形成共价键连接法。共价结正当制备固定化酶优点:

酶与载体结合牢靠，稳定性好。缺点:

载体需要活化，固定化操作复杂，反应条件比较猛烈，酶轻易失活和产生空间位阻效应。用于载体活化方法有：日前用于载体活化方法有酰基化、芳基化、烷基化及氨甲酰化等。酶工程制药专题知识第45页

二、固定化细胞制备

⒈固定化细胞定义将细胞限制或定位于特定空间位置方法称为细胞固定化技术。被限制或定位于特定空间位置细胞称为固定化细胞。细胞固定化技术是酶固定化技术发展，所以固定化细胞也称为第二代固定化酶。固定化细胞主要是利用细胞内酶和酶系，它应用比固定化酶更为普遍。已在医药、食品、化工、医疗诊疗、农业、分析、环境保护、能源开发及理论研究中广泛应用。酶工程制药专题知识第46页⒉

固定化细胞特点有细胞特征，生物催化剂功效和固相催化剂特点。

优点：①无须进行酶分离纯化②保持酶原始状态，酶回收率高③细胞内酶比固定化酶稳定性高④细胞内酶附因子可自主再生⑤细胞本身含多酶体系，可催化一系列反应⑥抗污染能力强酶工程制药专题知识第47页⒊固定化细胞制备技术固定化细胞制备方法有载体结正当、包埋法、交联法及无载体法等。⑴载体结正当是将细胞悬液直接与水不溶性载体相结合固定化方法。酶工程制药专题知识第48页

⑵包埋法将细胞定位于凝胶网格内技术为包埋法。这是固定化细胞中应用最多方法。常见载体有卡拉胶、聚乙烯醇、琼脂、明胶及海藻胶等。

酶工程制药专题知识第49页

⑶交联法用多功效试剂对细胞进行交联固定化方法。

⑷无载体法靠细胞本身絮凝作用制备固定化细胞技术。酶工程制药专题知识第50页三、固定化方法与载体选择依据⒈固定化方法选择⑴固定化酶应用安全性尽管固定化生物催化剂比化学催化剂更为安全，但也需要按照药品和食品领域检验标推作出必要检验。⑵固定化酶在操作中稳定性在选择固定化方法时要求固定化酶在操作过程中十分稳定，能长久重复使用，在经济上有极强竞争力。⑶固定化成本固定化成本包含酶、载体和试剂费用，也包含水、电、气、设备及劳务投资。酶工程制药专题知识第51页⒉载体选择为了工业化应用，最好选择工业化生产中已大量应用廉价材料为载体，如聚乙烯醇、卡拉胶及海藻胶等。离子交换树脂、金属氧化物及不锈纲碎屑等，也都是有应用前途载体。载体选择还应考虑底物性质等原因。酶工程制药专题知识第52页

固定化方法及其特征比较酶工程制药专题知识第53页四、固定化酶形状与性质⒈固定化酶形状⑴颗粒状固定化酶颗粒状固定化酶包含酶珠、酶块、酶片和酶粉等。⑵纤维状固定化酶一些材料，如三醋酸纤维素，用适当溶剂溶解后与酶混合，再采取喷丝方法就可制成酶纤维。酶工程制药专题知识第54页⑶膜状固定化酶膜状固定化酶也称为酶膜，能够经过共价结正当将酶偶联到滤膜上制备，也能够将酶和一些材料如火棉胶、硝酸纤维素、骨胶原和明胶等，用戊二醛交联或其它方法处理后制成膜状。⑷管状固定化酶

管状固定化酶称为酶管，一些管状载体如尼龙、聚氯苯乙烯和聚丙烯酰胺等，经活化后与酶偶联即得固定化酶管。酶工程制药专题知识第55页⒉固定化酶性质天然酶经过固定化后即成为固定化酶，可能会造成酶学性质和酶活力改变。⑴酶活力改变酶经过固定化后活力大都下降，其原因主要是酶活性中心主要氨基酸与载体发生了结合，酶空间结构发生了改变或酶与底物结合时存在空间位阻效应。酶工程制药专题知识第56页⑵酶稳定性改变固定化酶稳定性包含对温度、pH、蛋白酶变性剂和抑制剂耐受程度。蛋白酶经过固定化后，限制了酶分子之间相互作用，阻止了其自溶，稳定性显著增加。①操作稳定性②贮藏稳定性③热稳定性④对蛋白酶稳定性酶工程制药专题知识第57页①操作稳定性操作稳定性是能否实际应用关键原因。操作稳定性通常见半衰期表示，固定化酶活力下降为初活力二分之一时所经历连续操作时间称为半衰期。固定化酶稳定性测定过程必须注明测定和处理条件，通常半哀期到达1个月以上时，含有工业应用价值。酶工程制药专题知识第58页②贮藏稳定性酶经过固定化后最好马上投入使用，不然活力会逐步降低。若需长久贮存，可在贮存液中添加底物、产物、抑制剂和防腐剂等，并于低温下放置。③热稳定性热稳定性高能够提升反应温度和反应速度，提升效率。许多酶如乳酸脱氢酶和脲酶等，固定化后热稳定性均比游离酶高。酶工程制药专题知识第59页④对蛋白酶稳定性大多数天然酶经固定化后对蛋白酶耐受力提升，可能因为空间位阻效应使蛋白酶不能进入固定化酶颗粒内部。如用尼龙、聚丙烯酰胺凝胶包埋固定化天门冬酰胺酶对蛋白酶极为稳定，而在一样条件下游离酶几乎完全失活。所以，在工业生产中应用固定化酶是极为有利。酶工程制药专题知识第60页⑶酶学特征改变①底物专一性：

