5-酶工程
酶工程 第五章
第—节 金属离子置换修饰
用于酶分子修饰的金属离子，往往是二价金属离子。例如 Ca 2 , Mg 2 , Mn2 , Zn2 , Co 2 , Cu 2 , Fe2 等等。金属离子置换修饰法只适用于本来 在结构中含有金属离子的酶。 在离子置换修饰的过程中，首先要加入一定量的乙二胺四乙酸 (EDTA)等金属螯合物到酶液中，使酶分子中的金属离子与EDTA形成螯 合物，此时酶成为无活性状态。通过透析或超滤、分于筛层析等方法， 可将EDTA-金属螯合物从酶液中分离除去。然后用不同的金属离子加到 酶液中，酶蛋白与金属离子结合。根据离子种类的不同，经离子置换 后的酶将会出现不同的特性。有些修饰酶活性比原来酶的活性降低， 甚至完全无活性；有些修饰酶的活性比原酶活性提高；有些修饰酶的 稳定性比原酶增加等。所以只要选择到适宜的金属离子作修饰剂，去 置换原来的金属离子，就有可能提高酶活力，增加酶稳定性。
第二节
大分子结合修饰
一、通过修饰提高酶活力
酶的催化能力受诸多因素的影响。本质上是由其特定 的空间结构，特别是由其活性中心的特定构象所决定的。 水溶性大分子通过共价键与酶分子结合后，可使酶的 空间结构发生某些改变，使酶的活性中心更有利于和底物 结合，并形成准确的催化部位，从而使酶活力得以提高。 例如：每分子核糖核酸酶与6.5分子的右旋糖酐结合，可 使该酶的活力提高到原有的活力的2.25倍；用右旋糖酐修 饰胰凝乳蛋白酶，当每分子酶与11分子右旋糖酐结合时， 修饰酶的活力达到原有的活力的5.1倍；每分子胰蛋白酶 用11分子的右旋糖肝修饰后，酶活力可提高30％等。
第二节 大分子结合修饰
利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空间结构发生某 些精细的改变，从而改变酶的特性与功能的方法称为大分 子结合修饰法。简称为大分子结合法。 通常使用的水溶性大分子修饰剂有：有旋糖酐、聚乙 二醇、肝素、蔗糖聚合物(Ficoll)、聚氨基酸等。这些大 分子在使用前一般需经过活化，然后在一定条件下与酶分 子以共价键结合。对酶分子进行修饰。例如：右旋糖酐先 经高碘酸(HIO4)活化，然后与酶分于的氨基共价结合。
酶工程教学大纲
标题：酶工程教学大纲引言：酶工程是将酶的特性与工程原理相结合，应用于生物技术和工业生产中的一门学科。
它涉及酶的分离纯化、活性检测、酶动力学研究和酶反应工程等内容。
鉴于酶工程在现代生物技术和工业领域的广泛应用，培养具备相关专业知识和技能的人才显得尤为重要。
一、课程目的本课程旨在使学生了解酶的基本原理、方法和应用，培养其掌握酶的分离纯化、活性检测和酶反应工程的能力，并能将其应用于生物技术和工业生产中。
二、教学内容1. 酶的基本原理- 酶的定义与分类- 酶的结构与功能- 酶的催化机理2. 酶的分离纯化- 细胞破碎与酶的释放- 酶的分离与纯化方法- 酶的纯化评价指标3. 酶的活性检测方法- 酶活性的测定原理- 酶活性检测的常用方法- 酶抑制剂的筛选与应用4. 酶动力学研究- Michaelis-Menten方程与酶动力学参数- 受抑制和受激动的酶反应- 酶动力学实验与数据处理5. 酶反应工程- 酶反应的工程原理- 酶反应的优化方法- 酶反应的规模化与工业应用三、教学方法本课程将采用多种教学方法相结合，包括理论讲解、案例分析、实验操作、小组讨论等。
理论讲解部分将通过授课和教材阅读进行，案例分析和小组讨论将有助于学生理解酶工程在实际应用中的问题和解决方法。
实验操作将培养学生的实践能力和团队合作精神。
四、教学评估教学评估将以平时作业、实验报告、期中考试和期末考试等方式进行。
平时作业和实验报告将考察学生对课堂理论的掌握程度以及实际操作能力，期中考试和期末考试将全面评估学生对课程内容的理解与掌握。
