現(xiàn)代酶工程課件-part1-第1-2章

酶工程

EnzymeEngineering第一章緒論第一章緒論 第一節(jié)酶的基本概念 第二節(jié)酶工程發(fā)展概況 第三節(jié)酶的生產(chǎn)方法和應(yīng)用第一節(jié)酶的基本概念一、人們對(duì)酶的認(rèn)識(shí)和酶的生物學(xué)意義二、酶的催化特性三、酶的分類與命名四、酶活力的測定一、人類對(duì)酶的認(rèn)識(shí)及其生物學(xué)意義

人們對(duì)酶的認(rèn)識(shí)最早起源于釀酒、造醬、制飴和治病等生產(chǎn)與生活實(shí)踐中國

我們的祖先在幾千年以前就已經(jīng)開始利用酶：

——夏禹時(shí)代，人們就會(huì)釀酒；

——“周禮”上也已有造醬、制飴的記載；

——春秋戰(zhàn)國時(shí)期，已采用曲治療消化

不良等疾病的案例。

當(dāng)然，在那個(gè)時(shí)代，我們祖先對(duì)酶還是缺乏認(rèn)識(shí)。西方

隨著人們對(duì)釀酒發(fā)酵過程研究的深入，從19世紀(jì)起對(duì)酶的認(rèn)識(shí)也逐漸深入。——1810年Jaseph-Lussac發(fā)現(xiàn)：

酵母可將糖轉(zhuǎn)化為酒精酶的現(xiàn)代史可以追溯到1833年 1833年,佩恩(Payen)和帕索茲(Persoz)首先發(fā)現(xiàn)酶；1833年,他們?cè)贏nnalesdeChemieetdePhysique期刊發(fā)表文章

文章中,法國化學(xué)家Anselme

Payen和Jean-Franois

Persoz描述了從大麥的麥芽中分離淀粉酶多聚體的過程，并將之命名為淀粉酶。和麥芽一樣，該產(chǎn)物將糊化淀粉轉(zhuǎn)變成糖，主要是麥芽糖。

1835年瑞典的J?nsJacobBerzelius

首次證明了用麥芽提取物可以比硫酸更有效地降解淀粉，并將這一過程稱為催化。

1836年德國生理學(xué)家

Theodor

Schwann

在研究消化過程時(shí)，分離出一種在胃內(nèi)消化蛋白的物質(zhì)，將它命名為胃蛋白酶。這是第一個(gè)從動(dòng)物組織中提取到的酶。

在對(duì)酶的認(rèn)識(shí)上還存在著一段長達(dá)60年關(guān)于酵母的爭論

1839年，德國化學(xué)家JutusvonLiebig建立了一個(gè)模型來闡述酵母在發(fā)酵過程中的作用。他把在發(fā)酵混合液中的酵母看作一個(gè)能產(chǎn)生震蕩的分解物質(zhì)：蔗糖原子經(jīng)過重排，變?yōu)榫凭投趸肌?/p>

Liebig首次認(rèn)為發(fā)酵現(xiàn)象是由于酵母細(xì)胞中含有發(fā)酵酶，是發(fā)酵酶催化糖發(fā)酵產(chǎn)生酒精。

但由于當(dāng)時(shí)科學(xué)和技術(shù)的限制，他未能從酵母細(xì)胞中制備出可催化發(fā)酵的無細(xì)胞酶制品。

而到1858年，法國化學(xué)及生物學(xué)家LouisPasteur用一系列文章證明發(fā)酵僅在活體細(xì)胞狀態(tài)下才會(huì)發(fā)生——即是與生命相關(guān)的現(xiàn)象LouisPasteur視 其為一種生理活動(dòng)。

對(duì)酵母在發(fā)酵過程中作用機(jī)理的分歧，引發(fā)了Liebig和Pasteur之間的激烈爭論。

直到Liebig和Pasteur先后于1873年和1895年去世，爭論仍未結(jié)束。

1897年，德國化學(xué)家Eduard

Büchner

和HansBüchner（常稱Büchner兄弟）發(fā)現(xiàn)一種離體酵母提取物可以使酒精發(fā)酵，即酵母細(xì)胞產(chǎn)生一種酶，這種酶引起發(fā)酵。證明離體酵母提取物可以象活體酵母細(xì)胞一樣將葡萄糖轉(zhuǎn)變?yōu)榫凭投趸?。換句話說，這一轉(zhuǎn)變并不依賴于酵母細(xì)胞，而是依賴于無生命的酶。

Buecher兄弟結(jié)果的意義

——從實(shí)驗(yàn)上說明了發(fā)酵與細(xì)

胞的活力無關(guān)

——表明了酶能夠以溶解的、

有活性的狀態(tài)從破碎的細(xì)

胞中分離出來， ——推動(dòng)了酶的分離以及對(duì)酶

的理化性質(zhì)的進(jìn)一步探討

和研究

——促進(jìn)了各種與生命活動(dòng)過

程有關(guān)的酶系統(tǒng)的深入研

究至此，Liebig和Pasteur之間的爭論就最終得到解決。Büchner兄弟也由此奠定了現(xiàn)代生物化學(xué)的基石。

從此時(shí)開始，人類對(duì)具有生物催化的酶有了一個(gè)較為清晰的認(rèn)識(shí)

1876年，WilliamKuhne提議用新的術(shù)語--酶（enzyme）來表示未統(tǒng)一名稱的已知的各種酵素。如從活體組織中提取的酵素等。

enzyme本身的意思是“在酵母中”，起源于希臘語，其中en表示“在．．．之內(nèi)"，zyme--表示酵母或酵素

此外還有一些劃時(shí)代的事件： 1913年，Leonor

Michaelis和MaudMenten提出了描述酶反應(yīng)速率和底物濃度之間關(guān)系的動(dòng)力學(xué)模型； 1926年，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(jìn)行了動(dòng)力學(xué)探討，確立了酶的蛋白質(zhì)本質(zhì)。1982年，ThomasR.Cech等發(fā)現(xiàn)核糖核酸(RNA)也具有催化活性。酶的生物學(xué)意義和應(yīng)用從微生物到植物再到人，酶是所有有機(jī)體體內(nèi)的組成成分。1酶無所不在！人、動(dòng)物、植物以及細(xì)菌、真菌等

微生物的體內(nèi)都有酶。

！酶是自然界的工具，它們剪切、拼

接營養(yǎng)物質(zhì)等。

！酶催化所有生物體必需的代謝活

動(dòng)；比如，在胃內(nèi)，酶將食物消化

為極小的顆粒，以易于轉(zhuǎn)化為體內(nèi)

