人教-選修2-第三章-酶在工業(yè)生產中的應用1

1、v酶的家族酶的家族根據(jù)存在部位不同根據(jù)存在部位不同 包內酶包內酶 包外酶包外酶根據(jù)酶催化的作用根據(jù)酶催化的作用 氧化還原酶氧化還原酶 水解酶水解酶 裂解酶裂解酶 連接酶連接酶 轉移酶轉移酶 異構酶異構酶 3 3、2 2 酶在工業(yè)生產上的應用酶在工業(yè)生產上的應用v酶工程酶工程(enzyme engineering)(enzyme engineering)是在是在19711971年第一屆年第一屆國際酶工程會議上才得到命名的一項新技術。國際酶工程會議上才得到命名的一項新技術。v酶工程主要研究酶的生產、純化、固定化技術、酶工程主要研究酶的生產、純化、固定化技術、酶分子結構的修飾和改造以及在工農業(yè)、醫(yī)藥

2、衛(wèi)酶分子結構的修飾和改造以及在工農業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和理論研究等方面的應用。生和理論研究等方面的應用。 v對新酶開發(fā)，現(xiàn)采用兩種方法。對新酶開發(fā)，現(xiàn)采用兩種方法。v一是化學方法一是化學方法，即通過對酶的化學修飾或固定化，即通過對酶的化學修飾或固定化處理，改善酶的性質以提高酶的效率和降低成本，處理，改善酶的性質以提高酶的效率和降低成本，甚至通過化學合成法制造人工酶，（甚至通過化學合成法制造人工酶，（化學酶工化學酶工程程）；）；v另一種是用基因重組技術生產酶以及對酶基因進另一種是用基因重組技術生產酶以及對酶基因進行修飾或設計新基因行修飾或設計新基因，從而生產性能穩(wěn)定，具有，從而生產性能穩(wěn)定，具有新的生物

3、活性及催化效率更高的酶。（新的生物活性及催化效率更高的酶。（生物酶工生物酶工程程） 一、化學酶工程一、化學酶工程 v主要包括：主要包括：v天然酶天然酶（從生物材料中分離純化得到從生物材料中分離純化得到酶）酶） v化學修飾酶化學修飾酶（對酶分子的化學修飾改善酶對酶分子的化學修飾改善酶的性能的性能）v固定化酶固定化酶（將水溶性酶用物理或化學方法將水溶性酶用物理或化學方法處理，使之成為不溶于水的，但仍具有酶處理，使之成為不溶于水的，但仍具有酶活性的狀態(tài)活性的狀態(tài)） v人工模擬酶人工模擬酶( (用化學合成了人工酶催化劑用化學合成了人工酶催化劑) ) 固定化酶的優(yōu)點固定化酶的優(yōu)點v經過固定化的酶不僅仍具

4、有高的催化效率經過固定化的酶不僅仍具有高的催化效率和高度專一性，而且固定化酶提高了對酸和高度專一性，而且固定化酶提高了對酸堿和溫度的穩(wěn)定性，增加了酶的使用壽命；堿和溫度的穩(wěn)定性，增加了酶的使用壽命；可簡化工藝，可簡化工藝，反應后易與反應產物分離，反應后易與反應產物分離，減少了產物分離純化的困難，而提高了產減少了產物分離純化的困難，而提高了產量和質量。量和質量。 二、生物酶工程二、生物酶工程v生物酶工程是酶學和以生物酶工程是酶學和以DNADNA重組技術為重組技術為主的現(xiàn)代分子生物學技術相結合的產物，主的現(xiàn)代分子生物學技術相結合的產物，稱為高級酶工程。主要包括稱為高級酶工程。主要包括3 3個方面內

5、個方面內容：容：v1 1. .用基因工程技術大量生產酶用基因工程技術大量生產酶( (克隆酶克隆酶) )；v2.2.對酶基因進行修飾，產生遺傳修飾酶對酶基因進行修飾，產生遺傳修飾酶( (突變酶突變酶) )；v3.3.設計新酶基因，合成自然界不曾有的設計新酶基因，合成自然界不曾有的新酶新酶 請列舉酶催化的反應有哪些優(yōu)點和缺點？請列舉酶催化的反應有哪些優(yōu)點和缺點？ v酶催化反應的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面酶催化反應的優(yōu)點主要表現(xiàn)在以下幾個方面。v1）酶催化的反應類型十分廣泛。具有極其廣泛的應）酶催化的反應類型十分廣泛。具有極其廣泛的應用范圍。用范圍。v2）酶催化的反應具有極高的選擇性（專一性），幾）

6、酶催化的反應具有極高的選擇性（專一性），幾乎沒有副反應，反應的轉化率和產率高。乎沒有副反應，反應的轉化率和產率高。v3）酶催化的反應速度高。酶催化的反應速度大約比）酶催化的反應速度高。酶催化的反應速度大約比化學催化劑催化的反應速度高化學催化劑催化的反應速度高1010倍，因此，酶催倍，因此，酶催化的反應時間短，設備利用率高，生產效率高?；姆磻獣r間短，設備利用率高，生產效率高。v4）酶催化的反應條件溫和，一般是在常溫、常壓、）酶催化的反應條件溫和，一般是在常溫、常壓、近乎中性近乎中性pH條件下反應，因此，能耗低，設備要求條件下反應，因此，能耗低，設備要求低，使用時間長，反應成本和操作成本低。低，

7、使用時間長，反應成本和操作成本低。v1）酶是蛋白質，在不適宜的條件下容易發(fā)生變性、失活，因此，）酶是蛋白質，在不適宜的條件下容易發(fā)生變性、失活，因此，在使用和保存酶時要十分小心，要盡可能保持適宜的條件。由于在使用和保存酶時要十分小心，要盡可能保持適宜的條件。由于酶對溫度、酶對溫度、pH和有機溶劑敏感，穩(wěn)定性差，使之在某些應用上和有機溶劑敏感，穩(wěn)定性差，使之在某些應用上受到限制。受到限制。v2）絕大多數(shù)酶溶于水，催化反應結束后，多數(shù)酶還有活性，因）絕大多數(shù)酶溶于水，催化反應結束后，多數(shù)酶還有活性，因而直接從反應液中將酶與產物分離回收十分困難。而直接從反應液中將酶與產物分離回收十分困難。v3）有些酶，如氧化還原酶，轉移酶，某些裂解酶，在催化相應）有些酶，如氧化還原酶，轉移酶，某些裂解酶，在催化相應反應時，需要特殊的輔助因子，如反應時，需要特殊的輔助因子，如NAD+、NADH、NADP+、NADPH、FAD、FMA、ATP，以及金屬離子等。因此，在酶催，以及金屬離子等。因此，在酶催化反應時，需在反應系統(tǒng)中