第一章緒論課件

酶學(xué)和生物催化第一章緒論第一節(jié)生物催化和工業(yè)生物技術(shù)第二節(jié)研究內(nèi)容第三節(jié)國內(nèi)外酶制劑工業(yè)概況生物學(xué)化學(xué)工程工程學(xué)化學(xué)生物工程生物化學(xué)生物技術(shù)第一節(jié)生物催化新興、前沿學(xué)科往往在學(xué)科交叉中產(chǎn)生生物技術(shù)醫(yī)藥生物技術(shù)農(nóng)業(yè)生物技術(shù)工業(yè)生物技術(shù)環(huán)境生物技術(shù)材料生物技術(shù)

...用生物或生物分子機(jī)器生產(chǎn)產(chǎn)品和解決問題生物技術(shù)的具體應(yīng)用背景：工業(yè)生物技術(shù)的出現(xiàn)在19—20世紀(jì)，人類的化學(xué)工業(yè)文明取得了輝煌成就，其主要特征是以化石資源為物質(zhì)基礎(chǔ)?；Y源是儲(chǔ)量有限的不可再生資源，正走向衰竭。據(jù)估計(jì)，可開采石油儲(chǔ)量僅可供人類使用約50年，天然氣約75年，煤炭200—300年。進(jìn)入21世紀(jì)，面臨化石資源不斷枯竭、環(huán)境污染日益加劇的嚴(yán)重局面，轉(zhuǎn)向以可再生生物資源為原料，可再生生物能源為能源，環(huán)境友好、過程高效的新一代物質(zhì)加工模式是必然趨勢，這種加工模式的核心技術(shù)就是工業(yè)生物技術(shù)(Industrialbiotechnology)。

20世紀(jì)后半葉，分子生物學(xué)的突破性成就引發(fā)了現(xiàn)代生物技術(shù)發(fā)展的三次浪潮。第一次浪潮主要體現(xiàn)在醫(yī)藥生物技術(shù)(也稱為紅色生物技術(shù)，Redbiotechnology)領(lǐng)域，其標(biāo)志是1982年重組人胰島素上市。第二次浪潮發(fā)生在農(nóng)業(yè)生物技術(shù)(也稱為綠色生物技術(shù)，Greenbiotechnology)領(lǐng)域，其標(biāo)志為1996年轉(zhuǎn)基因大豆、玉米和油菜相繼上市。以2000年聚乳酸上市為標(biāo)志的工業(yè)生物技術(shù)(也稱為白色生物技術(shù)，Whitebiotechnology)已成為生物技術(shù)發(fā)展的第三次浪潮，推動(dòng)著一個(gè)以生物催化和生物轉(zhuǎn)化為特征，以生物能源、生物材料、生物化工、生物冶金等為代表的現(xiàn)代工業(yè)體系的形成，在全球范圍內(nèi)掀起了一場新的現(xiàn)代工業(yè)技術(shù)革命。2003年，白色生物技術(shù)已影響全球5%的化學(xué)品市場(約500億美元的市場值)。據(jù)有關(guān)專家預(yù)測，至2015年，全世界的化工行業(yè)將有1/6的產(chǎn)值源自白色生物技術(shù)，金額高達(dá)3050億美元。生物技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的三個(gè)浪潮

醫(yī)藥生物技術(shù):

1982年重組人胰島素上市農(nóng)業(yè)生物技術(shù):

1996年轉(zhuǎn)基因大豆、玉米、油菜相繼上市工業(yè)生物技術(shù):

世紀(jì)之交聚交酯、生物鋼、聚乳酸相繼上市工業(yè)生物技術(shù)---邁向發(fā)達(dá)國家之戰(zhàn)略

什么是工業(yè)生物技術(shù)？以微生物或酶為催化劑進(jìn)行物質(zhì)轉(zhuǎn)化，大規(guī)模地生產(chǎn)人類所需的化學(xué)品、醫(yī)藥、能源、材料等產(chǎn)品的生物技術(shù)。它是人類由化石(碳?xì)浠衔?經(jīng)濟(jì)向生物(碳水化合物)經(jīng)濟(jì)過渡的必要工具，是解決人類目前面臨的資源、能源及環(huán)境危機(jī)的有效手段。生物技術(shù)在工業(yè)上的應(yīng)用主要分為兩類，一是以可再生資源(生物資源)替代化石燃料資源；二是利用生物體系如全細(xì)胞或酶為反應(yīng)劑或催化劑的生物加工工藝替代傳統(tǒng)的、非生物加工工藝。