的能量?？梢赃@樣說，在生物有機(jī)體內(nèi)每當(dāng)物質(zhì)需要由一種形式轉(zhuǎn)化為另一種形式時(shí)，酶都可以起催化作用促使反應(yīng)加速。生命活動(dòng)生化反應(yīng)在酶的催化作用下生物體內(nèi)，組成生命活動(dòng)的大量生化反應(yīng)都是在酶的催化作用下得以有序而順利地進(jìn)行，進(jìn)而保證了正常代謝途徑的暢通而不發(fā)生副反應(yīng)，幾乎所有生物的生理現(xiàn)象都與酶的作用緊密相關(guān)酶是一類生物催化劑，其化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)可以這樣說，沒有酶的存在，就沒有生物體的一切生命活動(dòng)食物從口腔到腸道的過程中，不同的酶作用于食物的不同成分，將其分解。沒有酶，即使你用金卡，在最好的飯店中用餐，也會(huì)饑餓而死。2酶可分解食物3酶是生物體自身的工程師

酶能將生物物質(zhì)切割為小的碎片，再將其重新連接起來。這樣酶在我們的身體內(nèi)分解或合成所有生命必需的物質(zhì)。

4每一種酶都有其特定的功能

酶的一個(gè)很獨(dú)特的性質(zhì)是，每種酶只催化一種反應(yīng)或者其逆反應(yīng)。 底物與酶象鑰匙與鎖一樣配套。只有當(dāng)酶找到其合適的底物時(shí)，生化反應(yīng)才會(huì)發(fā)生。5酶可以被完全生物降解使用化學(xué)制劑會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生危害；而酶可以更經(jīng)濟(jì)地完成同樣的工作，卻對(duì)環(huán)境無害。自然界有很多微生物可以輕易地將酶分解為單個(gè)的氨基酸，這些氨基酸又可以用于周圍生物體的生長。為解決工業(yè)污染問題提供了最佳方案。

6酶是工業(yè)問題的自然解決方案化學(xué)制劑用于紡織業(yè)生產(chǎn)。如果改用酶，就沒有化學(xué)制劑所帶來的危險(xiǎn)，而且生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污水更少。6日常生活離不開酶在洗滌劑、紡織、食品和飼料工業(yè)等許多行業(yè)中，酶已經(jīng)使用了50多年。在這些工業(yè)中，酶取代了化學(xué)制劑，節(jié)約了水、原材料和能源。人類對(duì)酶的化學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)

歷史上對(duì)酶的化學(xué)本質(zhì)的認(rèn)識(shí)也經(jīng)歷了一個(gè)曲折的過程

自從人類對(duì)酶的催化作用有了認(rèn)識(shí)以后，一直到上世紀(jì)初，對(duì)酶的化學(xué)本質(zhì)認(rèn)識(shí)都存在爭議，主要是酶的化學(xué)本質(zhì)是什么沒有一個(gè)統(tǒng)一的認(rèn)識(shí)。

上世紀(jì)20年代初，著名學(xué)者RichardWillstatter認(rèn)為酶是非蛋白質(zhì)，并開展大量的研究試圖證明他的觀點(diǎn)Willstatter的實(shí)驗(yàn)

Willstatter將過氧化物酶純化了12000倍后，酶的活性很高，但卻檢測不到蛋白質(zhì)Willstatter的結(jié)論

Willstatter錯(cuò)誤地認(rèn)為酶是由活動(dòng)中心與膠質(zhì)載體組成，活動(dòng)中心決定酶的催化能力及專一性，膠質(zhì)載體的作用在于保護(hù)活動(dòng)中心，蛋白質(zhì)只是保護(hù)膠質(zhì)載體的物質(zhì)

以此來解釋酶純度越高越不穩(wěn)定的實(shí)驗(yàn)事實(shí)。觀點(diǎn)錯(cuò)誤的原因

由于當(dāng)時(shí)蛋白質(zhì)的檢測水平的限制而產(chǎn)生

后果：但由于Willstatter的權(quán)威地位，使這一觀點(diǎn)在當(dāng)時(shí)較為流行——1926年Sumner第一個(gè)通過

分離和結(jié)晶得到了脲酶

提出了酶是由蛋白質(zhì)組成的觀點(diǎn)——直到Northrop和Kunitz得到了胃

蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白

酶的結(jié)晶，并用相關(guān)的實(shí)驗(yàn)方法

證實(shí)酶是一種蛋白質(zhì)

此后，酶的蛋白質(zhì)屬性才普遍被人們接受。

迄今為止，所發(fā)現(xiàn)的酶已經(jīng)超過4000種，而這些酶都是由生物體自然產(chǎn)生的具有催化能力的是蛋白質(zhì)值得指出的是，近年來，核酶、抗體酶、模擬酶或人工酶的發(fā)現(xiàn)，對(duì)酶的化學(xué)本質(zhì)的傳統(tǒng)概念提出了挑戰(zhàn)酶的定義：酶是由活細(xì)胞產(chǎn)生的，在細(xì)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(jī)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。一個(gè)氨基酸殘基的α-羧基與另一氨基酸殘基的α-氨基之間的酰胺鍵不分枝的一條或多條多肽鏈組成蛋白質(zhì)酶（酶的化學(xué)本質(zhì)）酶的化學(xué)本質(zhì)酶1蛋白質(zhì)（單一）2蛋白質(zhì)+其他輔助因子輔酶酶的兩種形式酶的組成一.酶的化學(xué)組成

1.單成分酶（單純蛋白質(zhì)/簡單蛋白質(zhì)）

2.雙成分酶（結(jié)合蛋白質(zhì)）

(1)蛋白質(zhì)部分（酶蛋白）

穩(wěn)定輔因子

(2)非蛋白質(zhì)部分（輔因子）

起催化作用

小分子有機(jī)化合物金屬離子

全酶=酶蛋白+輔因子輔基/輔酶和維生素1.維生素的概念

脂溶性維生素：A(視黃醇)

DE(生育酚)K維生素硫辛酸（氧化型）水溶性維生素：Vc（抗壞血酸）

VB:B1(硫胺素)B2(核黃素)B3(泛酸)

B5(PP)B12（鈷胺素）

B6(吡哆醇/醛/胺）

B7(生物素）硫辛酸（還原型）2.輔基輔酶在酶促反應(yīng)中的作用

—傳遞電子、原子或某些基團(tuán)

傳遞氫的輔基/輔酶

1.輔酶I/輔酶II及維生素PP

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD/CoI

）

煙酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸（NADP/CoII）

NAD+（NADP+

）NAD(P)H+H++2H+,2e-2H+,2e2.黃素核苷酸和維生素B2 (1)黃素單核苷酸（FMN)(2)黃素腺嘌呤二核苷酸（FAD)

FMN（FAD)FMNH2（FADH2)

3.維生素C（抗壞血酸）

4.泛醌（輔酶Q)5.谷胱甘肽

2GSHGSSG

+2H+,+2e-2H+,-2e-2H+2H++2H++2H二.傳遞電子的輔基—鐵卟啉

Fe3+Fe2+三.轉(zhuǎn)移基團(tuán)的輔基/輔酶 1.傳遞磷酸根的輔酶—腺苷磷酸酯(ATP/ADP/AMP)

轉(zhuǎn)移磷?；?/p>

ATP+SADP+P-S

轉(zhuǎn)移糖基ATP+糖-P

ADP-糖+PPi

轉(zhuǎn)移AMP

ATP+FMNFAD+PPi

轉(zhuǎn)移腺苷ATP+Met+H2O腺苷-Met+

PPi+Pi

能量的載體ATP+H2OADP+Pi+e-e三.轉(zhuǎn)移基團(tuán)的輔基/輔酶 2.脫羧的輔酶—硫胺素焦磷酸（TPP)