五、教材参考1. 《酶工程导论》刘旭著，高等教育出版社2. 《现代酶学原理与技术》张三著，科学出版社3. 《酶工程实验指导》李四著，化学工业出版社结语：通过本课程的学习，学生将掌握酶工程领域的基本知识与技能，为今后从事相关研究和工作奠定基础。
同时，使学生对生物技术和工业生产中酶的应用有更深入的了解，并培养其创新思维和解决实际问题的能力。
第2章第五节 酶工程制药技术基础
⒊化学合成法 采用合成仪进行酶的化学合成和人工合成 改造。 化学合成成本高。 只能合成化学结构清楚的酶。 应用在酶的化学修饰和人工模拟方面。
三、药用酶的修饰
酶的分子修饰：通过各种方法使酶分子的 结构发生改变，从而改变酶的某些特性和 功能的技术过程。 酶的变化：①提高生物学活性 ②增强稳定性 ③降低生物识别能力
第五节 酶工程制药技术基础
一、概述
酶工程是酶学和工程学相互渗透结合、发展 而成的生物技术，是通过人工操作获得人们 所需的酶，并通过各种方法使酶发挥其催化 功能的技术。 酶工程制药包括药用酶的生产和酶法制药。 药用酶是指具有治疗和预防疾病作用的酶。 酶法制药是在一定条件下利用酶的催化作用， 将底物转化为药物的技术过程。
酶修饰主要方法
⑴侧链集团的化学修饰 巯基的化学修饰
烷基化试剂：碘乙酸和碘乙酰胺，在发生羧甲基 化，防止半胱氨酸的降解。 N-乙基马来酰亚胺：专一性强并伴随光吸收的变 化，可以通过光吸收的变化确定反应的程度 5，5-二硫-2-硝基苯甲酸（DTNB) DTNB可以与巯基反应形成二硫键同时释放一个TNB 阴离子，可以通过光吸收监测反应的程度
修饰后，可导致蛋白质活性丧失，需要去除。去除时用强
碱进行处理。
⑵交联修饰
利用双功能试剂可以将不同的蛋白质连接在一起。
常用的方法是将双功能的接头与两个蛋白质分子
中的赖氨酸残基侧链相连接。
⑶定点突变与化学修饰结合法 基因突变技术是通过在基因水平上对其编 码的蛋白质分子进行改造，在其表达后用 来研究蛋白质结构功能的一种方法。 根据其特点，基因突变分为两类： 定点突变 区域定向突变
⒉酶的固定化方法
⑴吸附法 物理吸附和离子交换吸附。 条件温和，酶的构象变化小，酶与载体之间结合 力弱，易脱落。 ⑵包埋法 载体与酶溶液混合后，借助引发剂进行聚合反应， 通过物理作用将酶固定在载体的网格中。 不涉及酶的构象以及酶分子的化学变化，反应条 件温和，酶的回收率高。 扩散限制，催化反应受影响。
酶工程的主要研究内容
酶工程的主要研究内容
酶工程是一种利用生物催化剂酶来进行工业化生产的学科。
其主要研究内容包括：
1.酶的筛选与改造：酶的筛选是指从自然界中或者人工构建的酶库中寻找具有所需反应活性和特异性的酶。
改造则是通过基因工程、突变、化学修饰等手段对酶的催化性能进行改良。
2.酶反应工艺设计：酶反应工艺设计是指将酶催化反应过程从实验室规模扩大到工业化生产的过程。
研究酶反应过程的条件优化、反应机制分析、反应器设计等方面。
3.酶催化反应过程控制：酶催化反应过程的控制包括反应物浓度、pH值、温度、反应时间等因素的控制。
为了保证反应的高效性和稳
定性，需要对反应条件进行严格控制。
4.酶催化反应的规模化生产：酶工程的最终目的是实现酶催化反应的规模化生产。
为此需要对反应过程进行优化，降低成本，提高产量和纯度。
总之，酶工程旨在利用酶催化剂进行高效、环保、低成本的工业化生产。
其研究内容涵盖酶的筛选与改造、反应工艺设计、反应过程控制和规模化生产等方面，是一门应用前景广阔的学科。
- 1 -。
酶工程应用
酶工程应用
酶工程是一门利用生物催化酶反应合成、降解、转化目标物质的工程学科。
酶工程应用广泛，涵盖了医药、环保、食品、化工等多个领域。
在医药领域，酶工程应用主要集中在制药过程中。
例如，用酶降解掉制剂和去除杂质，提高产品纯度和产率；或者用酶作为催化剂合成药物，提高反应速率和选择性，降低生产成本。
在环保领域，酶工程可以用于处理废水和污染物。