工業(yè)生物技術(shù)的核心工業(yè)生物技術(shù)的核心是生物催化(Biocatalysis)。由生物催化劑完成的生物催化過程具有催化效率高、專一性強(qiáng)、反應(yīng)條件溫和、環(huán)境友好等優(yōu)勢。美國能源部、商業(yè)部等部門預(yù)測：生物催化劑將成為21世紀(jì)化學(xué)工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的必要工具，生物催化技術(shù)的應(yīng)用可在未來的20年中使傳統(tǒng)化學(xué)工業(yè)原材料、水和能源消耗減少30%、污染物排放減少30%。世界經(jīng)合組織(OECD)指出：“工業(yè)生物技術(shù)是工業(yè)可持續(xù)發(fā)展最有希望的技術(shù)”[工業(yè)生物技術(shù)&生物催化含意：在工業(yè)規(guī)模的生產(chǎn)過程中使用或部分使用生物技術(shù)來實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的制造，這種技術(shù)是應(yīng)用微生物和生物催化劑來提供產(chǎn)品和服務(wù)核心目標(biāo)：大規(guī)模利用生物體系（如細(xì)胞或酶）作為催化劑實(shí)現(xiàn)物質(zhì)轉(zhuǎn)化工業(yè)生物技術(shù)是生物技術(shù)的重要組成部分2001年，OECD在一些國家和地區(qū)進(jìn)行了生物技術(shù)用于改造傳統(tǒng)工業(yè)的21個(gè)試驗(yàn)。試驗(yàn)主要是測試生物技術(shù)對(duì)傳統(tǒng)重污染工業(yè)的綠色改造效率：在改造紙漿和造紙行業(yè)方面，生物技術(shù)能減少漂白過程中10%—15%的氯排放量，并且將漂白過程中的能量消耗降低40%；在改造紡織業(yè)方面，生物技術(shù)可以減少14%—18%的水消耗量，與用水有關(guān)和空氣散熱方面的費(fèi)用減少50%—60%，漂白過程的能源消耗也將降低9%—14%；塑料產(chǎn)品生產(chǎn)在改造方面，用生物有機(jī)原料替代石化原料，能夠減少20%—80%的對(duì)石化資源的需求，而且產(chǎn)品是可自然降解的“綠色塑料”；生物技術(shù)用于化學(xué)制藥行業(yè)，例如維生素B2的生產(chǎn)過程中，能夠減少80%的CO2排放量，減少67%的污水排放量。將生物技術(shù)用于頭孢類抗生素的生產(chǎn)，能夠減少50%的CO2排放量，節(jié)約20%的能源消耗，節(jié)水75%。中國高度重視工業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展，2005年9月，由國家科技部中國生物技術(shù)發(fā)展中心組織了“首屆國際生物經(jīng)濟(jì)高層論壇”在北京召開。在2006年頒布的《國家中長期科學(xué)和技術(shù)發(fā)展規(guī)劃綱要》中把“新一代工業(yè)生物技術(shù)”作為“前沿技術(shù)”列入規(guī)劃。工業(yè)生物催化和生物轉(zhuǎn)化的研究，是中國參與生物技術(shù)國際競爭的一個(gè)難得的機(jī)遇和切入點(diǎn)，也是我國生物技術(shù)應(yīng)用研究的一個(gè)戰(zhàn)略重點(diǎn)，其最終目標(biāo)是通過生物學(xué)、化學(xué)和過程科學(xué)的交叉，建立以生物催化和生物轉(zhuǎn)化為基礎(chǔ)的新生物加工體系。國際工業(yè)生物技術(shù)的研究熱點(diǎn)和未來趨勢當(dāng)前生物催化和轉(zhuǎn)化技術(shù)具代表性的研究熱點(diǎn)包括以酶法生產(chǎn)甜味劑阿斯巴甜、L-苯丙酸、抗菌素中間體6-APA、D-對(duì)羥苯甘氨酸和1,3-丙二醇等。作為生物材料的代表產(chǎn)品聚乳酸，目前已有多家公司大規(guī)模生產(chǎn)。2000年全球以生物法生產(chǎn)的可再生的生物能源——液體燃料已近1000萬噸。1.工業(yè)生物催化劑改性和提高

生物催化劑是生物催化和轉(zhuǎn)化技術(shù)的核心。生物催化劑快速定向改造新技術(shù)已被用于上百個(gè)酶的進(jìn)化，大大提高了生物酶的活性和效率。如枯草桿菌蛋白酶E在有機(jī)溶液中(60%DMF)的活性提高了170倍；今后生物催化劑的研發(fā)與改進(jìn)需要追求如下目標(biāo)：性能更好(包括選擇性、熱穩(wěn)定性、溶劑耐受性等)、催化范圍更廣、催化功能更多、催化速度更快、生產(chǎn)成本更低。這些目標(biāo)可具體量化為：酶的溫度穩(wěn)定性提高到120℃—130℃、酶活性比現(xiàn)有的在水或有機(jī)溶劑中其活性增加100—10000倍、產(chǎn)率提高10—100倍、酶轉(zhuǎn)化率達(dá)到現(xiàn)有化學(xué)催化劑的水平；耐久性達(dá)到幾個(gè)月至幾年；提高了固定化酶或微生物的活性。近年來，這方面的研究工作主要集中在極端微生物、未培養(yǎng)微生物、共生微生物、非水相催化、分子定向進(jìn)化、合理化設(shè)計(jì)等。

1.1極端微生物極端微生物的研究和應(yīng)用已成為國際熱點(diǎn)，高溫DNA聚合酶、堿性酶、堿性纖維素酶、環(huán)糊精酶及極端采油菌已在產(chǎn)業(yè)上產(chǎn)生了重要影響。極端微生物研究涉及嗜高溫菌、嗜低溫菌、嗜鹽菌、嗜極端pH菌等。嗜高溫菌主要應(yīng)用于食品工業(yè)和洗滌劑工業(yè)；嗜低溫菌有助于提高熱敏性產(chǎn)品的產(chǎn)量；嗜鹽菌由于在高鹽濃度下穩(wěn)定而被用于含鹽體系催化劑?，F(xiàn)已篩選出30多屬中的70多種嗜高溫菌。最近的研究集中在與工業(yè)生物催化相關(guān)的極端酶的認(rèn)定上，這些酶包括：酯酶/脂肪酶、糖苷酶、醛縮酶、腈水解酶/酰胺酶、膦酸酯酶、消旋酶等。

1.2非水相酶催化

非水相酶催化反應(yīng)對(duì)一些傳統(tǒng)化學(xué)催化困難的過程具有重要意義。通過改變?nèi)軇┖拖鄺l件，可以得到不同空間結(jié)構(gòu)和光學(xué)特性的聚合物。盡管非水相體系有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是酶在有機(jī)相中由于分子間鍵能的變化，容易發(fā)生結(jié)構(gòu)重排而失活。為了提高酶活性和使用壽命，可采用化學(xué)修飾、表面改性、固定化等多種方法，業(yè)已取得顯著的成果。1.3催化劑改造的方法學(xué)

自然界的酶都是在自然生理?xiàng)l件下進(jìn)化而來的，當(dāng)其應(yīng)用到條件迥然不同的非生理?xiàng)l件下的工業(yè)制造過程中，往往穩(wěn)定性、活性或溶液的兼容性差，因此必須對(duì)生物催化劑進(jìn)行適當(dāng)改造以適應(yīng)實(shí)際工程的需要。酶的改進(jìn)技術(shù)主要集中于以下兩種方法：(1)基于酶結(jié)構(gòu)和催化機(jī)理的理性分子設(shè)計(jì)；(2)基于隨機(jī)突變、DNA重排等技術(shù)的定向進(jìn)化，如：易錯(cuò)PCR(Error-pronePCR)和DNA改組(DNAshuffling)技術(shù)[7]。