硫胺素+ATPTPP+AMP 3.轉(zhuǎn)移?；妮o酶 （1）輔酶A和泛酸

CoA-SH+RCOOHCoA-S-COR+H2O

CoA-S-COR+底物底物-COR+CoA-SH （2）硫辛酸和VB1mg硫胺素激酶 4.轉(zhuǎn)移氨基的輔酶和VB6

—磷酸吡哆醛（PLP)/磷酸吡哆胺(PMP)

AA酮酸

PCHOPCH2NH2

5.固定CO2的輔酶—生物素(VB7、VH）6.轉(zhuǎn)移一碳基團(tuán)的輔酶

(1)四氫葉酸（FH4)(2)鈷銨素(VB12)

酮酸AA酶活性中心示意圖酶的活性中心酶分子中的氨基酸殘基輔酶或輔助因子或它們的部分結(jié)構(gòu)酶的活性中心構(gòu)成酶的結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)一級(jí)結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)酶的結(jié)構(gòu)酶的一級(jí)、二級(jí)、三級(jí)和四級(jí)結(jié)構(gòu)示意圖酶的空間結(jié)構(gòu)四級(jí)結(jié)構(gòu)三級(jí)結(jié)構(gòu)二級(jí)結(jié)構(gòu)酶的空間結(jié)構(gòu)酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)酶分子中氨基酸的排列順序。酶的化學(xué)結(jié)構(gòu)酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)酶的二級(jí)結(jié)構(gòu)多肽鏈主鏈原子的局部空間排列酶的二級(jí)結(jié)構(gòu)沒有考慮到它的側(cè)鏈的構(gòu)象或與其它部分的相互關(guān)系螺旋結(jié)構(gòu)β-折疊酶蛋白的-螺旋結(jié)構(gòu)酶蛋白的折疊結(jié)構(gòu)由-螺旋、折疊和隨機(jī)結(jié)構(gòu)構(gòu)成的溶菌酶的空間結(jié)構(gòu)酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)指單一的多肽鏈或共價(jià)連接的多肽鏈中，所有原子在空間上的排列酶的三級(jí)結(jié)構(gòu)在二極結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上，肽鏈通過進(jìn)一步轉(zhuǎn)曲折疊而成酶的四級(jí)結(jié)構(gòu)各亞基在寡聚酶中的空間排布及其相互作用不考慮亞基的內(nèi)部幾何形狀酶的四級(jí)結(jié)構(gòu)酶的四級(jí)結(jié)構(gòu)亞基組成酶蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)的最小單位每個(gè)亞基的三維結(jié)構(gòu)仍被看成是它的三級(jí)結(jié)構(gòu)疏水鍵離子鍵維持酶蛋白四級(jí)結(jié)構(gòu)的主要作用力單體酶酶的存在類別寡聚酶多酶融合體多酶復(fù)合體單體酶一條肽鏈組成單體酶分子量通常在35kDa以下不含四級(jí)結(jié)構(gòu)單體酶的種類很少，一般多是催化水解反應(yīng)的酶，絕大多數(shù)單體酶只表現(xiàn)一種酶活性寡聚酶兩個(gè)或兩個(gè)以上亞基組成寡聚酶分子量一般高于30kDa含四級(jí)結(jié)構(gòu)相當(dāng)數(shù)量的寡聚酶是調(diào)節(jié)酶，其活性可受各種形式的靈活調(diào)節(jié)，在調(diào)節(jié)控制代謝過程中起著非常重要的作用構(gòu)成寡聚酶的亞基可以是相同的，也可以是不同的，亞基與亞基之間一般是以非共價(jià)鍵、對(duì)稱的形式排列寡聚酶多酶復(fù)合體兩個(gè)或兩個(gè)以上的酶多酶復(fù)合體靠共價(jià)鍵連接一個(gè)酶催化一個(gè)反應(yīng)，所有反應(yīng)依次連接，構(gòu)成一個(gè)代謝途徑或代謝途徑的一部分，由于這一連串反應(yīng)是在一高度有序的多酶復(fù)合體內(nèi)完成，反應(yīng)效率非常高多酶復(fù)合體酶2酶3酶1酶4酶6酶5二、酶的生物催化特性與生物膜結(jié)合一種結(jié)構(gòu)更高的多酶復(fù)合體，酶整齊的排列在生物膜上。催化效率最高。（如呼吸鏈）酶1酶2酶4酶5酶3與一般的化學(xué)催化劑相比較，酶既擁有一般催化劑的共性，又有特性酶催化作用的特點(diǎn)加快反應(yīng)速度降低反應(yīng)的活化能不改變反應(yīng)性質(zhì)反應(yīng)前后其數(shù)量和性質(zhì)不變催化效率高專一性強(qiáng)反應(yīng)條件溫和酶的催化活性受到調(diào)節(jié)和控制共性特性酶催化作用的特點(diǎn)極高的催化效率2H2O22H2O+O2Fe2+作為催化劑催化效率為6×10-4mol/(mol.s)過氧化氫酶，催化效率為6×106mol/(mol.s)過氧化氫酶比Fe2+的催化效率要高出1010倍酶的催化效率相對(duì)其他無機(jī)或有機(jī)催化劑要高106~1013倍例子高度專一性酶對(duì)它所作用的底物有嚴(yán)格的選擇性，一種酶只能催化某一類，甚至是某一種物質(zhì)起化學(xué)反應(yīng)酶的專一性底物專一性反應(yīng)專一性立體異構(gòu)專一性(手性、區(qū)域)從根本上保證了生物體內(nèi)為數(shù)眾多的各種各樣的化學(xué)反應(yīng)能有條不紊地協(xié)同進(jìn)行高度專一性酶催化專一性作用機(jī)制假說鎖鑰假說誘導(dǎo)契合假說酶的催化作用機(jī)理一.中間產(chǎn)物學(xué)說二.酶作用專一性機(jī)理

1.鎖鑰學(xué)說

2.誘導(dǎo)契合學(xué)說—酶受底物誘導(dǎo)而變形

3.張力學(xué)說（應(yīng)變效應(yīng)）—底物變形以適應(yīng)酶三.酶作用高效性機(jī)理

---影響酶高效性的因素

1.鄰近定向效應(yīng)2.應(yīng)變效應(yīng)

3.親核催化/親電催化（共價(jià)催化）

4.酸堿催化5.微環(huán)境的影響酶催化作用的中間產(chǎn)物學(xué)說

E+SESP+E

（酶）底物）（中間物）（產(chǎn)物）（酶）中間產(chǎn)物存在的證明：

H2O2+過氧化物酶（H2O2—過氧化物酶）

（褐色）

（紅色）

645\587\548\498nm

561\550nm（H2O2—過氧化物酶）+AH2過氧化物酶

+A+2H2O

（紅色）（褐色）

鎖鑰學(xué)說誘導(dǎo)契合學(xué)說鄰近定向效應(yīng)反應(yīng)條件溫和溫和的反應(yīng)條件常溫常壓接近中性的pH值不需要耐高溫、高壓以及耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿的反應(yīng)器酶催化機(jī)理實(shí)例—胰凝乳蛋白酶1.胰凝乳蛋白酶結(jié)構(gòu)2.胰凝乳蛋白酶的電荷接力網(wǎng)

