酶工程教學課件：第一章 酶工程

酶工程什么是酶工程？/亞太地區(qū)公認的酶法制糖技術(shù)的領(lǐng)導者，其連續(xù)噴射液化酶法制糖技術(shù)，榮獲中國輕工科技進步二等獎//中糧生化/listcase_3_1.htm/en/Pages/default.aspx西達本胺/

微芯生物全球首個獲準上市的亞型選擇性組蛋白去乙酰化酶口服抑制劑，也是中國首個授權(quán)美國等發(fā)達國家專利使用的原創(chuàng)新藥。魯先平，中國協(xié)和醫(yī)科大學分子生物學與腫瘤生物學博士，美國加州大學藥理系博士后。2001年，他和另外5位海歸創(chuàng)立了微芯生物，從事原創(chuàng)新藥的研發(fā)。第一章緒論酶工程的定義：酶的生產(chǎn)及應(yīng)用的技術(shù)過程稱為酶工程。廣義上說就是如何高效地利用酶的特性為人類服務(wù)。1.1研究內(nèi)容服務(wù)如產(chǎn)品、疾病診斷等酶酶的獲取提高效率自身效率：如固定化環(huán)境效率：反應(yīng)器等應(yīng)用拓展研究內(nèi)容即獲得所需的酶并通過各種方法充分發(fā)揮酶的功能，并不斷拓展和挖掘酶的應(yīng)用范圍。1.2酶的基本概念必須用發(fā)展的觀點酶都是蛋白質(zhì)?82年發(fā)現(xiàn)RNA酶Ribozyme.模擬酶：利用有機化學的方法合成一些比酶簡單的非蛋白質(zhì)分子模擬酶的絡(luò)合與催化特性。特點催化高效、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。85年Bender等人利用環(huán)糊精等模擬出胰凝乳蛋白酶。（催化特性相當）酶是生物催化劑。1.2.1酶的特性專一性催化作用效率高催化作用條件溫和一、酶的專一性絕對專一性：一種酶只能催化一種物質(zhì)進行一種反應(yīng)。

當酶作用的底物或形成的產(chǎn)物含有不對稱碳原子時，酶只能作用于異構(gòu)體的一種。這種絕對專一性又稱為立體異構(gòu)專一性。（用于手性合成）立體專一性例子CH3C=OCOOHCOOHCH3H－C－OHCOOHCH3HO－C－HD-乳酸脫氫酶乳酸脫氫酶丙酮酸D-乳酸L-乳酸DCHOHOCHH－C－OHHCOHHCOHCH2OHCHOHOCHHO－C－HHCOHHCOHCH2OHL-葡萄糖D-葡萄糖×2.相對專一性一種酶能夠催化一類結(jié)構(gòu)相似的物質(zhì)進行某種相同類型的反應(yīng)。例如胰蛋白酶選擇性地水解含有賴氨酸或精氨酸的羰基的鍵。通常消化相關(guān)酶都是相對專一的。二、酶的催化作用效率高酶加快反應(yīng)速度通常為1014倍,通常在常溫常壓下反應(yīng)。底物 催化劑 溫度K 反應(yīng)速度脲（水解） H+ 335 7.4×10-7

脲酶 294 5.0×106H2O2水解

Fe2+ 295 56

過氧化氫酶 295 3.5×107三、條件溫和常溫常壓pH接近中性700-900K,10-90MPa，化學催化劑298K,常壓，固氮酶1.2.2酶的分類與命名俗名混亂：一種酶有幾個名稱，一個名稱卻又用于表示多個酶。

一酶多名：如淀粉酶，液化淀粉酶，α-淀粉酶

一名多用：琥珀酸脫氫酶

琥珀酸氧化酶琥珀酸半醛脫氫酶

NAD(P)+琥珀酸半醛脫氫酶

國際酶學委員會命名(蛋白類酶)1、推薦名：以慣用名為基礎(chǔ)進行選擇和修改而成。

名稱＝底物名＋催化反應(yīng)類型＋酶(-ase)