2功能基因組學(xué)與代謝工程

代謝工程是在對(duì)細(xì)胞(包括微生物、植物、動(dòng)物乃至人體細(xì)胞)內(nèi)代謝途徑網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)分析的基礎(chǔ)上，進(jìn)行定向的、有目的地改變，以更好地理解和利用細(xì)胞代謝進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化、能量傳遞和超分子組裝。代謝工程可在細(xì)胞與分子水平上認(rèn)識(shí)和改造細(xì)胞[8]。代謝工程的核心與功能基因組密切相關(guān)。通過對(duì)不同細(xì)胞菌體進(jìn)行遺傳改變并觀察識(shí)別所產(chǎn)生的生理響應(yīng)，代謝工程工作者取得經(jīng)驗(yàn)并能找出基因組?螄生理學(xué)(或基因型?螄表型)之間的關(guān)系，從而進(jìn)一步開展代謝工程研究。根據(jù)功能基因組(轉(zhuǎn)錄物組、蛋白質(zhì)組及代謝物組)信息，可以進(jìn)行代謝網(wǎng)絡(luò)重建、優(yōu)化及設(shè)計(jì)，進(jìn)而通過代謝工程改進(jìn)細(xì)胞菌體性能[9]。3系統(tǒng)生物學(xué)

隨著后基因組時(shí)代的到來，“系統(tǒng)生物學(xué)”這一學(xué)科的重要作用受到特別強(qiáng)調(diào)。根據(jù)系統(tǒng)生物學(xué)原理，充分利用不斷增加的基因組(序列)數(shù)據(jù)及生物信息學(xué)工具，有機(jī)結(jié)合轉(zhuǎn)錄組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)，特別是代謝物組學(xué)進(jìn)行代謝工程研究，結(jié)合生物信息學(xué)和計(jì)算生物學(xué)的研究，達(dá)到改造和控制細(xì)胞性質(zhì)、提高底物利用及產(chǎn)品收率、促進(jìn)工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展的目的。

4未來發(fā)展趨勢的特點(diǎn)

世界各國在工業(yè)生物技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域，不僅制定了近期及長遠(yuǎn)的發(fā)展規(guī)劃，還在政策和資金上給予資助。目前工業(yè)生物技術(shù)的發(fā)展趨勢有以下特點(diǎn)：

(1)傳統(tǒng)的以石油為原料的化學(xué)工業(yè)發(fā)生變化，向條件溫和、以可再生資源為原料的生物加工過程轉(zhuǎn)移；

(2)利用生物技術(shù)生產(chǎn)有特殊功能、性能、用途或環(huán)境友好的化工新材料，特別是利用生物技術(shù)可生產(chǎn)一些用化學(xué)方法無法生產(chǎn)或生產(chǎn)成本高以及對(duì)環(huán)境產(chǎn)生不良影響的新型材料，如丙烯酰胺、殼聚糖等；

(3)利用生物生產(chǎn)工藝取代傳統(tǒng)工藝，如生物可降解高分子的生產(chǎn)；

(4)傳統(tǒng)的發(fā)酵工業(yè)已由基因重組菌種取代或改良；

(5)生物催化成為化工產(chǎn)品合成的支柱。

國外主要工業(yè)生物技術(shù)領(lǐng)域的研發(fā)現(xiàn)狀

目前，國際范圍內(nèi)的工業(yè)生物技術(shù)研究開發(fā)領(lǐng)域主要集中于生物能源、生物材料和其它生物基產(chǎn)品三大方面。1生物能源(Bioenergy)

生物能源主要包括生物乙醇、生物柴油、沼氣、生物制氫等。為保障石油安全，美國、加拿大、歐盟、日本等國家在生物燃油的政策扶植和研發(fā)投入方面比較領(lǐng)先，取得了顯著的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益。2生物材料(Biomaterial)

廣義的生物材料可以理解為一切與生物體相關(guān)的應(yīng)用性材料或由生物體合成的材料。按其應(yīng)用可分為生物工程材料、生物醫(yī)用材料和其它生物材料。而按生物材料來源可分為天然生物材料和人工生物材料，有些材料兼具天然和人工合成的特性。狹義的生物材料指生物醫(yī)用材料，即能夠用來制作各種人工器官和制造與人工生理環(huán)境相接觸的醫(yī)療用具和制品的材料。

目前，由生物合成的聚乳酸(PLA)和聚羥基脂肪酸酯(PHA)是生物材料的典型代表，因其良好的性能及同時(shí)兼具生物工程材料和生物醫(yī)用材料應(yīng)用特性而成為近年來研究最活躍的兩種生物材料。3其它生物基產(chǎn)品(bio-basedproducts)

目前，以生物質(zhì)為原料，運(yùn)用生物質(zhì)煉制技術(shù)(Biomassrefinery)進(jìn)行生物加工，可生產(chǎn)大宗化學(xué)品、精細(xì)化學(xué)品、醫(yī)藥中間體和各種清潔能源等，其中包括酶、香料、化妝品、潤滑劑、抗生素、殺蟲劑、植物生長催化劑、氨基酸、維生素、抗氧化劑以及其它化學(xué)制品等。