3.胰凝乳蛋白酶的催化過程A.酶與底物結(jié)合，形成米氏復(fù)合物（ES）B.形成四聯(lián)體過渡態(tài)中間物E.形成包括水分子的四聯(lián)體過度中間物F.羰基產(chǎn)物形成，酶游離酶催化活性的調(diào)控機(jī)制酶的調(diào)控方式抑制劑調(diào)節(jié)反饋調(diào)節(jié)酶原激活激素控制調(diào)節(jié)酶的活性、酶量來控制代謝速度，以滿足生命的各種需要和適應(yīng)環(huán)境的變化酶的催化功能降低化學(xué)反應(yīng)的活化能中間絡(luò)合物學(xué)說底物酶“底物+酶”中間絡(luò)合物產(chǎn)物酶可靠的實(shí)驗(yàn)證實(shí)中間絡(luò)合物的存在酶的催化中心酶的催化活性集中的區(qū)域酶的催化活性中心與底物結(jié)合的結(jié)合中心促進(jìn)底物發(fā)生化學(xué)變化的催化中心決定了酶的專一性決定了酶催化反應(yīng)的性質(zhì)活性中心酶分子在三維結(jié)構(gòu)上比較靠近的少數(shù)幾個(gè)氨基酸殘基或這些殘基上的某些基團(tuán)輔酶分子或輔酶分子上的某一部分結(jié)構(gòu)不需要輔酶的酶需要輔酶的酶一級(jí)結(jié)構(gòu)上可能相距甚遠(yuǎn)，甚至是位于不同的肽鏈上，通過肽鏈的盤繞、折疊而在空間構(gòu)象上相互靠近活性中心酶原在細(xì)胞內(nèi)合成完畢后并不表現(xiàn)出催化活性一些酶酶原有催化活性的酶酶原的激活通過去掉分子中的部分肽鏈段，引起酶分子空間結(jié)構(gòu)的變化，從而形成或暴露出催化活性中心酶原-酶關(guān)系例子酶的催化作用機(jī)制酶的催化作用機(jī)制鄰近和定向效應(yīng)酸堿催化張變、扭曲效應(yīng)共價(jià)催化多元催化與協(xié)同效應(yīng)靜電催化、微環(huán)境效應(yīng)等三酶的命名和分類2-根據(jù)酶所催化的反應(yīng)性質(zhì)酶學(xué)研究早期，無系統(tǒng)的命名法則1-根據(jù)酶的作用底物命名淀粉酶蛋白酶脂肪酶氧化酶還原酶轉(zhuǎn)氨酶12結(jié)合法膽固醇氧化酶醇脫氫酶谷丙轉(zhuǎn)氨酶來源心肌黃酶胰蛋白酶缺點(diǎn)缺乏系統(tǒng)性，常常會(huì)不可避免地出現(xiàn)一酶數(shù)名或一名數(shù)酶的混亂情況國際生物化學(xué)聯(lián)合會(huì)InternationalUnionofBiochemistry簡稱IUB1961年提出1965、1972、1978、1984修改、補(bǔ)充系統(tǒng)命名法國際分類法酶1-氧化還原酶類2-轉(zhuǎn)移酶類3-水解酶類6-合成酶類5-異構(gòu)酶類4-裂解酶類1國際系統(tǒng)分類法氧化-還原酶催化氧化-還原反應(yīng)。主要包括脫氫酶(dehydrogenase)和氧化酶(Oxidase)。如，乳酸(Lactate)脫氫酶催化乳酸的脫氫反應(yīng)。

氧化-還原酶Oxidoreductase水解酶催化底物的加水分解反應(yīng)。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反應(yīng)：水解酶hydrolase轉(zhuǎn)移酶催化基團(tuán)轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即將一個(gè)底物分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)底物的分子上。

例如,谷丙轉(zhuǎn)氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。轉(zhuǎn)移酶Transferase裂合酶催化從底物分子中移去一個(gè)基團(tuán)或原子形成雙鍵的反應(yīng)及其逆反應(yīng)。主要包括醛縮酶、水化酶及脫氨酶等。例如，延胡索酸水合酶催化的反應(yīng)。裂合酶Lyase異構(gòu)酶催化各種同分異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)化，即底物分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程。

例如，6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化的反應(yīng)。異構(gòu)酶Isomerase合成酶，又稱為連接酶，能夠催化C-C、C-O、C-N以及C-S鍵的形成反應(yīng)。這類反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互偶聯(lián)。A+B+ATP+H-O-H===AB+ADP+Pi

例如，丙酮酸羧化酶催化的反應(yīng)。丙酮酸+CO2+ATP+H2O草酰乙酸+ADP+Pi

合成酶LigaseorSynthetase核酶是唯一的非蛋白酶。它是一類特殊的RNA，能夠催化RNA分子中的磷酸酯鍵的水解及其逆反應(yīng)。核酶（催化核酸）ribozymeEC命名法ECx.y.z.nEC為酶學(xué)委員會(huì)EnzymeCommission亞亞類下的具體的個(gè)別酶的順序號(hào)各亞類下的亞亞類酶所屬大類1~6大類下的亞類x,y,z編號(hào)中的前三個(gè)數(shù)字表明了該酶的特性如反應(yīng)物的種類、反應(yīng)的性質(zhì)2國際系統(tǒng)命名法酶系統(tǒng)名稱習(xí)慣名稱國際系統(tǒng)命名法

XY正反應(yīng)、逆反應(yīng)都用同一名稱催化的反應(yīng)名稱底物名底物1:底物2ATP:己糖磷酸基轉(zhuǎn)移酶DH2+NAD+D+NADH+H+DH2NAD+氧化還原酶各大類酶的特殊命名規(guī)則氧化還原酶往往可命名為供體受體氧化還原酶，轉(zhuǎn)移酶為供體受體被轉(zhuǎn)移基團(tuán)轉(zhuǎn)移酶值得注意的是來自不同物種或同一物種的不同組織或不同細(xì)胞器的同一種酶，雖然他們催化同一個(gè)生化反應(yīng)，但它們本身的一級(jí)結(jié)構(gòu)可能并不相同，命名也有所區(qū)別CuZn-SODMn-SODFe-SODCuZn-SOD牛細(xì)胞CuZn-SOD豬細(xì)胞CuZn-SODSOD討論一個(gè)酶時(shí)，需要說明來源和名稱四、酶活力的測定酶活力，也就是酶活性，是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。（可以根據(jù)需要定義）酶促反應(yīng)速度，單位是：濃度/單位時(shí)間酶促反應(yīng)速度曲線：1、酶活力測定方法步驟：（1）配制底物溶液（2）確定反應(yīng)條件（3）反應(yīng)開始，記時(shí)間（4）測定產(chǎn)物的生產(chǎn)量或底物的減少量2、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(gè)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。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3、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（6）相對(duì)酶活力測定一、酶工程是生物技術(shù)的重要組成部分二、酶工程的研究內(nèi)容三、酶和酶工程研究的重要意義四、酶和酶工程研究進(jìn)展第二節(jié)酶工程發(fā)展概況