例如，酶可以降解有机物质、重金属离子等污染物，使其变得无害；或者用酶作为处理废水的催化剂，提高废水的处理效率和降低处理成本。
在食品领域，酶工程主要用于食品加工和保鲜。
例如，用酶去除食品中的蛋白质、淀粉和脂肪等成分，改善食品质量和口感；或者用酶作为食品保鲜剂，延长食品的保质期和新鲜度。
在化工领域，酶工程应用广泛。
例如，用酶催化反应合成高附加值的有机化合物；或者用酶作为生物催化剂，降低生产成本，提高反应效率和选择性。
总之，酶工程应用广泛，未来将在更多的领域得到应用和发展。
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酶工程5 第八章_酶定向进化
Stemmer将DNA改组方法引用到酶分子定向进化中，
他用β内酰胺酶作为模型分子，对其正向突变库进行DNA改组，以逐 渐增加头孢氨00倍的突变体。
酶工程5 第八章_酶定向进化
主要内容
第一节 酶定向进化介绍 第二节 酶基因体外随机突变 第三节 酶突变基因的定向选择 第四节 酶分子定向进化的应用
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第一节 酶定向进化介绍
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获得具有新功能和特性的酶的途径 (1) 从大量未知的生物种系中寻找
(2) 改造现有已知的酶。
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定向进化研究的历史
1 萌芽阶段
首先在分子水平上进行改造单一分子的是Sol Spiegelman。在20世纪60年代,利用RNA噬菌体 Q进行的试验, 证明达尔文的自然选择也可在非细 胞体进行.
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2 奠基阶段
1981年，Hall B G等报道了他们定向改变了大肠杆 菌K12中的第二半乳糖苷酶的底物专一性，开发出对 几种糖苷键有水解能力的酶。
天然酶的作用
生物体系之所以能够相对独立地存在于自然界中， 并维持其独立性和生命的延续性，都是因为生物体内 的一系列酶在发挥着作用。
酶保证了生物体内组成生命活动的大量生化反应得 以按照预定的方向有序、精确而顺利地进行，几乎所 有生物的生理现象都与酶的作用紧密相关，可以这样 说，没有酶的存在，就没有生物体的一切生命活动。
HallB G等利用lacz缺陷型的菌株为宿主菌，分别在含有某种碳源的培养 基上培养．从酶的自发突变库中筛选出分别可以水解半乳糖、乳果糖、乳 糖酸的突变酶，而野生型的酶不能水解这些底物。
酶工程实验报告五(纤维素酶米氏常数—Km的测定)
本科学生实验报告
学号104120440 姓名孙永升
学院生命科学学院专业、班级10生物技术
实验课程名称酶工程< 实验>
教师及职称李俊俊< 讲师>
开课学期2012 至2013 学年第二学期
填报时间2013 年 5 月15 日
云南师范大学教务处编印
1/[S]作图可得一条曲线，其斜率为Km/Vmax，截距为长与横轴相交，则该交点在数值上等于-1/Vmax。
km值。
4.2操作流程：A稀释:原酶液底物
↘↙
B预热: 各预热10min
↙↘
C取液:稀释到10000倍的纤维素酶液0.5mL 2mL不同浓度的底物溶液
↓
D反应50 ℃水浴中保温30min
↓
F 测定
①3mLDNS反应终止→②沸水浴5min →③定容至25ml→④测定OD540吸光值
G作双倒数图求Km
4.3 实验注意事项
本实验是一个定量测定方法，为获得准确的实验结果，应尽量减少实验操作中带来的误差。
底物溶液时应用同一母液进行稀释，保证底物浓度的准确性。
严格控制准确的酶促反应时间。
①反应温度准确，酶液准确稀释。
不同pH所用酶液用对应pH缓冲液稀释
②试管上编号：贴上用圆珠笔写上编号的胶布，以防止保温或沸水加热时脱落；