我國工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及思考

中國工業(yè)生物技術(shù)是國際上發(fā)展較早、產(chǎn)業(yè)規(guī)模最大的領(lǐng)域之一。在微生物資源、基因組學(xué)、蛋白質(zhì)組學(xué)、代謝工程、酶蛋白分子進(jìn)化等研究領(lǐng)域呈現(xiàn)出快速成長的良好勢頭。產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平與產(chǎn)品產(chǎn)量也呈快速增長趨勢，如丙稀酰胺、谷氨酸、檸檬酸、維生素C、青霉素等產(chǎn)品的產(chǎn)量已進(jìn)入世界的前例；又如丙稀酰胺、維生素C、1,6-二磷酸-果糖、黃原膠、L-蘋果酸等產(chǎn)品的技術(shù)水平已達(dá)國際先進(jìn)或領(lǐng)先；在生物能源方面也取得了較大的進(jìn)展，如目前我國酒精產(chǎn)量為300多萬噸，僅次于巴西、美國列世界第三。但是我國生物技術(shù)的研究和產(chǎn)業(yè)技術(shù)總體水平與世界先進(jìn)水平仍有較大的差距，國外代謝工程菌的工業(yè)化成功例子雖然不多，但在我國尚無一例代謝工程菌株進(jìn)入中試試驗(yàn)。由于國外已積累了較豐富的構(gòu)建及使用代謝工程菌株的經(jīng)驗(yàn)，未來5年內(nèi)預(yù)期將會(huì)有一批產(chǎn)品至少在中試規(guī)模用工程菌生產(chǎn)。我國相關(guān)大學(xué)和研究機(jī)構(gòu)雖已開展了一些微生物功能基因組、代謝工程等的研究，但大多數(shù)研究仍停留在前期的單基因操作階段，而生物能源、生物材料和精細(xì)化學(xué)品的生物制造的研究和技術(shù)水平落后于發(fā)達(dá)國家。無論是原始創(chuàng)新的基礎(chǔ)研究，還是技術(shù)創(chuàng)新性研究，整體水平都落后于發(fā)達(dá)國家，因此急需加強(qiáng)與工業(yè)生物技術(shù)相關(guān)的應(yīng)用基礎(chǔ)和技術(shù)開發(fā)的研究。

工業(yè)生物技術(shù)發(fā)展空間提升傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)生物能源環(huán)境生物技術(shù)生物材料底物生物反應(yīng)器檢測控制儀表培養(yǎng)基（滅菌）經(jīng)加工原料酶細(xì)胞生物催化劑（游離或固定化）機(jī)械能除菌空氣產(chǎn)品提取純化副產(chǎn)品產(chǎn)品廢物熱能原材料營養(yǎng)物典型工業(yè)生物技術(shù)過程核心技術(shù)？生物催化（Biocatalysis)利用酶或有機(jī)體（細(xì)胞或細(xì)胞器等）作為催化劑實(shí)現(xiàn)化學(xué)轉(zhuǎn)化的過程。生物轉(zhuǎn)化（Biotransformation)生物催化化學(xué)工業(yè)發(fā)酵工業(yè)輕工業(yè)采礦醫(yī)藥食品能源材料生物安全環(huán)境生物催化是工業(yè)生物技術(shù)的核心技術(shù)以生物催化法合成的主要產(chǎn)品

產(chǎn)品名稱產(chǎn)量丙烯酰胺10萬噸/年聚乳酸1.3萬噸/年阿斯巴甜2萬噸/年生物柴油與汽油1000萬噸/年抗菌素中間體6－APA0.9萬噸/年趨勢判斷和需求分析生物催化劑在精細(xì)化學(xué)品市場中呈現(xiàn)強(qiáng)勁的增長勢頭。到2020年，通過生物催化技術(shù)，將實(shí)現(xiàn)化學(xué)工業(yè)的原料消耗、水資源消耗、能量消耗降低30%，污染物的排放和污染擴(kuò)散減少30%。趨勢判斷和需求分析目前生物催化技術(shù)已成為各公司爭奪的目標(biāo)并且已成為一些公司謀求發(fā)展和提升地位的工具。Degussa、DSM、Roche、BASF、Dow、Lonza等許多跨國公司都在積極采取措施，擴(kuò)大他們?cè)谏锎呋I(lǐng)域里的生產(chǎn)能力。生物催化發(fā)展的主要推動(dòng)力新產(chǎn)品需求(社會(huì)壓力)-健康：醫(yī)藥、檢測-日用品：洗滌用品、乳品、生物可降解塑料環(huán)境(法律法規(guī)壓力)－綠色化學(xué)、能源、溫室效應(yīng)新發(fā)現(xiàn)或基礎(chǔ)研究(技術(shù)壓力）－基因工程/定點(diǎn)突變/定向進(jìn)化、代謝工程、組合化學(xué)

得益/成本降低(商業(yè)壓力)-生物分離TheBiocatalysisCycle產(chǎn)物底物2.生物催化劑改造的方法學(xué)關(guān)鍵科學(xué)問題生物催化劑1.生物催化劑多樣性及其實(shí)現(xiàn)方法4.生物催化劑適應(yīng)性原理5.重要催化反應(yīng)體系3.生物系統(tǒng)催化的理論和方法初步建立生物催化和轉(zhuǎn)化的理論體系發(fā)展一批有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的基礎(chǔ)技術(shù)發(fā)展數(shù)個(gè)重要合成途徑和相關(guān)專利技術(shù)多樣性（關(guān)鍵問題1）課題1：生物催化劑多樣性的研究及數(shù)據(jù)庫建設(shè)催化劑改造（關(guān)鍵問題2）課題2：生物催化劑改造方法學(xué)的基礎(chǔ)與應(yīng)用研究系統(tǒng)催化(關(guān)鍵問題3)課題3：生物系統(tǒng)催化的理論和方法適應(yīng)性原理(關(guān)鍵問題4)課題4：生物催化劑和人工環(huán)境互適應(yīng)原理以及適于生物制造工程集成新方法的研究課題8：非水相不對(duì)稱催化特性課題6：糖苷酶及其催化反應(yīng)特性課題5：腈水合反應(yīng)和腈水解反應(yīng)的方法學(xué)及催化機(jī)理課題7：生物催化氧化還原過程基本問題的研究生物制造(生物學(xué)、化學(xué)和工程學(xué)的交叉)關(guān)鍵理論和基本方法重要生物催化體系催化劑資源工程優(yōu)化催化劑改造生物催化劑工程的目標(biāo)

開發(fā)生物催化劑：催化性能更好、更快，成本更低開發(fā)生物催化劑工具合：催化反應(yīng)更廣泛，功能更多樣

改善性能:穩(wěn)定性,活性，溶劑兼容性開發(fā)分子模型:新酶的快速重新設(shè)計(jì)創(chuàng)造新技術(shù):用于新生物催化劑的開發(fā)