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(xì)胞工程具有密切的聯(lián)系，相互依存，相互促進(jìn)，構(gòu)成完整的生物技術(shù)。常規(guī)菌（或常規(guī)細(xì)胞株）改造物種

生物工程（學(xué)）工程菌（或工程細(xì)胞株）

商品生產(chǎn)大量生產(chǎn)：經(jīng)濟(jì)效益、社會(huì)效益、生態(tài)效益基因工程、細(xì)胞工程發(fā)酵工程、酶工程、生物反應(yīng)器工程酶工程與發(fā)酵工程、基因工程和細(xì)胞工程的關(guān)系基因工程發(fā)酵工程

酶工程酶細(xì)胞工程酶細(xì)胞菌體細(xì)胞固定化菌體細(xì)胞轉(zhuǎn)基因動(dòng)物轉(zhuǎn)基因植物生物技術(shù)的四大支柱二、酶工程的主要研究內(nèi)容

酶工程是酶學(xué)基本原理與化學(xué)工程相結(jié)合而形成的一門新興的技術(shù)科學(xué)。研究酶制劑大規(guī)模生產(chǎn)及應(yīng)用所涉及的理論與技術(shù)方法。酶工程酶工程是酶學(xué)與工程學(xué)相互滲透、結(jié)合并發(fā)展而形成的一門新的技術(shù)科學(xué)從應(yīng)用的目的出發(fā)研究酶、應(yīng)用酶的特異性催化功能，并通過工程化將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化為有用物質(zhì)的技術(shù)酶學(xué)工程學(xué)酶工程的定義酶工程的內(nèi)容酶工程酶的生產(chǎn)酶與固定化酶的應(yīng)用酶的分離純化酶的固定化酶及固定化酶的反應(yīng)器按1971年第一屆國際酶工程會(huì)議酶工程的內(nèi)容酶工程酶的大批量生產(chǎn)、應(yīng)用酶的分離純化酶的固定化和固定化酶反應(yīng)器新酶的開發(fā)和應(yīng)用按現(xiàn)在的觀點(diǎn)遺傳修飾酶的研究抗體酶、核酸酶的研究酶生產(chǎn)中基因工程酶分子改造與修飾酶的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系模擬酶、合成酶以及酶分子的人工設(shè)計(jì)有機(jī)介質(zhì)中酶反應(yīng)的研究酶的抑制劑、激活劑三、酶和酶工程研究的重要意義有助于闡明生命的本質(zhì)和活動(dòng)規(guī)律；為催化劑設(shè)計(jì)，藥物設(shè)計(jì)及疾病診斷治療提供依據(jù)和新思路；蛋白質(zhì)和核酸一級(jí)結(jié)構(gòu)測定和基因工程研究中的重要工具；運(yùn)用酶技術(shù)生產(chǎn)有重要價(jià)值的產(chǎn)品；運(yùn)用酶技術(shù)改進(jìn)生產(chǎn)工藝，提高產(chǎn)品質(zhì)量和產(chǎn)率，降低生產(chǎn)成本；酶技術(shù)應(yīng)用于疾病診斷治療和環(huán)境保護(hù)等。四、酶和酶工程研究進(jìn)展酶的應(yīng)用研究 20世紀(jì)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(xué)修飾，酶電極問世，酶標(biāo)免疫技術(shù)建立； 70年代：微生物細(xì)胞固定化； 80年代：動(dòng)植物細(xì)胞固定化； 近年來，抗體酶，人工酶和模擬酶研究。酶的理論研究新酶的發(fā)現(xiàn)和鑒定酶一級(jí)結(jié)構(gòu)與活力的關(guān)系酶分子高級(jí)結(jié)構(gòu)的測定酶活性部位結(jié)構(gòu)與催化機(jī)理核酶的發(fā)現(xiàn)（ribozyme)

化學(xué)修飾法是研究酶一級(jí)結(jié)構(gòu)與活力關(guān)系的主要方法之一，近年來發(fā)展了一些新的研究技術(shù)：

過渡態(tài)類似物技術(shù)；

自殺性底物技術(shù)；

基因定位突變技術(shù)；

計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)等。

一部分酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)已經(jīng)被測定，但絕大多數(shù)酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)仍沒有確定。X-射線晶體結(jié)構(gòu)分析仍然是十分有效的方法；近年來，二維核磁共振技術(shù)的應(yīng)用越來越廣泛，可用于測定溶液中酶分子的構(gòu)象及其變化過程。

酶活性中心結(jié)構(gòu)及其催化機(jī)理的研究是酶學(xué)研究中最核心的問題。應(yīng)用X-射線晶體結(jié)構(gòu)分析技術(shù)研究酶-底物（底物類似物）復(fù)合物結(jié)構(gòu)，可以確定酶活性部位結(jié)構(gòu)以及酶分子與底物分子的結(jié)合情況；應(yīng)用二維核磁共振技術(shù)可以確定酶活性部位解離基團(tuán)的pK值以及催化過程中的質(zhì)子轉(zhuǎn)移情況；電子計(jì)算機(jī)編程研究酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)，對(duì)酶與底物的作用方式以及底物反應(yīng)過程中酶分子的可能存在形式作出判斷；應(yīng)用隧道電鏡技術(shù)可以觀察酶催化過程中質(zhì)子轉(zhuǎn)移和電子轉(zhuǎn)移的情況

近年來，發(fā)現(xiàn)生物體中的一些RNA具有催化作用，具有酶的類似性質(zhì)，可以切割特異性RNA序列。這一重大發(fā)現(xiàn)對(duì)于生命的起源和生物進(jìn)化研究；對(duì)于病毒和腫瘤的治療將具有深遠(yuǎn)意義。第三節(jié)酶的生產(chǎn)方法和應(yīng)用前景一酶的來源和生產(chǎn)酶植物動(dòng)物微生物酶的來源

動(dòng)植物粗品酶純酶早期酶的生產(chǎn)分離純化木瓜木瓜蛋白酶菠蘿菠蘿蛋白酶例1例2生產(chǎn)周期長來源有限地理、氣候和季節(jié)影響技術(shù)、經(jīng)濟(jì)以及倫理動(dòng)植物原料的特點(diǎn)和不足不能滿足要求？酶的化學(xué)合成中國科學(xué)家1964年Gutte和Merrilield1969年

