1-1-酶的基本概念與發(fā)展簡史課件

第一章緒論第一章緒論酶？概念：具有生物催化功能的生物大分子化學(xué)組成：蛋白類酶（P酶）和核酸類酶（R酶）產(chǎn)生方式：

1）自發(fā)調(diào)控產(chǎn)生：動物、植物、微生物細(xì)胞都可以在適宜條件下產(chǎn)生

2）人工調(diào)控產(chǎn)生：定向大量產(chǎn)生所需的酶特點：

1）催化效率高；

2）專一性強；

3）作用條件溫和。用途：醫(yī)藥、食品、輕工、化工、環(huán)保、能源、生物工程等領(lǐng)域。酶？概念：具有生物催化功能的生物大分子酶工程？概念：對酶進(jìn)行生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)過程。主要內(nèi)容：微生物細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)酶；動植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶；酶的提取與分離純化；酶的分子修飾；酶的固定化（游離酶、原生質(zhì)、細(xì)胞）；酶的非水相催化；酶反應(yīng)器；酶的應(yīng)用。主要任務(wù)：經(jīng)過預(yù)先設(shè)計，通過人工操作，獲得人們所需要的酶，并通過各種方法使酶充分發(fā)揮其催化功能。酶工程？概念：對酶進(jìn)行生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)過程。第一節(jié)

酶的基本概念與發(fā)展簡史

不自覺的應(yīng)用：釀酒、造醬、制飴、治病主動性研究：酶學(xué)的產(chǎn)生（消化與發(fā)酵現(xiàn)象）和發(fā)展第一節(jié)酶的基本概念與發(fā)展簡史1.

不自覺的應(yīng)用（中國）

幾千年來，人們不自覺地在生活中利用酶來制造食品和治療疾病！文獻(xiàn)記載：4000多年前（夏禹時代），釀酒技術(shù)；3000多年前（周朝），制造飴糖、食醬；2500多年前（春秋戰(zhàn)國），麴來治療消化不良。1.不自覺的應(yīng)用（中國）幾千年來，人們不自覺地

19世紀(jì)30年代開始，人們才真正認(rèn)識到酶的存在和作用。此后，人們對酶的認(rèn)識經(jīng)歷了一個不斷發(fā)展和逐步深入的過程。

（1）對消化的研究

1777年，意大利物理學(xué)家斯巴蘭沙尼Spallanzani

山鷹實驗。1822年，美國外科醫(yī)生博蒙特Beaumont

研究食物在胃里的消化。19世紀(jì)30年代，德國科學(xué)家施旺Schwann獲得胃蛋白酶（腐敗和發(fā)酵實驗中）。

2.

主動性研究（國外）19世紀(jì)30年代開始，人們才真正認(rèn)識到酶的存在和（2）對發(fā)酵的研究1684年，比利時醫(yī)生Helment提出ferment—引起釀酒過程中物質(zhì)變化的因素（酵素）。1833年，法國化學(xué)家Payen和Person

用酒精處理麥芽抽提液，得到淀粉酶（diastase）。1839年，德國化學(xué)家李比希（Liebig）提出發(fā)酵過程中酵母起著機械作用（酶=化學(xué)催化劑×）。1857年P(guān)asteur等人提出酒精發(fā)酵是酵母細(xì)胞活動的結(jié)果?；罱湍讣?xì)胞內(nèi)有一種物質(zhì)，可使糖發(fā)酵生成乙醇。1878年，德國科學(xué)家K?hne提出enzyme—從活生物體中分離得到的酶，意思是“在酵母中”（希臘文）。（2）對發(fā)酵的研究Buchner兄弟的試驗1896年，巴克納兄弟用細(xì)砂研磨酵母細(xì)胞，壓取汁液，汁液不含活細(xì)胞，但仍能使糖發(fā)酵生成酒精和二氧化碳。證明：發(fā)酵與細(xì)胞的活動無關(guān)酶——活細(xì)胞產(chǎn)生的，能在細(xì)胞內(nèi)外起作用的（催化）生理活性物質(zhì)。Buchner兄弟的試驗1896年，巴克納兄弟用細(xì)砂研磨

酶的化學(xué)本質(zhì)研究（蛋白酶的確立）1926年美國康乃爾大學(xué)的薩姆納（Summer）從刀豆中提取出脲酶的結(jié)晶,并證明它具有蛋白質(zhì)的性質(zhì)。1930～1936年Northrop等得到了胃蛋白酶（pepsin）、胰蛋白酶（trypsin）等的結(jié)晶，證實并確立了酶是蛋白質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)。3.

