酶工程原理與技術(shù) 第一章緒論

酶工程韶關(guān)學院生科院Office:英東樓B-301Email:yil1001@163.comMp662492第一章緒論2學時酶的基本概念與發(fā)展史酶催化作用的特點影響酶催化作用的因素酶的分類與命名酶的活力測定酶的生產(chǎn)方法酶工程發(fā)展概況與前景第一節(jié)酶的基本概念與發(fā)展史酶：酶的改性：通過各種方法改進酶的催化特性的技術(shù)過程酶工程：酶的生產(chǎn)、改性與應用的技術(shù)過程。酶的生產(chǎn)：酶的改性：通過各種方法改進酶的催化特性的技術(shù)過程酶的應用：通過酶催化獲得所需產(chǎn)品或去除雜質(zhì)，或獲得所需的信息的技術(shù)過程。酶的轉(zhuǎn)換系數(shù)：每個酶分子每分鐘催化催化底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的分子數(shù)，又稱摩爾催化活性。酶的認識及其生物學意義遠古時代的利用，中國。1752年，法國物理學家列.奧米爾作鷹飼實驗1833年，佩恩(Payen)和帕索茲(Persoz)首先發(fā)現(xiàn)酶；麥芽淀粉酶1857年，巴斯德(Pasteur)提出酒精發(fā)酵是酵母細胞活動的結(jié)果；1878年，庫內(nèi)(Künne)提出“酶”（Enzyme)這個名稱；1897年，巴克納(Büchner)兄弟成功地用不含細胞的酵母汁實現(xiàn)了發(fā)酵，證明了發(fā)酵與細胞無關(guān)；1913年，米徹利斯(Michaelis)提出了酶的動力學說；1926年，薩姆納(Sumner)第一次從刀豆中提出脲酶結(jié)晶，并證明酶具有蛋白質(zhì)性質(zhì)；1930年，Northrop分離出結(jié)晶的胃蛋白酶、胰蛋白酶及凝乳蛋白酶，并進行了動力學探討，確立了酶的蛋白質(zhì)本質(zhì)。1982年，切克(Cech)等發(fā)現(xiàn)核糖體(RNA)也具有催化活性。1986年，1984年列那(Lerner)和(Schultz)發(fā)現(xiàn)抗體酶。1991年，發(fā)現(xiàn)DNA核酸酶。酶：即生物催化劑，是由活細胞產(chǎn)生的，在細胞內(nèi)、外一定條件下都能起催化作用的具有高效率和高度專一性的一類特殊蛋白質(zhì)。酶能在機體內(nèi)十分溫和的條件下高效率地起催化作用，使得生物體內(nèi)的各種物質(zhì)處于不斷的新陳代謝中。第二節(jié)酶的生物催化特性酶與一般催化劑有共性酶的生物催化劑特性1、催化效率高107-10132、高度的專一性（絕對專一性和相對專一性）3、酶易失活，需要條件溫和4、酶的活性受到調(diào)節(jié)控制5、其催化活力與輔酶、輔基及金屬離子有關(guān)酶的專一性：根據(jù)酶專一性的嚴格程度，可分兩類：（1）絕對專一性（2）相對專一性酶的專一性的確定步驟:（1）作用底物，反應條件；（2）試驗底物濃度對反應速度的影響，確定米氏常數(shù)Km；（3）同條件下，其他底物，試驗該酶是否專一。注意問題:乳酸脫氫酶D-乳酸脫氫酶天門冬氨酸氨裂合酶醇脫氫酶[EC]第三節(jié)影響酶催化作用的因素酶反應動力學內(nèi)容，復習生化內(nèi)容，不講。只有使這些條件達到最佳，才能最大限度發(fā)揮酶的催化功能。第四節(jié)酶的分類與命名一、習慣命名法二、系統(tǒng)命名法國際酶學委員會，1956成立酶的分類與命名：1961（1964/1972/1984）基礎(chǔ)：酶的專一性酶：推薦名