胰島素核糖核酸酶化學(xué)合成法經(jīng)濟(jì)試劑設(shè)備可行性？微生物發(fā)酵法微生物酶①微生物種類繁多，制備出的酶種類齊全，幾乎所有的酶都能從微生物中得到②微生物繁殖快、生產(chǎn)周期短、培養(yǎng)簡便，并可以通過控制培養(yǎng)條件來提高酶的產(chǎn)量③微生物具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和應(yīng)變能力，可以通過適應(yīng)、誘導(dǎo)、誘變以及基因工程等方法培育出新的產(chǎn)酶高的菌株優(yōu)點(diǎn)商品酶的主要生產(chǎn)方法微生物發(fā)酵法高產(chǎn)優(yōu)良菌株培養(yǎng)和繁殖代謝和積累分離和純化酶制劑酶的發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù)放線菌1887年以后，Bucher發(fā)現(xiàn)酶的細(xì)胞外作用現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了酶的商品化生產(chǎn)。

霉菌最初的商品酶制劑主要以動(dòng)植物為原料提取，如從牛胃中提取凝乳酶、從胰臟中提取胰酶、從血液中提取凝血酶、從植物材料中提取淀粉酶等。

之后，Takamine利用霉菌來生產(chǎn)淀粉酶使得酶制劑工業(yè)取得突破，其方法至今仍被采用第二次世界大戰(zhàn)以后，隨著微生物培養(yǎng)技術(shù)、發(fā)酵工業(yè)和設(shè)備的漸漸完善，利用微生物來獲得商品化酶制劑已形成規(guī)?；a(chǎn)業(yè)，并開辟了廣闊的市場。PilotBiostatUD5020世紀(jì)90年代，隨著基因工程的廣泛介入，一些原來只能由動(dòng)物或植物生產(chǎn)的酶，經(jīng)過酶基因重組，可以在微生物上表達(dá)。由于在發(fā)酵過程中很容易對(duì)微生物進(jìn)行控制，因此“基因工程＋發(fā)酵工藝＋先進(jìn)的發(fā)酵設(shè)備”可以算是酶工業(yè)的第三次飛躍。霉菌二酶工程的應(yīng)用酶可使清潔燃料的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí)

成功的飼料用酶，如植酸酶可減少向環(huán)境中排放磷

紡織精煉用酶

洗滌劑酶

酶增強(qiáng)牙膏的潔凈能力

使用酶生產(chǎn)沒有反式脂肪酸的食用油和奶油

提高啤酒質(zhì)量

酶替代面包中的乳化劑、改善面包質(zhì)量、延長保鮮期改善面條的咬勁，增白、增亮、護(hù)色，提高面條的耐煮性并降低黏度等烘焙工業(yè)用酶

用酶處理皮革可減少化學(xué)品的使用

促進(jìn)草皮生長的產(chǎn)品

酶與人類的生活酶工程的應(yīng)用酶專一性強(qiáng)反應(yīng)條件溫和催化效率高工藝簡單生產(chǎn)成本較低環(huán)境污染小可生產(chǎn)出化學(xué)法無法生產(chǎn)的產(chǎn)品工業(yè)農(nóng)業(yè)環(huán)保醫(yī)藥食品紡織酶催化的優(yōu)點(diǎn)應(yīng)用范圍酶工程的應(yīng)用α-淀粉酶葡萄糖淀粉酶纖維素酶果膠酶脂肪酶枯草桿菌等根霉、黑曲霉等綠色木霉等木質(zhì)殼霉等黑曲霉等織物退漿、液化淀粉等制造葡萄糖，發(fā)酵工業(yè)糖化劑飼料添加劑，水解纖維素制糖果汁澄清、果實(shí)榨汁等消化劑、油脂加工、催化等水解酶來源用途酶工程應(yīng)用例子果葡糖漿的生產(chǎn)42%果糖果葡糖漿（高果糖漿）58%葡萄糖目前產(chǎn)量在700萬噸以上酶工程應(yīng)用例子淀粉乳（35~40%固形物）液化糖液α-淀粉酶糖化液糖化酶精制糖液濃縮糖液果葡糖漿脫色濃縮葡萄糖異構(gòu)酶果葡糖漿的生產(chǎn)也是酶工程在工業(yè)生產(chǎn)中最成功、規(guī)模最大的應(yīng)用脫色、離子交換凈化濃縮酶工程應(yīng)用例子5’-復(fù)合單核苷酸核糖核酸(RNA)腺苷、胞苷、尿苷和鳥苷的單磷酸化合物5’-磷酸二酯酶治療5’-復(fù)合單核苷酸白血球下降、血小板減少及肝功能失調(diào)等疾病固定化酶法生產(chǎn)5’-復(fù)合單核苷酸酶工程應(yīng)用例子RNA溶液轉(zhuǎn)化液濃縮液固定化5’-磷酸二酯酶

吸附柱濃縮液5’-復(fù)合單核苷酸注射液717樹脂洗脫、濃縮過濾除菌、灌封、滅菌

活性炭過濾配料濃縮酶工程應(yīng)用例子固定化酶法生產(chǎn)L-氨基酸L-氨基酸醫(yī)藥增味劑畜禽的飼料制造人造纖維、塑料等L-氨基酸的應(yīng)用范圍酶工程應(yīng)用例子L-氨基酸直接提取發(fā)酵法化學(xué)合成法外消旋氨基酸化學(xué)法物理化學(xué)法酶法拆分酶法最為有效，能夠生產(chǎn)純度較高的L-氨基酸酶工程應(yīng)用例子酶法拆分DL-氨基酸生產(chǎn)L-氨基酸R—CH—COOH