生物催化劑發(fā)展的工業(yè)展望CompetitiveImperativeCurrentChemicalVarietiesCurrentBiocatalystsBiocatalystoftheFutureSpeedtoMarket2-5years10years2-3yearsCosttoManufacture$1-10/kg$10-100/kg$1-3/kgRangeofProductsBroadNarrowBroad生物催化劑工程技術(shù)瓶頸對(duì)生物催化劑作用機(jī)理缺乏深入的認(rèn)識(shí)對(duì)次級(jí)代謝產(chǎn)物代謝途徑（包括途徑間相互關(guān)系）缺乏理解細(xì)胞工程化的方法十分有限（即代謝工程）生產(chǎn)酶和輔因子的成本過高當(dāng)前生物催化的研究熱點(diǎn)新酶或已有酶的新功能的開發(fā)根據(jù)已有底物開發(fā)新的酶反應(yīng)利用突變或定向進(jìn)化技術(shù)改善生物催化劑性能利用重組DNA技術(shù)大規(guī)模生產(chǎn)生物催化劑利用有機(jī)溶劑或共溶劑開發(fā)新的反應(yīng)體系體內(nèi)或體外合成的多酶體系克服底物和產(chǎn)物抑制精細(xì)化工品或醫(yī)藥合成技術(shù)的放大輔因子再生生物催化劑的修飾生物催化劑的固定化生物催化劑高效生產(chǎn)與催化功能研究強(qiáng)化微生物細(xì)胞培養(yǎng)與發(fā)酵的調(diào)控措施，研究酶的誘導(dǎo)策略實(shí)現(xiàn)生物催化劑的自主和規(guī)模生產(chǎn)分析生物催化劑所催化的特定基團(tuán)開辟全新的生物催化反應(yīng)第二節(jié)研究內(nèi)容一．概念：二．酶學(xué)研究簡史三．研究內(nèi)容一．概念：酶工程（EnzymeEngineering）從應(yīng)用目的出發(fā)研究酶，在一定的生物反應(yīng)裝置中利用酶的催化性質(zhì)，將相應(yīng)原料轉(zhuǎn)化成有用的物質(zhì)。是酶學(xué)和工程學(xué)相互滲透結(jié)合形成的一門新的技術(shù)科學(xué)，是酶學(xué)、微生物學(xué)的基本原理與化學(xué)工程有機(jī)結(jié)合而產(chǎn)生的邊緣科學(xué)。酶是生物細(xì)胞產(chǎn)生的、具有催化能力的生物催化劑。定義：酶是生物體內(nèi)進(jìn)行新陳代謝不可缺少的受多種因素調(diào)節(jié)控制的具有催化能力的生物催化劑。酶具有一般催化劑的特征：1.只能進(jìn)行熱力學(xué)上允許進(jìn)行的反應(yīng)；2.可以縮短化學(xué)反應(yīng)到達(dá)平衡的時(shí)間，而不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)；3.通過降低活化能加快化學(xué)反應(yīng)速度。酶的催化高效性通常要高出非生物催化劑催化活性的106~1013倍。2H2O22H2O+O21mol過氧化氫酶5×106molH2O21mol離子鐵6×10-4molH2O21.1酶的定義回本章目錄生物催化劑的發(fā)現(xiàn)微生物可培養(yǎng)微生物酶資源的開發(fā)利用不可培養(yǎng)微生物酶資源的開發(fā)利用基因已知基因的克隆未知基因的克隆二.酶學(xué)研究簡史1878德國的Kuhne