酶经过固定化后，因为位阻效应，对高分子底物活性显著下降。②最适pH：酶经固定化后，其反应最适pH可能发生改变，其改变与酶蛋白和载体带电性质相关。需要调整料液pH使固定化酶到达最大催化速度。酶工程制药专题知识第61页③最适温度：酶经过固定化后可能造成其空间结构更为稳定，大多数酶经固定化后，最适温度升高。④米氏常数（Km)：Km值是表示酶和底物亲和力大小客观指标。天然酶经固定化后，其Km值均发生改变，底物不一样增加幅度不一样。⑤最大反应速度（Vm)：大多数天然酶经固定化后，其Vm与天然酶相同或靠近，但固定化方法不一样也有差异，如多孔玻璃共价结合转化酶，其Vm与天然酶相同，但用聚丙烯酰胺包埋转化酶，Vm比天然酶小10％。酶工程制药专题知识第62页五、固定化细胞形状与性质⒈固定化细胞形状因为细胞固定化技术是酶固定化技术延伸，许多方法都相同，所以许多固定化细胞形状与固定化酶形状相同，如珠状、块状、片状或纤维状等酶工程制药专题知识第63页⒉固定化细胞性质细胞被固定化后，其中酶性质、稳定性、最适pH、最适温度和Km值改变基础上与固定化酶相仿。细胞固定化主要是利用胞内酶，所以固定化细胞主要用于催化小分子底物反应，而不适于大分子底物。酶工程制药专题知识第64页

六、评价固定化酶（细胞）指标1、固定化酶活力测定方法酶活力:在单位时间内单位体积中底物降低许或产物增加量来表示。

⒈分批测定法⒉连续测定法影响酶活力测定原因较多，如测定环境、pH、温度、离子强度、酶浓度、激活剂、振荡和搅拌速度以及固定化酶颗粒大小改变等均影响酶活力测定。酶工程制药专题知识第65页2、偶联率及相对活力测定方法影响酶固有性质诸原因综合效应及固定化期间引发酶失活可用偶联率或相对活力来表示。固定化酶活力回收率是指固定化后固定化酶（细胞）所显示活力占被固定等当量游离酶（细胞）总活力百分数。偶联率

=（加入酶活力-上清液酶活力）/加入蛋白活力×100%活力回收率

=固定化酶总活力/加入酶总活力×100%相对活力

=固定化酶总活力/（加入酶总活力-上清液中未偶联酶活力）×100%偶联率=1时，表示反应控制好，固定化或扩散限制引发酶失活不显著；偶联率＜1时，扩散限制对酶活力有影响；偶联率＞1时，有细胞分裂或从载体排除抑制剂等原因。酶工程制药专题知识第66页第四节固定化酶和固定化

细胞反应器一、反应器类型和特点⒈间歇式搅拌罐反应器用于游离酶反应后随即放料。⒉连续流动搅拌罐反应器连续进料、连续出料酶工程制药专题知识第67页⒊填充床反应器固定化酶填充于床层内。反应器内流体流动形态为平推流形。底物以恒定流速经过反应床。⒋流化床反应器底物以足够大流速向上经过固定化酶床层，使固体颗粒处于流化状态，到达混合目标。酶工程制药专题知识第68页⒌循环反应器个别反应液流出和新加入底物流入液混合，在进入反应床进行循环。⒍连续流动搅拌罐-超滤膜反应器这是由连续流动搅拌罐反应器和超滤装置组合而成反应器。⒎其它反应器酶工程制药专题知识第69页各种反应器示意图a、间歇式搅拌罐；b、连续流动搅拌罐；c、b+超滤膜；d、填充床；e、循环；f、流化床酶工程制药专题知识第70页

二、反应器选择依据⒈依据固定化酶形状⒉依据底物物理性质⒊依据反应动力学特征⒋依据外界环境对酶稳定性影响⒌依据操作要求及反应器费用酶工程制药专题知识第71页第五节酶工程在医药工业中应用

酶促反应专一性强,反应条件温和。酶工程优点：工艺简单、效率高、生产成本低、环境污染小、产品收率高、纯度好。还可制造出化学法无法生产产品。酶工程制药专题知识第72页1、固定化细胞法生产6-氨基青霉烷酸(6-APA)技术路线

