酶工程原理與技術(shù) 第一章緒論

酶工程韶關(guān)學(xué)院生科院Office:英東樓B-301Email:yil1001@163.comMp662492第一章緒論2學(xué)時(shí)酶的基本概念與發(fā)展史酶催化作用的特點(diǎn)影響酶催化作用的因素酶的分類(lèi)與命名酶的活力測(cè)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(guò)各種方法改進(jìn)酶的催化特性的技術(shù)過(guò)程酶工程：酶的生產(chǎn)、改性與應(yīng)用的技術(shù)過(guò)程。酶的生產(chǎn)：酶的改性：通過(guò)各種方法改進(jìn)酶的催化特性的技術(shù)過(guò)程酶的應(yīng)用：通過(guò)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(guò)程。酶的轉(zhuǎn)換系數(shù)：每個(gè)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(chēng)摩爾催化活性。酶的認(rèn)識(shí)及其生物學(xué)意義遠(yuǎn)古時(shí)代的利用，中國(guó)。1752年，法國(guó)物理學(xué)家列.奧米爾作鷹飼實(shí)驗(yàn)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(xì)胞活動(dòng)的結(jié)果；1878年，庫(kù)內(nèi)(Künne)提出“酶”（Enzyme)這個(gè)名稱(chēng)；1897年，巴克納(Büchner)兄弟成功地用不含細(xì)胞的酵母汁實(shí)現(xiàn)了發(fā)酵，證明了發(fā)酵與細(xì)胞無(wú)關(guān)；1913年，米徹利斯(Michaelis)提出了酶的動(dòng)力學(xué)說(shuō)；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(jìn)行了動(dòng)力學(xué)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(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(zhuān)一性的一類(lèi)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。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(zhuān)一性（絕對(duì)專(zhuān)一性和相對(duì)專(zhuān)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(zhuān)一性：根據(jù)酶專(zhuān)一性的嚴(yán)格程度，可分兩類(lèi)：（1）絕對(duì)專(zhuān)一性（2）相對(duì)專(zhuān)一性酶的專(zhuān)一性的確定步驟:（1）作用底物，反應(yīng)條件；（2）試驗(yàn)底物濃度對(duì)反應(yīng)速度的影響，確定米氏常數(shù)Km；（3）同條件下，其他底物，試驗(yàn)該酶是否專(zhuān)一。注意問(wèn)題:乳酸脫氫酶D-乳酸脫氫酶天門(mén)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(yīng)動(dòng)力學(xué)內(nèi)容，復(fù)習(xí)生化內(nèi)容，不講。只有使這些條件達(dá)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(lèi)與命名一、習(xí)慣命名法二、系統(tǒng)命名法國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)，1956成立酶的分類(lèi)與命名：1961（1964/1972/1984）基礎(chǔ)：酶的專(zhuān)一性酶：推薦名

葡萄糖氧化酶

系統(tǒng)名根據(jù)酶促反應(yīng)的底物與反應(yīng)類(lèi)型

?-D-葡萄糖，氧1-氧化還原酶

[EC]國(guó)際酶學(xué)委員會(huì)反應(yīng)類(lèi)型三、核酶的發(fā)現(xiàn)與分類(lèi)

1982年，ThomasR.Cech等人發(fā)現(xiàn)四膜蟲(chóng)細(xì)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(chēng)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(méi)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(lèi)又可分幾個(gè)亞類(lèi)。（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(cè)定酶活力，即酶的活性，是指酶催化一定化學(xué)反應(yīng)的能力。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：酶活力測(cè)定：采用各種方法測(cè)定酶量多少的方法。一、酶活力測(cè)定方法：要求：快速，準(zhǔn)確，簡(jiǎn)便，多樣兩個(gè)階段：1、酶+底物混合一段時(shí)間2、測(cè)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(yīng)條件（3）反應(yīng)開(kāi)始，記時(shí)間（4）測(cè)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(lái)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。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(cè)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(cè)定方法：（1）振蕩測(cè)定法（2）柱法測(cè)定（3）連續(xù)測(cè)定（4）固定化酶的比活力測(cè)定（5）酶結(jié)合效率與酶活力回收率的測(cè)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(duì)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(duì)酶活力測(cè)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?jī)?nèi)容酶和酶工程研究的重要意義酶和酶工程研究進(jìn)展古代酶的應(yīng)用的是無(wú)意識(shí)的不自覺(jué)行為，19世紀(jì)才成為自覺(jué)的應(yīng)用。1908年羅姆用胰蛋白酶軟化皮革，波伊定用淀粉酶?jìng)€(gè)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(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(wèn)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(lái)，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(jìn)化和蛋白質(zhì)工程技術(shù)的出現(xiàn)，將推動(dòng)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(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