③移液管使用时量取精准，保证结果可靠准确。
④精确记时：每一管加入酶液的时间要做记录，每管之间间隔的时间要合理；
⑤避免试管进水：煮沸和用流水冲洗时；
5、实验结果与数据处理：
二。
现代酶工程-5-酶分子的化学修饰
天然酶与修饰酶在生物体内半衰期的比较
修饰剂 酶 羧肽酶C 精氨酸酶 -淀粉酶 谷氨酰胺酶-天门 冬酰胺酶 L-天门冬酰胺酶 尿酸酶 -葡萄糖苷酶 超氧化岐化酶 尿激酶 氨基己糖苷酶A 精氨酸酶 酰苷脱氨酶 L-天门冬酰胺酶 过氧化氢酶 右旋糖酐 右旋糖酐 右旋糖酐 糖肽 聚丙氨酸 白蛋白 白蛋白 白蛋白 白蛋白 PVP PEG PEG PEG PEG PEG 半衰期或酶活残留率(%)/时间 天然酶 3.5 h 1.4 h 16%/2 h 1h 3h 4h 10 min 6 min 20 min 5 min 1h 30min 2h 0%/6 h 18%/3 h 修饰酶 17 h 12 h 75%/2 h 8.2 h 21 h 20 h 3h 4h 90 min 35 min 12 h 28 h 24 h 10%/8 h 65%/3 h
（三）酶的大分子修饰作用 ——非共价修饰 ——共价修饰
大分子非共价修饰
——利用一些大分子试剂通过与酶非共价相互 作用，对酶进行有效的保护 ——例如聚乙二醇、右旋糖苷等通过氢键固定 于酶分子的表面，同时又有效地与外部水相连， 从而保护酶的活力；一些多元醇、多糖、多聚 氨基酸、多胺等能通过调节酶的微环境来保护 酶活力；另外一些蛋白质可以通过相互作用， 排除分子表面的水分子，降低介电常数，使酶 的稳定性增加。
一、被修饰酶的性质 （一）酶的稳定性： （二）酶活性中心的状况： （三）酶侧链基团的性质与反应性 二、修饰反应的条件： （一）pH与离子强度 （二）修饰反应的温度与时间 （三）反应体系中酶与修饰剂的比例
一、被修饰酶的性质
（一）酶的稳定性 —包括热稳定性、酸碱稳定性，作用温度以 及pH，酶蛋白解离时的电化学性质，抑制剂 的性质等。 （二）酶活性中心的状况 —包括酶分子活性中心的组成，如参与活性 中心的氨基酸残基、辅因子等。酶分子的形 状、大小以及寡聚酶的亚基组成。
酶工程实验报告五(纤维素酶米氏常数—Km的测定)
酶工程实验报告五(纤维素酶米氏常数—Km的测定)引言在酶工程中，了解和研究酶的基本特性是非常重要的。
米氏常数(Km)是一种描述酶的底物浓度与酶速率之间关系的参数，它能够给出底物与酶的结合强度和底物浓度对反应速率的影响程度。
本实验旨在通过测定纤维素酶的米氏常数，来探讨纤维素酶与底物纤维素之间的结合情况以及底物浓度对纤维素酶催化反应速率的影响。
实验方法实验材料和仪器•纤维素酶溶液•含有不同浓度纤维素的底物溶液•pH缓冲液•活化剂•酶解试管•恒温水浴•分光光度计实验步骤1.准备一系列不同浓度的纤维素底物溶液。
2.将50 μL纤维素酶溶液加入酶解试管中。
3.加入100 μL纤维素底物溶液和150 μL pH缓冲液。
4.加入适量的活化剂，混匀试管中的液体。
5.将试管放入恒温水浴中，在37°C恒温条件下进行酶解反应。
6.设定分光光度计波长为适当的值，测定反应体系中的底物浓度随时间的变化。
7.重复以上步骤，并分别用不同浓度的纤维素底物进行实验。
实验结果通过分光光度计测定反应体系中的底物浓度随时间的变化，得到了以下数据：时间 (min) 底物浓度 (mmol/L)0 105 8.710 7.515 6.220 5.025 3.730 2.535 1.240 0.0根据实验数据，我们可以绘制底物浓度随时间的变化曲线图。
通过拟合得到的曲线，可以确定纤维素酶的米氏常数。
数据处理与分析根据实验数据，我们可以将底物浓度随时间的变化绘制成一条曲线。
通过拟合得到的曲线，可以确定纤维素酶的米氏常数。