定義Enzyme原意為在酵母中1926美國的Sumner從刀豆中得到脲酶結(jié)晶（1947年諾貝爾獎(jiǎng)）1970美國的Smith發(fā)現(xiàn)限制性內(nèi)切酶（1979年諾貝爾獎(jiǎng)）1969日本固定化氨基?；?，第一次將固定化酶成功地應(yīng)用于工業(yè)生產(chǎn)?！腹こ陶Q生1986美國核酶發(fā)現(xiàn)獲得諾貝爾獎(jiǎng)1.2酶的發(fā)現(xiàn)及研究歷史人們對(duì)酶的認(rèn)識(shí)起源于生產(chǎn)與生活實(shí)踐。夏禹時(shí)代，人們掌握了釀酒技術(shù)。公元前12世紀(jì)周朝，人們釀酒，制作飴糖和醬。春秋戰(zhàn)國時(shí)期已知用麴(曲)治療消化不良的疾病。酶者，酒母也酶酒西方國家19世紀(jì)對(duì)釀酒發(fā)酵過程進(jìn)行了大量研究。直到1897年，德國巴克納Buchner兄弟用石英砂磨碎酵母細(xì)胞，制備了不含酵母細(xì)胞的抽提液，并證明此不含細(xì)胞的酵母提取液也能使糖發(fā)酵，說明發(fā)酵與細(xì)胞的活動(dòng)無關(guān)。從而說明了發(fā)酵是酶作用的化學(xué)本質(zhì)，為此Buchner獲得了1911年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1896年,日本的高峰讓吉首先從米曲霉中制得高峰淀粉酶,用作消化劑,開創(chuàng)了有目的的進(jìn)行酶生產(chǎn)和應(yīng)用的先例。1878年,給酶一個(gè)統(tǒng)一的名詞，叫Enzyme，這個(gè)字來自希臘文，其意思“在酵母中”。后來對(duì)酶的作用機(jī)理及酶的本質(zhì)做了深入研究，1930年，證實(shí)酶是一種蛋白質(zhì)；80年代初發(fā)現(xiàn)了具有催化功能的RNA——核酶(ribozyme)，這一發(fā)現(xiàn)打破了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念，開辟了酶學(xué)研究的新領(lǐng)域，現(xiàn)已鑒定出4000多種酶，數(shù)百種酶已得到結(jié)晶，而且每年都有新酶被發(fā)現(xiàn)。1908年,德國的羅姆制得胰酶,用于皮革的軟化。1908年,法國的波伊登(Boidin)制備了細(xì)菌淀粉酶,應(yīng)用于紡織品的退漿。1911年,美國的華勒斯坦(Wallestein)制得木瓜蛋白酶,用于除去啤酒中的蛋白質(zhì)渾濁。此后,酶的生產(chǎn)和應(yīng)用逐步發(fā)展。然而在50年代以前停留在從微生物，動(dòng)物或植物中提取酶,加以利用階段.由于當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力落后,生產(chǎn)工藝較繁雜,難以進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。酶的應(yīng)用歷史1949年,用液體深層培養(yǎng)法進(jìn)行細(xì)菌淀粉酶的發(fā)酵生產(chǎn),揭開了近代酶工業(yè)的序幕。50年代以后,隨著生化工程的發(fā)展,大多數(shù)酶制劑的生產(chǎn)已轉(zhuǎn)向微生物流體深層發(fā)酵的方法。酶的應(yīng)用越來越廣泛。50年代：開始了酶固定化研究。1953年德國科學(xué)家首先將聚氨基苯乙烯樹脂與淀粉酶,胃蛋白酶,羧肽酶和核糖核酸酶等結(jié)合,制成了固定化酶。60年代，是固定化酶技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)期。1969年,日本的千煙一郎首次在工業(yè)上應(yīng)用固定化氨基酰化酶從DL-氨基酸生產(chǎn)L-氨基酸。出現(xiàn)了“酶工程”這個(gè)名詞來代表有效利用酶的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。1971年第一屆國際酶工程學(xué)術(shù)會(huì)議在美國召開,當(dāng)時(shí)的主題即是固定化酶，進(jìn)一步開展了對(duì)微生物細(xì)胞固定化的研究。1973年,千煙一郎首次利用固定化的大腸桿菌細(xì)胞生產(chǎn)L-天冬氨酸。1978年,日本的鈴木等固定化細(xì)胞生產(chǎn)α-淀粉酶研究成功.所以說,70年代是固定化細(xì)胞技術(shù)取得進(jìn)展的時(shí)期.80年代，固定化細(xì)胞已能用于生產(chǎn)胞外酶,因此,80年代又發(fā)展了固定化原生質(zhì)體技術(shù),排除了細(xì)胞壁這一障礙。在酶的固定化技術(shù)發(fā)展的同時(shí),酶分子修飾技術(shù)也取得了進(jìn)展。60年代，用小分子化合物修飾酶分子側(cè)鏈基團(tuán),使酶性質(zhì)發(fā)生改變;70年代,修飾劑的選用、修飾方法上又有了新的發(fā)展。此外,對(duì)抗體酶,人工酶,模擬酶等方面,以及酶的應(yīng)用技術(shù)研究,在近20年均取得了較大進(jìn)展,使酶工程不斷向廣度和深度發(fā)展,顯示出廣闊而誘人的前景?；乇菊履夸?961年國際酶學(xué)委員會(huì)（EnzymeCommittee,EC）根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型和機(jī)理，把酶分成6大類：1.3酶的分類與命名EC分類的六大類酶1.氧化還原酶類：催化氧化還原反應(yīng)。2.轉(zhuǎn)移酶類：催化分子基團(tuán)從一個(gè)分子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)分子。3.水解酶類：催化水解反應(yīng)。4.裂解酶類5.異構(gòu)酶類6.連接酶類或合成酶類。Eachenzymeisnowclassifiedandnamedaccordingtothetypeofchemicalreactionitcatalyzes.Soanenzymeisassignedafour-numberclassificationandatwo-partname

calledasystematicname.InadditionrecommendednameissuggestedbyIUBforeverydayuse.E.C.X.X.X.X乳酸脫氫酶

EC1.1.1.27第1大類，氧化還原酶第1亞類，氧化基團(tuán)CHOH第1亞亞類，H受體為NAD+該酶在亞亞類中的流水編號(hào)酶的命名有兩種方法：系統(tǒng)名、慣用名。系統(tǒng)名：包括所有底物的名稱和反應(yīng)類型。乳酸+NAD+丙酮酸+NADH+H+乳酸：NAD+氧化還原酶慣用名：只取一個(gè)較重要的底物名稱和反應(yīng)類型。乳酸：NAD+氧化還原酶乳酸脫氫酶對(duì)于催化水解反應(yīng)的酶一般在酶的名稱上省去反應(yīng)類型。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)。(1)氧化還原酶Oxidoreductase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)。(2)轉(zhuǎn)移酶Transferase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)：(3)水解酶hydrolase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)。(4)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)。(5)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草酰乙酸(6)合成酶LigaseorSynthetase（一）酶的化學(xué)本質(zhì)1926年J.B.Sumner首次從刀豆制備出脲酶結(jié)晶，證明其為蛋白質(zhì)，并提出酶的本質(zhì)就是蛋白質(zhì)的觀點(diǎn)。1982年T.Cech發(fā)現(xiàn)了第1個(gè)有催化活性的天然RNA——ribozyme（核酶），以后Altman和Pace等又陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了真正的RNA催化劑。核酶的發(fā)現(xiàn)不僅表明酶不一定都是蛋白質(zhì)，還促進(jìn)了有關(guān)生命起源、生物進(jìn)化等問題的進(jìn)一步探討。酶的化學(xué)性質(zhì)與催化特性（二）酶的組成酶單純酶結(jié)合酶（全酶）=酶蛋白+輔因子輔因子輔酶與酶蛋白結(jié)合得比較松的小分子有機(jī)物。輔基與膜蛋白結(jié)合得緊密的小分子有機(jī)物。金屬激活劑金屬離子作為輔助因子。酶的催化專一性主要決定于膜蛋白部分。輔因子通常是作為電子、原子或某些化學(xué)基團(tuán)的載體。（三）單體酶、寡聚酶和多酶復(fù)合物1.單體酶（monomericenzyme)：僅有一條具有活性部位的多肽鏈，全部參與水解反應(yīng)。2.寡聚酶(oligomericenzyme)：由幾個(gè)或多個(gè)亞基組成，亞基牢固地聯(lián)在一起，單個(gè)亞基沒有催化活性。亞基之間以非共價(jià)鍵結(jié)合。3.多酶復(fù)合物(multienzymesystem)：幾個(gè)酶鑲嵌而成的復(fù)合物。這些酶催化將底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的一系列順序反應(yīng)。丙酮酸脫氫酶系（E.coli）：丙酮酸脫氫酶（EⅠ）、硫辛酰轉(zhuǎn)乙酰酶（EⅡ）和二氫硫辛酰脫氫酶（EⅢ）。EⅠEⅡEⅢ堿性EⅠEⅡEⅢ+EⅡEⅢ+脲(四)活性部位和必需基團(tuán)必需基團(tuán)：這些基團(tuán)若經(jīng)化學(xué)修飾使其改變，則酶的活性喪失?；钚圆课唬好阜肿又兄苯优c底物結(jié)合，并和酶催化作用直接有關(guān)的部位。必需基團(tuán)活性部位維持酶的空間結(jié)構(gòu)結(jié)合基團(tuán)催化基團(tuán)專一性催化性質(zhì)酶作用的專一性結(jié)構(gòu)專一性立體異構(gòu)專一性族（基團(tuán)）專一性絕對(duì)專一性(五)酶作用的專一性族專一性：可作用于一類或一些結(jié)構(gòu)很相似的底物。絕對(duì)專一性：只能作用于某一底物。酶的催化作用受到底物濃度、酶濃度、溫度、pH值、激活劑濃度、抑制劑濃度等諸多因素的影響。在酶的應(yīng)用過程中，必須控制好各種環(huán)境條件，以充分發(fā)揮酶的催化功能。(六)影響酶催化的各種因素1、酶活力與酶反應(yīng)速度，比活力2、酶活力測定方法反應(yīng)體系選擇/