酶學(xué)研究的快速發(fā)展酶的化學(xué)本質(zhì)研究（蛋白酶的確立）3.酶學(xué)研究的快速發(fā)展1-1-酶的基本概念與發(fā)展簡史課件是否所有的酶都是蛋白質(zhì)？？？是否所有的酶都是

酶的化學(xué)本質(zhì)的拓展（核酶的發(fā)現(xiàn)）1982年,切克(Cech)等發(fā)現(xiàn)四膜蟲細(xì)胞rRNA前體具有自我剪貼功能，發(fā)現(xiàn)：催化功能的RNA-核酶(ribozyme)。1983年，阿爾特曼（Almant）等發(fā)現(xiàn)核糖核酸酶P（RNaseP）的RNA部分M1RNA具有核糖核酸酶P的催化活性，而該酶的蛋白質(zhì)部分C5蛋白卻沒有酶活性。（核酶的發(fā)現(xiàn)，改變了酶的概念---“酶是具有生物催化功能的生物大分子（蛋白質(zhì)或RNA）”，Cech和Altman為此共同獲得了1989年度諾貝爾化學(xué)獎：不僅為探索RNA的復(fù)制能力提供了線索，而且說明了最早的生命物質(zhì)是同時具有生物催化功能和遺傳功能的RNA，打破了蛋白質(zhì)是生物起源的定論）

酶分兩大類：主要由蛋白質(zhì)組成——蛋白類酶（P酶）

主要由核糖核酸組成——核酸類酶（R酶）酶的化學(xué)本質(zhì)的拓展（核酶的發(fā)現(xiàn)）

酶催化的理論研究1894年Fisher提出酶與底物作用的“鎖與鑰匙”學(xué)說。1903年Henri提出酶與底物作用的中間復(fù)合物學(xué)說。1913年Michaelis等導(dǎo)出米氏方程,1925年Briggs等進(jìn)一步修改米氏方程并提出穩(wěn)態(tài)學(xué)說。1958年，Koshland提出誘導(dǎo)契合學(xué)說。1960年,雅各(Jacob)和莫諾得(Monod)提出操縱子學(xué)說,闡述了酶生物合成的基本調(diào)節(jié)機制。酶催化的理論研究酶的其它理論研究1963年Hirs等測定了核糖核酸酶(RNase)的氨基酸順序。1965年P(guān)hillips首次用X射線晶體衍射技術(shù)闡明雞蛋溶菌酶的三維結(jié)構(gòu)。1969年Merrifielid等人工合成具有酶活性RNase。1986年Schultz等人研制成了抗體酶（abzyme，具有催化性質(zhì)的抗體）。1997年Boyer等人闡明了ATP合酶合成和分解ATP的分子機制。酶的其它理論研究酶學(xué)研究中的諾貝爾化學(xué)獎1907年巴克納

(EdwardBuchner,1860—1907)德國人，發(fā)現(xiàn)無細(xì)胞發(fā)酵現(xiàn)象。1929年哈登(SirArthurHarden，1865—1940)英國人，研究糖的發(fā)酵作用及其與酶的關(guān)系；奧伊勒(SirArthurHarden，1865—1940)瑞典人，研究輔酶。

1946年薩姆納（JamesBatchellerSumner,1887-1955）美國人，發(fā)現(xiàn)結(jié)晶蛋白酶；諾思羅普(JohnHowardNorthrop，1891—)美國人，制備績效狀態(tài)的酶和病毒蛋白質(zhì)；斯坦利(WendellMeredithStanley，1904—1971)美國人，制備績效狀態(tài)的酶和病毒蛋白質(zhì)。1957年托德(SirAlexanderRobertusTodd,1907-)英國人，研究核苷酸和核苷酸輔酶。1972年安芬林(ChristianBorhmerAnfinsen，1916-)美國人，研究酶化學(xué)的基本理論；摩雷(StanfordMoore，1913-1982)美國人，研究酶化學(xué)的基本理論；斯坦(WilliamH．Stein，1911—1980)美國人，研究酶化學(xué)的基本理論。1989年切赫(T．R．cech)美國人，關(guān)于發(fā)現(xiàn)核糖核酸催化作用的研究；奧爾特曼(S．Altnan)美國人，關(guān)于發(fā)現(xiàn)核糖核酸催化作用的研究。1997年延斯·斯科（JensChristianSkou）丹麥人，發(fā)現(xiàn)細(xì)胞中鈉離子和鉀離子濃度平衡的酶（鈉鉀-ATPase