葡萄糖氧化酶

系統(tǒng)名根據(jù)酶促反應的底物與反應類型

?-D-葡萄糖，氧1-氧化還原酶

[EC]國際酶學委員會反應類型三、核酶的發(fā)現(xiàn)與分類

1982年，ThomasR.Cech等人發(fā)現(xiàn)四膜蟲細胞的26SrRNA前體具有自我剪接功能，將這種具有催化活性的天然RNA稱為核酶—Ribozyme。1983年，Altman等人發(fā)現(xiàn)核糖核酸酶P的RNA組分具有加工tRNA前體的催化功能。而RNaseP中的蛋白組分沒有催化功能，只是起穩(wěn)定構(gòu)象的作用。

根據(jù)作用底物是自身RNA還是其他分子，核酶分為分子內(nèi)催化R酶和分子間催化R酶。每類又可分幾個亞類。（一）、分子內(nèi)催化R酶：1）、自我剪切R酶2）、自我剪接R酶（二）、分子間催化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：第五節(jié)酶活力的測定酶活力，即酶的活性，是指酶催化一定化學反應的能力。酶促反應速度，單位是：濃度/單位時間酶促反應速度曲線：酶活力測定：采用各種方法測定酶量多少的方法。一、酶活力測定方法：要求：快速，準確，簡便，多樣兩個階段：1、酶+底物混合一段時間2、測定底物或產(chǎn)物量的變化。步驟：（1）配制底物溶液（2）確定反應條件（3）反應開始，記時間（4）測定產(chǎn)物的生產(chǎn)量或底物的減少量二、酶活力單位酶活力的高低，是以酶活力單位數(shù)來表示。1個活力單位：在特定條件下，每1min催化1μmol的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量。1kat單位：在特定條件下，每1sec催化1mol的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量。

1kat=6×107IU比活力：在特定條件下每1mg酶蛋白所具有的酶活力單位數(shù)。即酶比活力＝酶活力／mg酶蛋白三、固定化酶的活力測定固定化酶：與水不溶性載體結(jié)合，在一定范圍內(nèi)其催化作用的酶。其活力測定方法：（1）振蕩測定法（2）柱法測定（3）連續(xù)測定（4）固定化酶的比活力測定（5）酶結(jié)合效率與酶活力回收率的測定酶的結(jié)合效率：吸附的總活力比加入的總活力。酶的回收率：回收后的總活力比回首前的總活力。對于固定化酶則用固定后的總活力比用于固定化的總活力。（6）相對酶活力測定形同酶量的固定化酶中游離酶的活力。力第六節(jié)酶工程發(fā)展概況與前景酶工程是生物技術(shù)的重要組成部分酶工程的研究內(nèi)容酶和酶工程研究的重要意義酶和酶工程研究進展古代酶的應用的是無意識的不自覺行為，19世紀才成為自覺的應用。1908年羅姆用胰蛋白酶軟化皮革，波伊定用淀粉酶個不退漿；1911年木瓜蛋白酶澄清啤酒（華勒斯坦）。1949年深層發(fā)酵，酶制劑工業(yè)化發(fā)端（日）。20世紀50年代：大規(guī)模的酶工業(yè)化生產(chǎn)建立；60年代：酶固定化，酶分子化學修飾，酶電極問世，酶標免疫技術(shù)建立；70年代：微生物細胞固定化；80年代：動植物細胞固定化；近年來，抗體酶，人工酶和模擬酶研究。1990’s后，酶的改性和修飾，酶定向進化和蛋白質(zhì)工程技術(shù)的出現(xiàn)，將推動酶工程快速發(fā)展，前景光明。

一、酶工程是生物技術(shù)的重要組成部分酶工程與發(fā)酵工程、基因工程和細胞工程具有密切的聯(lián)系，相互依存，相互促進，構(gòu)成完整的生物技術(shù)。常規(guī)菌（或常規(guī)細胞株）改造物種

生物工程（學）工程菌（或工程細胞株）

商品生產(chǎn)大量生產(chǎn)：經(jīng)濟效益、社會效益、生態(tài)效益基因工程、細胞工程發(fā)酵工程、酶工程、生物反應器工程酶工程與發(fā)酵工程、基因工程和細胞工程的關(guān)系基因工程發(fā)酵工程