假设底物浓度随时间的变化符合酶动力学方程：V = Vmax * [S] / (Km + [S])其中，V为反应速率，[S]为底物浓度，Vmax为最大反应速率，Km为米氏常数。
我们可以通过将实验数据代入上述方程进行拟合，得到最优的Vmax和Km的估计值。
结果与讨论通过将实验数据代入酶动力学方程进行拟合，我们得到了纤维素酶的米氏常数(Km)的估计值。
第五章 酶工程制药技术
消除伤口周围坏疽、腐肉和碎屑。 有些可以分解脓液中核蛋白，达到净洁创口、消炎
目的。 主要有胰蛋白酶、糜蛋白酶、双链酶。
➢ 血凝和解凝类：这类从血液中提取。 凝血酶 使血液凝固，防止微血管出血
纤维蛋白溶解酶 溶解血块，治疗血栓静脉炎、 冠状动脉栓塞。
➢ 作用力：离子键
➢ 常用载体：DEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖 凝胶、CM-纤维素
优点：条件温和，操作简便，酶活力损 失少。
缺点：结合力弱，易解吸附。
➢ 2.共价偶联法
借助共价键将酶 的活性非必需侧 链基团和载体的 功能基团进行偶 联。
➢ （1）载体：亲水载体优于疏水载体
如:天然高分子衍生物:
➢ （3）水解酶：
催化由水分子介入使基质共价键水解反应，切断键有酯键、糖苷键、醚键、 肽键。
➢ （4）裂解酶：
催化用水解以外的方法使原子团和基质分离，在基质上生成双键反应，
➢ （5）异构酶：
催化不伴有基质分子水解、转移、氧化还原的分子异构反应。
➢ （6）连接酶：
催化将ATP或类似三磷酸化合物的焦磷酸键切断，使连个分子连接反应。
第五章 酶工程制药技术
重点内容：酶固化技术；
第一节 酶工程概述
➢ 一、酶工程简介（Enzyme Engineering） 酶工程是酶学和工程学相互渗透结合和
发展而成的一门新的技术学科。它是从应 用的目的出发研究酶、应用酶的特殊催化 性能，并通过工程化将相应原料转化成有 用物质的技术。
➢ 酶工程这个名字出现在20世纪20年代，主 要指自然酶制剂在工业上的规模应用。
纤维素
葡聚糖凝胶
简述生物技术涉及的五大工程及其研究内容
简述生物技术涉及的五大工程及其研究内容一、基因工程基因工程，又称为遗传工程，是利用分子生物学技术，对生物体的遗传物质进行操作和改造，以达到定向改变生物性状和性能的目的。
基因工程的研究内容包括基因克隆与表达、基因突变与功能研究、基因组编辑等。
基因工程在农业、医药、工业等领域有着广泛的应用，如转基因作物、基因治疗、生物制药等。
二、细胞工程细胞工程是指利用细胞生物学和分子生物学技术，对细胞进行培养、改造和繁殖，以获得具有特定性状的细胞或组织。
细胞工程的研究内容包括细胞培养与繁殖、细胞分化与发育、细胞融合与基因转移等。
细胞工程在农业、医学、环保等领域有广泛的应用，如组织工程、干细胞治疗、胚胎工程等。
三、酶工程酶工程是利用酶学和生物化学技术，对酶进行分离、纯化、改造和大规模生产，以获得具有特定催化性能的酶。
酶工程的研究内容包括酶的分离与纯化、酶的改造与定向进化、酶的生产与应用等。
酶工程在工业、医药、环保等领域有广泛的应用，如生物传感器、生物催化、环保治理等。
四、发酵工程发酵工程是指利用微生物的代谢特点和反应机制，通过大规模培养和控制发酵条件，生产出具有特定性能的代谢产物。
发酵工程的研究内容包括微生物的代谢调控、发酵过程优化、发酵产物分离纯化等。
发酵工程在食品、饮料、化工、医药等领域有广泛的应用，如酒精制造、抗生素生产等。
五、蛋白质工程蛋白质工程是指利用分子生物学技术，对蛋白质进行设计和改造，以达到改变蛋白质的性状和性能的目的。
蛋白质工程的研究内容包括蛋白质结构与功能分析、蛋白质设计与合成、蛋白质修饰与改造等。
蛋白质工程在医药、农业、工业等领域有广泛的应用，如抗体药物研发、酶制剂生产等。
总结：生物技术涉及的五大工程各有其独特的研究内容和应用领域，但它们之间也存在相互联系和交叉。