E.Coli斜面细胞固定化细胞青霉素G转化液滤液6-APA粗品2、固定化酶法生产5‘-复合单核苷酸3、固定化酶法生产L-氨基酸培养固定转化过滤抽提酶工程制药专题知识第73页青霉素酰化酶转化流程图酶工程制药专题知识第74页第六节酶工程研究进展一、酶化学修饰二、酶人工模拟三、有机相酶反应四、基因工程酶构建酶工程制药专题知识第75页一、酶化学修饰⒈酶化学修饰目标和意义提升酶稳定性、消除酶抗原性、改变酶学性质(最适pH、最适温度、KM值、催化活性和专一性等)、扩充酶应用范围等研究越来越引发大家重视。酶工程制药专题知识第76页⒉常见化学修饰剂⑴对化学修饰剂要求普通情况下，要求修饰剂含有较大相对分子质量，良好生物相容性和水溶性，分子表面有较多反应活性基团及修饰后酶活半衰期较长。⑵常见化学修饰剂①糖及糖衍生物：主要有右旋糖酐、右旋糖酐硫酸酯、糖肽、葡聚搪凝胶、聚乳糖等。②高分子多聚物：主要是聚乙二醇(PEG)、聚乙烯醇（PVA）、聚N—乙烯吡咯烷酮(PVP）等。③生物大分子：常见有肝素、血浆蛋白质、聚氨基酸类等。④双功效试剂：主要有戊二醛、二异硫氰酸、二胺类等。⑤其它：常见修饰剂还有一些固定化酶载体、糖基化试剂、甲基化试剂、乙基化试剂及一些小分子有机物等。酶工程制药专题知识第77页⒊化学修饰办法

酶化学修饰方法有很多，但基础标准都是充分利用修饰剂所含有各类化学基团特征，直接或经过一定活化过程与酶分子中一些基团或辅因子产生化学反应．对酶分子结构进行改造。⑴修饰酶功效基团⑵酶分子内或分子间进行交联⑶修饰酶辅因子⑷酶与高分子化合物相结合酶工程制药专题知识第78页⒋修饰酶特征酶分子经过化学修饰后，其特征在一定程度上发生改变，天然酶一些不足之处能够得到改进。⑴热稳定性提升⑵抗各类失活因子能力提升⑶抗原性消除酶工程制药专题知识第79页⑷体内半衰期延长⑸最适pH改变⑹酶学性质改变Km，底物专一性⑺对组织分布能力改变α-葡萄糖苷酶经白蛋白修饰后，有利于肝细胞对其摄入，使更多酶抵达靶器官发挥作用。辣根过氧化物酶用聚赖氨酸修饰后，细胞摄入量增加，对细胞穿透能力能增加100倍。酶工程制药专题知识第80页

⒌酶化学修饰前景

化学修饰能够改变天然酶各种活性，扩充酶应用范围。化学修饰法是改造酶分子有效方法，而且已经有了一定规律性和普遍性，含有广泛应用前景。酶工程制药专题知识第81页二、酶人工模拟依据酶作用原理，用人工方法合成含有活性中心和催化作用非蛋白质结构化合物叫人工模拟酶(Enzymeofartificialimitation)，简称人工酶或模拟酶。1．模拟酶分类（1）依据Kirby分类法，模拟酶可分为：①单纯酶模型，即以化学方法经过天然酶活性模拟来重建和改造酶活性。②机制酶模型，即经过对酶作用机制诸如识别、结合和过分态稳定化认识，来指导酶模型设计和生产。③单纯合成酶样化合物，即一些化学合成含有催化活性简单分子。酶工程制药专题知识第82页（2）按照模拟酶属性分类按照模拟酶属性可分为：①主-客体酶模型，包含环糊精、冠醚、穴醚、杂环大环化合物和卟啉类等。②胶束模拟酶（模拟水解酶胶束酶模型、辅酶胶束酶模型、金属胶束酶模型）。③肽酶。模拟天然酶活性部位而人工合成含有催化活性多肽。④半合成酶。以天然酶为母体，用化学方法或基因工程方法引进适当活性部位或催化基团，从而形成一个新人工酶。⑤分子印迹酶。酶工程制药专题知识第83页主要人工模拟酶介绍1．模拟酶—环糊精模拟酶工作研究较多是环糊精(cyclodextrin)。它是一个优良模拟酶，可提供一个疏水结合部位并能与一些无机和有机分子形成包接络合物，以此影响和催化一些反应。酶工程制药专题知识第84页α-环糊精分子结构酶工程制药专题知识第85页2．分子印迹分子印迹(molecularimprinting)是指制备对某一特定分子含有选择性聚合物过程，该特定分子称为印迹分子或模板。制备过程：①选定印迹分子和功效单体，让它们之间发生互补作用，形成印迹—功效单体复合物；②用交联剂在印迹分子—功效单体复合物周围发生聚合反应，形成交联聚合物；③从聚合物中除去印迹分子，得到对印迹分子含有选择性聚合物(下列图)。酶工程制药专题知识第86页分子印迹示意图酶工程制药专题知识第87页分子印迹应用范围①分子印迹聚合物可作为裁剪分离物质材料，也能够分离大分子物质(