如葡萄糖氧化酶當反應(yīng)類型為水解反應(yīng)時可以省去“水解”二字

如淀粉酶2、系統(tǒng)命名詳細底物名＋作用基團＋催化反應(yīng)類型＋酶(-ase)

例葡萄糖氧化酶系統(tǒng)命名

β-D-葡萄糖，氧1-氧化還原酶系統(tǒng)編號：4碼編號

EC國際酶學委員會大類號1、氧化還原酶

2、轉(zhuǎn)移酶

3、水解酶

4、裂合酶

5、異構(gòu)酶

6、合成酶亞類號亞類中的小類小類中序號核酸類酶(Ribozyme)分子內(nèi)催化R酶自我剪切酶自我剪接酶分子間催化R酶RNA剪切酶DNA剪切酶多肽剪切酶多糖剪接酶多功能R酶其他R酶1.2.3、酶的活力測定酶活力：酶催化效率指標。是指在一定條件下酶所催化的反應(yīng)速度。

v=-ds/dt=dp/dt酶活力單位：特定條件(溫度可選用室溫或其它選用溫度，pH等條件均選用最適條件）下每1min催化1μmol的底物轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的酶量為1個活力單位。國際單位IU。要注意的是實際應(yīng)用的酶活單位大多不是IU。酶比活力：指在特定條件下每1mg酶蛋白所具有的酶活力單位。用于比較酶制劑的純度和活力高低。酶活測定基本步驟：在一定條件下將酶與作用底物混合均勻，反應(yīng)一段時間后，測定反應(yīng)液中底物或產(chǎn)物變化的量。要點：1、選擇適宜的底物和底物濃度。要求底物均勻，且濃度足夠大。至少為Km的10倍。2、確定酶反應(yīng)的pH、溫度等條件。保持pH恒定通常用緩沖液，有些酶還需加激活劑。3、產(chǎn)物測定或底物含量測定可采用連續(xù)方式或間歇方式，要求快速、簡便。如不能立即測出需中止反應(yīng)。中止反應(yīng)常用方法：加熱法：反應(yīng)時間到取出反應(yīng)液置于沸水浴中使酶失活降溫法：反應(yīng)液置于冰粒堆中，或冰鹽溶液中，使反應(yīng)溫度迅速降低至10℃以下。調(diào)節(jié)pH:加入酸或堿溶液使反應(yīng)pH遠離催化反應(yīng)的最適pH。使用變性劑：如加入三氯醋酸，使酶變性失活。。酶活測定實例：α淀粉酶酶活測定。特點：測定方法多，酶活定義不一。世界酶制劑市場分配額201448%在酶制劑市場中兩大公司獨占鰲頭丹麥的Novozymes公司和美國的DuPont(Danisco,Genencor)公司各占47%和21%。酶制劑發(fā)展展望新酶的研究與開發(fā)：新酶的研究與開發(fā)，可借助基因組學和蛋白質(zhì)組學的最新知識，借助DNA重排和細胞、噬菌體表面展示技術(shù)。目前最令人矚目的新酶有核酸類酶、抗體酶和端粒酶等。新型酶Cellic?CTec2正式問世2010年2月16日，美國佛羅里達州——諾維信推出了第一種利用農(nóng)作物廢料生產(chǎn)生物燃料的商用酶制劑。這項酶制劑技術(shù)領(lǐng)域前所未有的突破使得纖維素生物燃料成為一種具有競爭力的汽油替代品。利用諾維信推出的新型Cellic?

CTec2酶制劑，生物燃料行業(yè)能夠以低于每加侖2.00美元的價格為計劃于2011年投產(chǎn)的首個規(guī)?；虡I(yè)工廠生產(chǎn)出纖維素乙醇。按照目前美國市場的價格，此價格與汽油和傳統(tǒng)乙醇的價格持平。2.酶的優(yōu)化生產(chǎn)用于生產(chǎn)酶的細胞大多數(shù)都是經(jīng)過基因轉(zhuǎn)移或基因改造的細胞，傳統(tǒng)的方法已不能適應(yīng)酶工程發(fā)展的要求，采用先進