反應(yīng)條件確定反應(yīng)物檢測/酶活力計(jì)算偶聯(lián)酶反應(yīng)活力測定3、酶活力單位

1961年國際生物化學(xué)與分子生物學(xué)聯(lián)合會(huì)規(guī)定：在特定條件下（溫度可采用25℃或其它選用的溫度，pH等條件均采用最適條件），每1min催化1μmol的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量定義為1個(gè)酶活力單位。這個(gè)單位稱為國際單位。

(七)酶活力測定

dSdPu=-----=-----

dtdt回本章目錄（1）酶活性部位的化學(xué)鑒定鑒定酶分子的活性部位是研究酶催化功能的重要課題。分為四種方法：化學(xué)修飾；反應(yīng)動(dòng)力學(xué)；X-射線衍射以及蛋白質(zhì)工程發(fā)展后基因核苷酸誘變法。.化學(xué)修飾：原則上講，酶分子的側(cè)鏈上的各種基團(tuán)，羧基、羥基、氨基、吲哚基等均可作為化學(xué)修飾的對(duì)象，當(dāng)其被一種化學(xué)試劑修飾后酶活力顯著下降甚至喪失則表明該基團(tuán)為活性部位。分為a.非特異性修飾

b.差示標(biāo)記

c.親和標(biāo)記動(dòng)力學(xué)分析法因酶蛋白是許多解離基團(tuán)的兩性電解質(zhì)。pH改變，必然影響解離基團(tuán)的離解狀態(tài)。處于活性部位的離解基團(tuán)的離解狀態(tài)變化，必然導(dǎo)致酶活變化，因此，研究pH與酶活的關(guān)系，可提供活性部位某些基團(tuán)的pK值，進(jìn)而推斷此基團(tuán)的作用，通過動(dòng)力學(xué)參數(shù)，如Vm和Km與pH的關(guān)系，可求解酶活性部位的離解基團(tuán)。X-射線衍射化學(xué)標(biāo)記和動(dòng)力學(xué)分析可推斷酶活性部位的一級(jí)結(jié)構(gòu)，酶活中心的空間結(jié)構(gòu)信息需要用X-射線衍射分析。④定位誘變法。酶活的測定酶活力：在一定的條件下，酶所催化的反應(yīng)速度。反應(yīng)速度越大，意味酶活力越高。酶的反應(yīng)速度，用單位時(shí)間內(nèi)底物的減少量或產(chǎn)物的增加量來表示。

V=-ds/dt=dp/dt1.酶活力的測定方法步驟在酶活力測定過程中一定要選擇最合適的條件，使酶與作用底物反應(yīng)一段時(shí)間后，再測定反應(yīng)液中底物或產(chǎn)物的變化量。一般有如下步驟：（1）根據(jù)酶的專一性，選擇適宜的底物，并配制成一定濃度的底物濃度溶液。（2）根據(jù)資料或?qū)嶒?yàn)結(jié)果，確定反應(yīng)的溫度，pH等條件。（3）在一定的條件下，將一定量的酶液與底物溶液混合均勻，適時(shí)記錄反應(yīng)開始時(shí)間。（4）反應(yīng)一定的時(shí)間，取適量的反應(yīng)液測定底物或產(chǎn)物的變化量。如不能立即測定結(jié)果，也應(yīng)將酶反應(yīng)終止。終止反應(yīng)的方法：