）。酶學(xué)研究中的諾貝爾化學(xué)獎1907年巴克納(Edward謝謝觀賞！謝謝觀賞！第一章緒論第一章緒論酶？概念：具有生物催化功能的生物大分子化學(xué)組成：蛋白類酶（P酶）和核酸類酶（R酶）產(chǎn)生方式：

1）自發(fā)調(diào)控產(chǎn)生：動物、植物、微生物細(xì)胞都可以在適宜條件下產(chǎn)生

2）人工調(diào)控產(chǎn)生：定向大量產(chǎn)生所需的酶特點：

1）催化效率高；

2）專一性強；

3）作用條件溫和。用途：醫(yī)藥、食品、輕工、化工、環(huán)保、能源、生物工程等領(lǐng)域。酶？概念：具有生物催化功能的生物大分子酶工程？概念：對酶進(jìn)行生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)過程。主要內(nèi)容：微生物細(xì)胞發(fā)酵產(chǎn)酶；動植物細(xì)胞培養(yǎng)產(chǎn)酶；酶的提取與分離純化；酶的分子修飾；酶的固定化（游離酶、原生質(zhì)、細(xì)胞）；酶的非水相催化；酶反應(yīng)器；酶的應(yīng)用。主要任務(wù)：經(jīng)過預(yù)先設(shè)計，通過人工操作，獲得人們所需要的酶，并通過各種方法使酶充分發(fā)揮其催化功能。酶工程？概念：對酶進(jìn)行生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)過程。第一節(jié)

酶的基本概念與發(fā)展簡史

不自覺的應(yīng)用：釀酒、造醬、制飴、治病主動性研究：酶學(xué)的產(chǎn)生（消化與發(fā)酵現(xiàn)象）和發(fā)展第一節(jié)酶的基本概念與發(fā)展簡史1.

不自覺的應(yīng)用（中國）

幾千年來，人們不自覺地在生活中利用酶來制造食品和治療疾??！文獻(xiàn)記載：4000多年前（夏禹時代），釀酒技術(shù)；3000多年前（周朝），制造飴糖、食醬；2500多年前（春秋戰(zhàn)國），麴來治療消化不良。1.不自覺的應(yīng)用（中國）幾千年來，人們不自覺地

19世紀(jì)30年代開始，人們才真正認(rèn)識到酶的存在和作用。此后，人們對酶的認(rèn)識經(jīng)歷了一個不斷發(fā)展和逐步深入的過程。

（1）對消化的研究

1777年，意大利物理學(xué)家斯巴蘭沙尼Spallanzani

山鷹實驗。1822年，美國外科醫(yī)生博蒙特Beaumont

研究食物在胃里的消化。19世紀(jì)30年代，德國科學(xué)家施旺Schwann獲得胃蛋白酶（腐敗和發(fā)酵實驗中）。

2.

主動性研究（國外）19世紀(jì)30年代開始，人們才真正認(rèn)識到酶的存在和（2）對發(fā)酵的研究1684年，比利時醫(yī)生Helment提出ferment—引起釀酒過程中物質(zhì)變化的因素（酵素）。1833年，法國化學(xué)家Payen和Person

