酶工程原理与技术 第一章绪论

酶工程韶关学院生科院Office:英东楼B-301Email:yil1001@163.comMp662492第一章绪论2学时酶的基本概念与发展史酶催化作用的特点影响酶催化作用的因素酶的分类与命名酶的活力测定酶的生产方法酶工程发展概况与前景第一节酶的基本概念与发展史酶：酶的改性：通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程。酶的生产：酶的改性：通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程酶的应用：通过酶催化获得所需产品或去除杂质，或获得所需的信息的技术过程。酶的转换系数：每个酶分子每分钟催化催化底物转化为产物的分子数，又称摩尔催化活性。酶的认识及其生物学意义远古时代的利用，中国。1752年，法国物理学家列.奥米尔作鹰饲实验1833年，佩恩(Payen)和帕索兹(Persoz)首先发现酶；麦芽淀粉酶1857年，巴斯德(Pasteur)提出酒精发酵是酵母细胞活动的结果；1878年，库内(Künne)提出“酶”（Enzyme)这个名称；1897年，巴克纳(Büchner)兄弟成功地用不含细胞的酵母汁实现了发酵，证明了发酵与细胞无关；1913年，米彻利斯(Michaelis)提出了酶的动力学说；1926年，萨姆纳(Sumner)第一次从刀豆中提出脲酶结晶，并证明酶具有蛋白质性质；1930年，Northrop分离出结晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶及凝乳蛋白酶，并进行了动力学探讨，确立了酶的蛋白质本质。1982年，切克(Cech)等发现核糖体(RNA)也具有催化活性。1986年，1984年列那(Lerner)和(Schultz)发现抗体酶。1991年，发现DNA核酸酶。酶：即生物催化剂，是由活细胞产生的，在细胞内、外一定条件下都能起催化作用的具有高效率和高度专一性的一类特殊蛋白质。酶能在机体内十分温和的条件下高效率地起催化作用，使得生物体内的各种物质处于不断的新陈代谢中。第二节酶的生物催化特性酶与一般催化剂有共性酶的生物催化剂特性1、催化效率高107-10132、高度的专一性（绝对专一性和相对专一性）3、酶易失活，需要条件温和4、酶的活性受到调节控制5、其催化活力与辅酶、辅基及金属离子有关酶的专一性：根据酶专一性的严格程度，可分两类：（1）绝对专一性（2）相对专一性酶的专一性的确定步骤:（1）作用底物，反应条件；（2）试验底物浓度对反应速度的影响，确定米氏常数Km；（3）同条件下，其他底物，试验该酶是否专一。注意问题:乳酸脱氢酶D-乳酸脱氢酶天门冬氨酸氨裂合酶醇脱氢酶[EC]第三节影响酶催化作用的因素酶反应动力学内容，复习生化内容，不讲。只有使这些条件达到最佳，才能最大限度发挥酶的催化功能。第四节酶的分类与命名一、习惯命名法二、系统命名法国际酶学委员会，1956成立酶的分类与命名：1961（1964/1972/1984）基础：酶的专一性酶：推荐名

葡萄糖氧化酶

系统名根据酶促反应的底物与反应类型

ß-D-葡萄糖，氧1-氧化还原酶

[EC]国际酶学委员会反应类型三、核酶的发现与分类

1982年，ThomasR.Cech等人发现四膜虫细胞的26SrRNA前体具有自我剪接功能，将这种具有催化活性的天然RNA称为核酶—Ribozyme。1983年，Altman等人发现核糖核酸酶P的RNA组分具有加工tRNA前体的催化功能。而RNaseP中的蛋白组分没有催化功能，只是起稳定构象的作用。

根据作用底物是自身RNA还是其他分子，核酶分为分子内催化R酶和分子间催化R酶。每类又可分几个亚类。（一）、分子内催化R酶：1）、自我剪切R酶2）、自我剪接R酶（二）、分子间催化R酶：1）、RNA剪切酶：2）、DAN\剪切酶：3)、多肽剪切酶：4）、多糖剪切酶：5）、多功能R酶：第五节酶活力的测定酶活力，即酶的活性，是指酶催化一定化学反应的能力。酶促反应速度，单位是：浓度/单位时间酶促反应速度曲线：酶活力测定：采用各种方法测定酶量多少的方法。一、酶活力测定方法：要求：快速，准确，简便，多样两个阶段：1、酶+底物混合一段时间2、测定底物或产物量的变化。步骤：（1）配制底物溶液（2）确定反应条件（3）反应开始，记时间（4）测定产物的生产量或底物的减少量二、酶活力单位酶活力的高低，是以酶活力单位数来表示。1个活力单位：在特定条件下，每1min催化1μmol的底物转化为产物的酶量。1kat单位：在特定条件下，每1sec催化1mol的底物转化为产物的酶量。

1kat=6×107IU比活力：在特定条件下每1mg酶蛋白所具有的酶活力单位数。即酶比活力＝酶活力／mg酶蛋白三、固定化酶的活力测定固定化酶：与水不溶性载体结合，在一定范围内其催化作用的酶。其活力测定方法：（1）振荡测定法（2）柱法测定（3）连续测定（4）固定化酶的比活力测定（5）酶结合效率与酶活力回收率的测定酶的结合效率：吸附的总活力比加入的总活力。酶的回收率：回收后的总活力比回首前的总活力。对于固定化酶则用固定后的总活力比用于固定化的总活力。（6）相对酶活力测定形同酶量的固定化酶中游离酶的活力。力第六节酶工程发展概况与前景酶工程是生物技术的重要组成部分酶工程的研究内容酶和酶工程研究的重要意义酶和酶工程研究进展古代酶的应用的是无意识的不自觉行为，19世纪才成为自觉的应用。1908年罗姆用胰蛋白酶软化皮革，波伊定用淀粉酶个不退浆；1911年木瓜蛋白酶澄清啤酒（华勒斯坦）。1949年深层发酵，酶制剂工业化发端（日）。20世纪50年代：大规模的酶工业化生产建立；60年代：酶固定化，酶分子化学修饰，酶电极问世，酶标免疫技术建立；70年代：微生物细胞固定化；80年代：动植物细胞固定化；近年来，抗体酶，人工酶和模拟酶研究。1990’s后，酶的改性和修饰，酶定向进化和蛋白质工程技术的出现，将推动酶工程快速发展，前景光明。

一、酶工程是生物技术的重要组成部分酶工程与发酵工程、基因工程和细胞工程具有密切的联系，相互依存，相互促进，构成完整的生物技术。常规菌（或常规细胞株）改造物种

生物工程（学）工程菌（或工程细胞株）

商品生产大量生产：经济效益、社会效益、生态效益基因工程、细胞工程发酵工程、酶工程、生物反应器工程酶工程与发酵工程、基因工程和细胞工程的关系基因工程发酵工程