a.反應(yīng)時(shí)間一到，立即取出適量的反應(yīng)液，置于沸水中，加熱使酶失活。

b.立即加入適宜的酶變性劑。

c.加入酸或堿，使體系pH迅速遠(yuǎn)離反應(yīng)的最佳pH。

d.將反應(yīng)液置于冰水中，使反應(yīng)溫度迅速降低至10°C以下。測定反應(yīng)液中物質(zhì)的變化量可采用光學(xué)檢測法，化學(xué)檢測法等生化檢測技術(shù)。2.酶活力單位酶火力的高低是以酶活力單位來表示的。為此酶活力單位需要一個(gè)確切的定義：1961年國際生化聯(lián)合會(huì)規(guī)定：在特定條件下，每1min催化1umol的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量定義為1個(gè)活力單位。這個(gè)單位稱為酶的國際單位（1U）。酶的比活力：在特定條件下，每1mg酶蛋白所具有的酶活單位數(shù)。有時(shí)也采用每1（m）l酶液或每g酶制劑的活力單位數(shù)來表示。酶的比活是為了比較酶制劑的純度和活力的高低。3.固定化酶活力的測定與水不溶性載體結(jié)合，在一定的空間范圍內(nèi)起催化作用的酶稱為固定化酶。a.震蕩測定b.柱法測定c.連續(xù)測定d.固定化酶的比活力測定。在固定化酶的比活力測定中，一般采用每1mg干固定化酶所具有的酶活力單位數(shù)表示，即為[單位/mg干固定化酶]。為此在測量時(shí)，需要先測定濕固定化酶的酶活力，然后將固定化酶在一定條件下干燥，稱取固定化酶的干重，然后通過計(jì)算得出固定化酶的比活力。對(duì)于酶膜，酶板或酶管等固定化酶，其比活力則以單位面積的酶活力來表示，即[酶活力（單位）/cm2]e.酶結(jié)合效率與酶活力回收率的測定：將一定量的酶進(jìn)行固定化時(shí)，不是全部酶都成為固定化酶，而總是有部分酶沒有與載體結(jié)合在一起。為了確定固定化效果，需要測定酶的結(jié)合效率或酶的活力回收率。酶的結(jié)合效率一般由加入的總酶活力減去未結(jié)合酶活力的差值與加入的總酶活力的百分比來表示。酶結(jié)合效率=加入的總酶活力-未結(jié)合酶活力加入的總酶活力×100%未結(jié)合酶活力，包括固定化后濾出的濾液以及洗滌固定化酶的洗滌液中所含有的酶活力和。酶活力回收率是指固定化酶的總活力與用于固定化的酶的總活力的百分比酶活力回收率=固定化酶總活力用于固定化的酶的總活力×100%當(dāng)固定化方法對(duì)酶活力沒有明顯的影響時(shí)，酶結(jié)合率與酶活力回收率的數(shù)值相接近。然而固定化載體或固定化方法往往對(duì)酶活力有一定的影響，兩者的數(shù)值往往有很大的差別，所以通常都通過測定酶的結(jié)合效率來表示固定化的效果。f.相對(duì)酶活力的測定具有相同酶蛋白量的固定化酶活力與游離酶活力的比值稱為相對(duì)酶活力。固定化酶的相對(duì)酶活力與載體結(jié)構(gòu)、顆粒大小、底物分子量大小以及酶結(jié)合效率等有密切的關(guān)系。相對(duì)酶活力的高低表明了固定化酶應(yīng)用價(jià)值的大小，相對(duì)酶活力太低（<75%）的固定化酶，一般沒有實(shí)用價(jià)值。因此應(yīng)重視固定化載體、固定化技術(shù)的研究改進(jìn)。酶的結(jié)構(gòu)和功能一.酶蛋白的結(jié)構(gòu)特征酶蛋白和其他蛋白質(zhì)一樣，由20種基本氨基酸按一定的順序排列，此即為酶蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)。具有一定結(jié)構(gòu)的多肽鏈以一定規(guī)則的氫鍵形成-螺旋，-折疊，-轉(zhuǎn)角和自由盤繞等為二級(jí)結(jié)構(gòu)。這些二級(jí)結(jié)構(gòu)單元進(jìn)一步盤曲折疊，形成環(huán)狀分子，即三級(jí)結(jié)構(gòu)。若酶蛋白具有四級(jí)結(jié)構(gòu)，則必須具有兩條或多條肽鏈。球狀分子表面以疏水作用力、范德華力、氫鍵等非共價(jià)鍵互相連接起來，形成完整的酶分子。這些組成四級(jí)結(jié)構(gòu)最小單位的肽鍵稱為亞基，而把含亞基不太多的蛋白質(zhì)稱為寡聚體蛋白酶。1.酶一級(jí)結(jié)構(gòu)的特征a.氨基酸組成與酶功能的關(guān)系：酶蛋白中的氨基酸均為L-型氨基酸，其組成或多或少與所催化的反應(yīng)性質(zhì)和酶的來源有關(guān)。來源不同的同一酶或功能相似的酶，氨基酸組成相近，但不相同，存在生物種層間的差異，甚至存在個(gè)體、器官、組織間的差異。b.氨基酸的排列順序與酶的催化活性的關(guān)系。酶的一級(jí)結(jié)構(gòu)與酶的催化活性有密切關(guān)系。酶的催化活性，取決于構(gòu)成活性中心的少數(shù)氨基酸在整個(gè)肽鏈中的順序位置。同一酶和功能相近的酶，其活性中心附近的氨基酸序列具有驚人的相似性；序列間的差異一般發(fā)生在遠(yuǎn)離活性中心的地方。C.主肽鏈結(jié)構(gòu)特征及二硫鍵酶蛋白的主鏈不分支；同一肽鏈的不同位置點(diǎn)之間，或者不同肽鏈之間，可以通過胱氨酸的二硫鍵形成環(huán)，也可以通過輔基與肽鏈的不同位點(diǎn)之間以共價(jià)鍵或配位結(jié)合，形成一定的環(huán)狀結(jié)構(gòu)，使分子結(jié)構(gòu)相對(duì)穩(wěn)定。在酶分子中二硫鍵的位置和數(shù)目由整個(gè)一級(jí)結(jié)構(gòu)決定了它的恒定性。二.酶蛋白的二級(jí)結(jié)構(gòu)特征1.二級(jí)結(jié)構(gòu)單元有-螺旋，-折疊，-轉(zhuǎn)角和無規(guī)則卷曲四種。它們是形成更高結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)。2.-螺旋和結(jié)構(gòu)的分布全-蛋白，即僅由-螺旋組成的蛋白質(zhì)。全-蛋白，即僅由-折疊組成的蛋白質(zhì)。+蛋白，由-螺旋和-折疊組成。/蛋白，-螺旋和-折疊交替出現(xiàn)。3.結(jié)構(gòu)單元在酶結(jié)合配基過程中可以發(fā)生位移和轉(zhuǎn)變。三.酶蛋白的三級(jí)結(jié)構(gòu)特征1.球形外貌X-射線衍射法分析酶亞基或多或少呈現(xiàn)球形外觀。2.三級(jí)結(jié)構(gòu)的一般規(guī)律許多酶分子亞基自發(fā)形成特定三維結(jié)構(gòu)時(shí)，-折疊總是沿主肽鏈方向呈右扭曲，構(gòu)成圓桶形或馬鞍形結(jié)構(gòu)骨架，而且平行的-折疊結(jié)構(gòu)的實(shí)例居多。3.結(jié)構(gòu)