基因工程和细胞工程是其他三大工程的基础，酶工程和发酵工程则分别涉及到生物催化和大规模培养技术，而蛋白质工程则更侧重于蛋白质的设计和改造。
酶工程复习资料
一、名词解释：5T*21 Kcat：酶转换数。
又称分子活性或摩尔催化活性，表示在单位时间内，酶分子中每个活性中心或每个分子酶所能转化的底物分子数，单位为min-，是酶催化效率的一个指标。
2溶解氧：溶解在培养基中的氧气，提供给在培养基中的产酶细胞使用。
3临界氧浓度：微生物对发酵液中溶解氧浓度的不影响其正常代谢的最低要求。
4氧载体：与水不互溶，对微生物无害，具有较高溶氧能力的有机物。
5通气量：单位时间内流经培养液的气体量6溶氧速率/传氧率：表示在单位时间内培养液溶氧浓度的改变耗氧速率：单位时间内细胞进行呼吸作用消耗的氧量7酶的化学修饰：在较温和的条件下，以可控制的方式使酶同某些化学试剂发生特异反应，从而引起单个氨基酸残基或其功能基团发生共价的化学改变。
8模拟酶/人工酶：根据酶作用的原理，模拟酶的活性中心及催化机理，用有机化学及生物学方法合成的具有专一催化功能的催化剂。
9肽酶：模拟天然酶的活性部位，人工合成的具有催化活性的多肽。
10抗体酶：具有催化功能的抗体分子。
11印记酶：利用分子印记技术（MIP，即制备对某一化合物具有选择性的聚合物的过程）制备的人工模拟酶。
12融合酶：将两个或多个酶分子组合在一起所形成的融合蛋白。
13 SDM：定点突变技术。
指在基因的特定位点引入突变，即通过取代、插入或删除已知DNA序列中特定的核苷酸序列来改变酶蛋白结构中某个或某些特定的氨基酸，以此来提高酶对底物的亲和力，增强酶的专一性等。
14酶分子的定向进化：属于蛋白质的非合理设计，它不需要事先了解酶的空间结构和催化机制，人为地创造特殊的进化条件，模拟自然进化机制，在体外改造酶基因，并定向选择出所需性质的突变酶。
15固定化酶：用物理或化学手段定位在限定的空间区域，并使其保持催化活性，可重复利用的酶16固定化酶的活力：是固定化酶催化某一特定化学反应的能力，其大小可用在一定条件下它所催化的某一反应的反应初速度来表示。
固定化酶的比活：每克干固定化酶所具有的酶活力单位数。
酶工程 第五章酶分子修饰 第六节物理修饰
酶工程
第五章 酶分子修饰
第六节 物理修饰
通过各种物理方法，使酶分子的空间构象发生某些改 变，而改变酶的某些特性和功能的方法称为物理修饰。
物理修饰的特点在于不改变酶的组分和基因，酶分子 中的共价键不发生改变，只是在物理方法的作用下，副键 发生某些变化和重排。例如：羧肽酶γ经高压处理后，底 物特异性发生改变，有利于催化肽的合成反应，而水解反 应的能力降低；用高压方法处理纤维素酶以后，该酶的最 适温度有所降低，在30～40℃的条件下，高压修饰酶比天 然酶的活力提高10％。
第六节 物理修饰
酶分子空间构象的改变还可在某些变性剂的作用下， 先使酶原有空间构象破坏，然后在不同的条件下，使酶分 子重新构建新的构象。例如：先用盐酸胍等变性剂使胰Байду номын сангаас 白酶的原有构象破坏，通过透析除去变性剂后，在不同温 度下，使酶重新折叠形成新的构象。结果表明，50℃条件 下重新构建构象的胰蛋白酶的稳定性比在20℃下重建构象 的酶提高5倍。天然胰蛋白酶的稳定性与20℃条件下重建 构象的酶的稳定性基本相同。
酶工程1-5-7 酶活力测定--
酶的提取 ---- 酶的分离纯化
酶的提取
一般是在一定条件下，用适当的溶剂处理含
酶原料，使酶充分溶解到溶剂中的过程。
依提取液分类： （T，pH值，离子强度等 ）
盐溶液 取
酶的分离纯化
是采用各种生化分离技术，如离心分离、过滤与 膜分离、萃取分离、沉淀分离、层析分离、电泳分离 以及浓缩、结晶、干燥等，使酶与各种杂质分离，达 到所需的纯度，以满足使用的要求。
酶的生产是指通过人工操作获得所需酶的 技术过程。
酶的生产方法可以分为3种：
提取分离法（最早采用、沿用至今）