NH-CO-R’H2O

R—CH—COOH

NH-CO-R’R—CH—COOH

NH2

N-?；?DL-氨基酸L-氨基酸N-?；?D-氨基酸消旋酶氨基酰化酶1969年首次連續(xù)化拆分?；?DL-氨基酸酶工程應(yīng)用例子診斷和治療疾病診斷乳酸脫氫酶碳酸酐酶谷草轉(zhuǎn)氨酶淀粉酶診斷癌癥、肝病、心肌梗死壞血病、貧血等肝炎、心肌梗死等胰腺炎等酶可診斷相關(guān)疾病酶工程應(yīng)用例子診斷和治療疾病治療淀粉酶蛋白酶溶菌酶尿激酶消化不良、食欲不振等消化不良、食欲不振等手術(shù)性出血、咯血、鼻出血等心肌梗死等酶可治療相關(guān)疾病酶工程應(yīng)用例子半合成抗生素的生產(chǎn)青霉素頭孢霉素6-氨基青霉烷酸（6-APA）7-氨基青霉烷酸（7-APA）新型青霉素新型頭孢霉素幾十種半合成青霉素或頭孢霉素酶工程應(yīng)用例子生物傳感器用生物活性物質(zhì)做敏感器件配以適當(dāng)?shù)膿Q能器生物傳感器酶傳感器微生物傳感器免疫傳感器組織傳感器場效應(yīng)晶體管生物傳感器發(fā)展非常迅速問世最早、成熟度最高的一類生物傳感器酶工程應(yīng)用例子利用酶的催化作用，在常溫、常壓下將糖類、醇類、有機(jī)酸、氨基酸等生物分子氧化或分解，然后通過測定與反應(yīng)有關(guān)的物質(zhì)濃度酶傳感器推出相應(yīng)的生物物質(zhì)濃度間接型傳感器酶工程應(yīng)用例子葡萄糖傳感器最為成熟的傳感器酶傳感器研制成功的酶傳感器大約有幾十種葡萄糖氧化酶氧電極測定氧濃度的變化葡萄糖的濃度酶工程應(yīng)用例子光學(xué)活性化合物（手性藥物）的制備酶催化光學(xué)活性物質(zhì)的合成和拆分合成：將有潛在手性的化合物和前體通過酶催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為單一對(duì)映體的光學(xué)活性物質(zhì)拆分是利用酶能催化外消旋化合物的不對(duì)稱水解或其逆反應(yīng)，從而將對(duì)映體分開難題高對(duì)映體選擇性、副反應(yīng)少、產(chǎn)物光學(xué)純度和收得率高普萘洛爾、還氧丙醇、布洛芬等手性藥物的拆分作業(yè)題：1、名詞：酶(enzyme)、酶工程(enzymeengineering)、固定化酶(immobilizedenzyme)、酶活力單位、酶的比活力2、什么是酶的專一性？3、簡述酶的分類和命名規(guī)則。4、簡述酶活力測定的步驟。5、簡述固定化酶的活力測定方法有哪些？6、酶的生產(chǎn)方法有哪些？7、酶工程的研究內(nèi)容有哪些？第二章酶的發(fā)酵生產(chǎn)酶的發(fā)酵生產(chǎn)第一節(jié)酶生物合成的基本理論第二節(jié)酶發(fā)酵生產(chǎn)常用的微生物第三節(jié)發(fā)酵工藝條件及控制第四節(jié)酶發(fā)酵動(dòng)力學(xué)第五節(jié)動(dòng)植物細(xì)胞培養(yǎng)生產(chǎn)酶第一節(jié)酶生物合成的基本理論一、RNA的生物合成——轉(zhuǎn)錄二、蛋白質(zhì)的生物合成——翻譯三、酶生物合成的調(diào)節(jié)一、RNA的生物合成—轉(zhuǎn)錄轉(zhuǎn)錄是以DNA為模板，以核苷三磷酸為底物，在RNA聚合酶（轉(zhuǎn)錄酶）的作用下，生成RNA的過程。轉(zhuǎn)錄速度表達(dá)式?二、蛋白質(zhì)的生物合成—翻譯翻譯：以mRNA為模板，以氨基酸為底物，在核糖體上通過各種tRNA，酶和輔助因子的作用，合成多肽的過程。四個(gè)階段1、氨基酸活化生成氨酰－tRNA2、肽鏈合成的起始3、肽鏈的延伸4、肽鏈合成的終止思考:密碼子偏愛性與翻譯速率?第二節(jié)酶發(fā)酵生產(chǎn)常用的微生物

（酶的生產(chǎn)菌種）一、產(chǎn)酶菌種的要求二、常用的產(chǎn)酶微生物三、利用微生物產(chǎn)酶的優(yōu)點(diǎn)四、高純菌種的獲取一、產(chǎn)酶菌種的要求1、發(fā)酵周期短，產(chǎn)量高；2、容易培養(yǎng)和管理；3、產(chǎn)酶穩(wěn)定性好，不易變異退化，不易被感染；4、有利于酶的分離和純化；5、安全性可靠，非致病菌。二、常用的產(chǎn)酶微生物1、枯草芽孢桿菌(Bacillussubtilis)2、大腸桿菌(Escherichiacoli)3、黑曲霉(Aspergillus

niger)4、米曲霉(Aspergillus

oryzae)5、青霉(Penicillium)6、木霉(Trichoderma)7、根霉(Rhizopus)8、毛霉(Mucor)9、鏈霉菌(Streptomyces)10、啤酒酵母(Saccharomyces

Cerevisiae)11、假絲酵母(Candida)微生物發(fā)酵法微生物酶①微生物種類繁多，制備出的酶種類齊全，幾乎所有的酶都能從微生物中得到②微生物繁殖快、生產(chǎn)周期短、培養(yǎng)簡便，并可以通過控制培養(yǎng)條件來提高酶的產(chǎn)量③微生物具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和應(yīng)變能力，可以通過適應(yīng)、誘導(dǎo)、誘變以及基因工程等方法培育出新的產(chǎn)酶高的菌株優(yōu)點(diǎn)商品酶的主要生產(chǎn)方法微生物發(fā)酵法高產(chǎn)優(yōu)良菌株培養(yǎng)和繁殖代謝和積累分離和純化酶制劑酶的發(fā)酵技術(shù)微生物發(fā)酵法產(chǎn)酶微生物菌種保藏機(jī)構(gòu)自然界研究或生產(chǎn)機(jī)構(gòu)溫泉森林深?；鹕酵寥喇a(chǎn)酶微生物的來源國外菌種保藏機(jī)構(gòu)ATCC(AmericanTypeCultureCollection） 美國典型菌種保藏中心NRRL(AgriculturalResearchServiceCultureCollection) 美國農(nóng)業(yè)研究菌種保藏中心DSMZ(DeutscheSammlungvonMikroorganismenundZellkulturen

GmbH) 德國微生物菌種保藏中心NBRC(NITEBiologicalResourceCenter) 日本技術(shù)評(píng)價(jià)研究所生物資源中心ATCCATCC(AmericanTypeCultureCollection）美國典型菌種保藏中心

ATCC主要從事農(nóng)業(yè)、遺傳學(xué)、應(yīng)用微生物、免疫學(xué)、細(xì)胞生物學(xué)、工業(yè)微生物學(xué)、菌種保藏方法、醫(yī)學(xué)微生物學(xué)、分子生物學(xué)、植物病理學(xué)、普通微生物學(xué)、分類學(xué)、食品科學(xué)等的研究。

該中心保藏有藻類111株，細(xì)菌和放線菌16865株，細(xì)胞和雜合細(xì)胞4300株，絲狀真菌和酵母46000株，植物組織79株，種子600株，原生動(dòng)物1800株，動(dòng)物病毒、衣原體和病原體2189株，植物病毒1563種。

NRRLAgriculturalResearchService(ARS)CultureCollection

原為NorthernRegionalResearchLaboratory

NRRL是由美國農(nóng)業(yè)部農(nóng)業(yè)研究中心支持的政府性質(zhì)的菌種保藏中心。主要從事農(nóng)業(yè)、應(yīng)用微生物、基因工程、工業(yè)微生物、菌種保藏方法、環(huán)境保護(hù)、分子生物學(xué)、食品安全、普通微生物、分類學(xué)的研究。

該中心保藏有細(xì)菌10500株，真菌45000株，酵母14500株，放線菌9500株。

DSMZDSMZ(DeutscheSammlungvonMikroorganismenundZellkulturen

GmbH)德國微生物菌種保藏中心

DSMZ成立于1969年，是德國的國家菌種保藏中心。該中心一直致力于細(xì)菌、真菌、質(zhì)粒、抗菌素、人體和動(dòng)物細(xì)胞、植物病毒等的分類、鑒定和保藏工作。