用酒精處理麥芽抽提液，得到淀粉酶（diastase）。1839年，德國化學(xué)家李比希（Liebig）提出發(fā)酵過程中酵母起著機械作用（酶=化學(xué)催化劑×）。1857年P(guān)asteur等人提出酒精發(fā)酵是酵母細(xì)胞活動的結(jié)果。活酵母細(xì)胞內(nèi)有一種物質(zhì)，可使糖發(fā)酵生成乙醇。1878年，德國科學(xué)家K?hne提出enzyme—從活生物體中分離得到的酶，意思是“在酵母中”（希臘文）。（2）對發(fā)酵的研究Buchner兄弟的試驗1896年，巴克納兄弟用細(xì)砂研磨酵母細(xì)胞，壓取汁液，汁液不含活細(xì)胞，但仍能使糖發(fā)酵生成酒精和二氧化碳。證明：發(fā)酵與細(xì)胞的活動無關(guān)酶——活細(xì)胞產(chǎn)生的，能在細(xì)胞內(nèi)外起作用的（催化）生理活性物質(zhì)。Buchner兄弟的試驗1896年，巴克納兄弟用細(xì)砂研磨

酶的化學(xué)本質(zhì)研究（蛋白酶的確立）1926年美國康乃爾大學(xué)的薩姆納（Summer）從刀豆中提取出脲酶的結(jié)晶,并證明它具有蛋白質(zhì)的性質(zhì)。1930～1936年Northrop等得到了胃蛋白酶（pepsin）、胰蛋白酶（trypsin）等的結(jié)晶，證實并確立了酶是蛋白質(zhì)的化學(xué)本質(zhì)。3.

酶學(xué)研究的快速發(fā)展酶的化學(xué)本質(zhì)研究（蛋白酶的確立）3.酶學(xué)研究的快速發(fā)展1-1-酶的基本概念與發(fā)展簡史課件是否所有的酶都是蛋白質(zhì)？？？是否所有的酶都是

酶的化學(xué)本質(zhì)的拓展（核酶的發(fā)現(xiàn)）1982年,切克(Cech)等發(fā)現(xiàn)四膜蟲細(xì)胞rRNA前體具有自我剪貼功能，發(fā)現(xiàn)：催化功能的RNA-核酶(ribozyme)。1983年，阿爾特曼（Almant）等發(fā)現(xiàn)核糖核酸酶P（RNaseP）的RNA部分M1RNA具有核糖核酸酶P的催化活性，而該酶的蛋白質(zhì)部分C5蛋白卻沒有酶活性。（核酶的發(fā)現(xiàn)，改變了酶的概念---“酶是具有生物催化功能的生物大分子（蛋白質(zhì)或RNA）”，Cech和Altman為此共同獲得了1989年度諾貝爾化學(xué)獎：不僅為探索RNA的復(fù)制能力提供了線索，而且說明了最早的生命物質(zhì)是同時具有生物催化功能和遺傳功能的RNA，打破了蛋白質(zhì)是生物起源的定論）

酶分兩大類：主要由蛋白質(zhì)組成——蛋白類酶（P酶）

主要由核糖核酸組成——核酸類酶（R酶）酶的化學(xué)本質(zhì)的拓展（核酶的發(fā)現(xiàn)）

酶催化的理論研究1894年Fisher提出酶與底物作用的“鎖與鑰匙”學(xué)說。1903年Henri提出酶與底物作用的中間復(fù)合物學(xué)說。1913年Michaelis等導(dǎo)出米氏方程,1925年Briggs等進(jìn)一步修改米氏方程并提出穩(wěn)態(tài)學(xué)說。1958年，Koshland提出誘導(dǎo)契合學(xué)說。1960年,雅各(Jacob)和莫諾得(Monod)提出操縱子學(xué)說,闡述了酶生物合成的基本調(diào)節(jié)機制。酶催化的理論研究酶的其它理論研究1963年Hirs等測定了核糖核酸酶(RNase)的氨基酸順序。1965年P(guān)hillips首次用X射線晶體衍射技術(shù)闡明雞蛋溶菌酶的三維結(jié)構(gòu)。1969年Merrifielid等人工合成具有酶活性RNase。1986年Schultz等人研制成了抗體酶（abzyme，具有催化性質(zhì)的抗體）。1997年Boyer等人闡明了ATP合酶合成和分解ATP的分子機制。酶的其它理論研究酶學(xué)研究中的諾貝爾化學(xué)獎1907年巴克納

(EdwardBuchner,1860—1907)德國人，發(fā)現(xiàn)無細(xì)胞發(fā)酵現(xiàn)象。1929年哈登(SirArthurHarden，1865—1940)英國人，研究糖