該中心是歐洲規(guī)模最大的生物資源中心，保藏有細(xì)菌9400株，真菌2400株，酵母500株，質(zhì)粒300株，動(dòng)物細(xì)胞500株，植物細(xì)胞500株，植物病毒600株，細(xì)菌病毒90株等。NBRCNBRC(NITEBiologicalResourceCenter)日本技術(shù)評(píng)價(jià)研究所生物資源中心

NBRC是由日本經(jīng)濟(jì)部、商業(yè)部、工業(yè)部支持的半政府性質(zhì)菌種保藏中心。原為IFO(

InstituteforFermentation,Osaka,大阪發(fā)酵研究所)。主要從事農(nóng)業(yè)、應(yīng)用微生物、菌種保藏方法、環(huán)境保護(hù)、工業(yè)微生物、普通微生物、分子生物學(xué)等的研究。

該中心保藏有細(xì)菌1446株，真菌568株，酵母164株。這些菌種主要來自本國的其它菌種保藏中心。

國內(nèi)菌種保藏機(jī)構(gòu)ACCC 中國農(nóng)業(yè)微生物菌種保藏管理中心CGMCC 普通微生物菌種保藏管理中心AS 中國科學(xué)院微生物研究所CICC 工業(yè)微生物菌種保藏管理中心IFFI 輕工業(yè)部食品發(fā)酵工業(yè)科學(xué)研究所微生物發(fā)酵法微生物的篩選粗篩菌種分離含菌樣品采集產(chǎn)酶性能微生物優(yōu)良微生物誘變基因工程其它方法微生物發(fā)酵法酶的生產(chǎn)過程培養(yǎng)基發(fā)酵方法發(fā)酵控制通氣供氧分離純化精制微生物發(fā)酵法酶的發(fā)酵生產(chǎn)方式固體發(fā)酵液體深層發(fā)酵固體發(fā)酵表面培養(yǎng)或曲式培養(yǎng)以麩皮、米糠等為基本原料，加入適量的無機(jī)鹽和水作為培養(yǎng)基進(jìn)行產(chǎn)酶微生物菌種培養(yǎng)的一種培養(yǎng)技術(shù)淺盤培養(yǎng)轉(zhuǎn)鼓培養(yǎng)多用通風(fēng)式厚層培養(yǎng)固體發(fā)酵技術(shù)原理微生物發(fā)酵法微生物發(fā)酵法固體發(fā)酵法設(shè)備簡單，便于推廣，特別適合于霉菌的培養(yǎng)和產(chǎn)酶發(fā)酵條件不易控制、物料利用不完全、勞動(dòng)強(qiáng)度大、容易染菌等優(yōu)點(diǎn)缺點(diǎn)不適于胞內(nèi)酶的生產(chǎn)液體深層發(fā)酵浸沒式發(fā)酵利用液體培養(yǎng)基，在發(fā)酵罐內(nèi)進(jìn)行的一種攪拌通氣培養(yǎng)方式液體發(fā)酵技術(shù)原理酶制劑生產(chǎn)的主要培養(yǎng)方式原料的利用率和酶的產(chǎn)量都較高，培養(yǎng)條件容易控制微生物發(fā)酵法常用的酶制劑-1常用的酶制劑-2酶的生物合成酶的生物合成受基因和代謝物的雙重控制基因決定形成酶分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)代謝物（酶反應(yīng)的底物、產(chǎn)物或類似物）控制和調(diào)節(jié)酶的合成誘變或基因工程來培育優(yōu)良品種工藝調(diào)控生產(chǎn)工藝-工藝流程-胞外生產(chǎn)工藝-工藝流程-胞內(nèi)生產(chǎn)工藝——培養(yǎng)基生長因子

——酶生產(chǎn)時(shí)需要供給微生物生長所需的氨基酸、維生素、嘌呤堿和嘧啶堿等生長因子。一般通過加入玉米漿、酵母膏、麩皮、米糠，以及豆餅等來提供。例如：添加含有生長因子的大豆酒精提取物，可使米曲酶的蛋白酶產(chǎn)量提高1.9倍。產(chǎn)酶促進(jìn)劑

——少量加入之后能顯著增加酶產(chǎn)量的物質(zhì)。一般都是酶的誘導(dǎo)物或表面活性劑。例如纖維素能誘導(dǎo)纖維素酶，吐溫80可提高多種酶的產(chǎn)量。表面活性劑提高酶產(chǎn)量的作用機(jī)制目前還未完全了解，使用時(shí)必須考慮其對(duì)微生物是否有毒性。生產(chǎn)上提高胞外酶的活力，一般都采用非離子表面活性劑。碳源、氮源、無機(jī)鹽生產(chǎn)工藝——工藝控制pH值的影響及控制

——

酶生產(chǎn)的合適pH通常和酶反應(yīng)的最適pH值相接近。生成堿性蛋白酶的芽孢桿菌宜在堿性環(huán)境下培養(yǎng)；生產(chǎn)酸性蛋白酶的青霉和根霉應(yīng)在酸性環(huán)境下培養(yǎng)。溫度控制

——

為了有利于菌體生長和酶的合成，可進(jìn)行變溫生產(chǎn)。例如枯草桿菌AS1.398進(jìn)行中性蛋白酶生產(chǎn)時(shí)，培養(yǎng)溫度從31oC逐漸升溫至40oC，然后再降溫至31oC進(jìn)行培養(yǎng)，產(chǎn)量提高66%。

重組E.coli一般先37?C培養(yǎng)，加誘導(dǎo)劑后28?C產(chǎn)酶。生產(chǎn)工藝——工藝控制生長期與產(chǎn)酶的關(guān)系

——

微生物生長期與產(chǎn)酶有一定的關(guān)系，因菌種而異常。如曲霉的蛋白酶當(dāng)菌體生長進(jìn)入對(duì)數(shù)生長期時(shí)大量分泌；芽孢桿菌的堿性蛋白酶在對(duì)數(shù)生長期末大量形成芽孢時(shí)才生成。通氣攪拌的影響

——

酶生產(chǎn)所用的菌種一般都是需氧微生物，培養(yǎng)時(shí)都需要通氣攪拌。一般，通氣量少對(duì)霉菌的孢子萌發(fā)和菌絲生長有利，對(duì)酶生產(chǎn)不利。因此必須根據(jù)不同的需要控制不同時(shí)期的通氣量。

生產(chǎn)工藝——提取發(fā)酵液預(yù)處理酶的沉淀或吸附（鹽析法、有機(jī)溶劑沉淀法或白土或活性氧化鋁吸附）干燥（收集沉淀進(jìn)行干燥磨粉，加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑、填充劑等制成酶制劑；或在酶液中直接加入適當(dāng)?shù)姆€(wěn)定劑、填充劑，直接進(jìn)行噴霧干燥）酶的提?。?/p>

酶制劑產(chǎn)品液體酶固體酶生產(chǎn)工藝—造粒酶粒是在大型連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)的水平混合機(jī)內(nèi)生產(chǎn)出來的。提取的酶與鹽、纖維素及其他成分混合形成0.5mm大小的粒狀物。然后用一種聚合體包裹，以防止酶塵在使用過程中可能引起的致敏危險(xiǎn)