生物合成法（20 世纪50 年代以来）
化学合成法（实验室阶段）
（1）提取分离法
定义：
是采取各种提取、分离、纯化技术从动物、 植物的组织、器官、细胞或微生物细胞中将酶提 取出来，再进行分离纯化的技术。
模拟酶
是在分子水平上模拟酶的活性中心的结构特
征和催化作用机制、设计并合成的仿酶体系。
小分子仿酶体系
环状糊精模型、冠醚模型、卟啉模型、环芳烃模
型等大环化合物模型。
大分子仿酶体系
分子印迹模型和胶束酶模型
第七节 酶工程的发展概况
酶工程（enzyme engineering）是在1971年第一
届国际酶工程会议上才得到命名的一项新技术。 酶工程主要研究酶的生产、纯化、固定化技术、 酶分子结构的修饰和改造以及在工农业、医药卫 生和理论研究等方面的应用。 根据研究和解决问题的手段不同将酶工程分为化 学酶工程和生物酶工程。
（三）酶的转换数和催化周期
酶的转换数KP，指每个酶分子每分钟催化底物转化为产物的摩 尔数，又称摩尔催化活性（mol catalytic activity）。即每摩尔 酶每分钟催化底物转化为产物的摩尔数，是没催化效率的一 个指标。 KP通常用每摩尔酶的酶活力单位数表示，单位min-1。
酶工程第五章酶改性的基本理论酶的结构及其与催化特性的关系
整理课件
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肽：一个氨基酸的α-羧基和另一个氨基酸的α-氨基脱水 缩合而成的化合物。
肽键（peptide bond）：一个氨基酸的α-COOH
和相邻的另一个氨基酸α-NH2脱水所形成的共价键。
整理课件
27
整理课件
28
肽单位：
OH H
CC
N
R1
H C
R2
C—N，半双键性（partial double-bond character），不能旋转
大规模平行签名测序（Massively Parallel Signature Sequencing, MPSS)
聚合酶克隆（Polony Sequencing） 454焦磷酸测序（454 pyrosequencing） Illumina (Solexa) sequencing ABI SOLiD sequencing 离子半导体测序（Ion semiconductor sequencing） DNA 纳米球测序 （DNA nanoball sequencing）等。
整理课件
43
一、酶蛋白的空间结构
包括二级结构、三级结构、四级结构 基本结构单位：螺旋、折叠、转角、卷曲等结构
整理课件
44
1、酶蛋白的副键
（1）氢键: 肽键中羰基的氧原子等与亚氨基、羟基、氨基 等基团中氢原子联结成的副价键
C O H N
H C O H O C O H N
H
（2）盐键：蛋白质分子中氨基与羧基形成，结合力较强
整理课件
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(6)鸟苷 鸟苷是含Ⅰ型IVS的自我剪接酶(R-酶)的辅助因子。 (7) 辅酶Q 辅酶Q是一系列苯醌衍生物 一些氧化还原酶的辅助因子。 (8) 谷胱甘肽(GSH) L-Glu—L-Ile—L-Gly三肽
酶工程的层析原理
酶工程的层析原理酶工程的层析原理是指利用层析技术对酶进行纯化和分离的一种方法。
层析是一种基于物质在固定相和流动相之间以不同速度传递的质量传递现象，根据其对固定相的亲和性的不同，使得样品中的分子在流动相中以不同的速度传递，从而实现样品中分子的分离和纯化。
酶工程的层析原理主要包括固定相的选择和流动相的设计。
固定相即层析柱中填充的固定材料，其选择需根据目标酶的特性和纯化目的来确定。
常用的固定相有离子交换层析、凝胶过滤层析、亲和层析等。
流动相则由缓冲液、添加剂和洗脱液组成，其中缓冲液主要是为了控制溶液的pH值和离子强度，添加剂则可以改变样品与固定相的相互作用，洗脱液则用于洗脱目标酶。
在酶工程的层析中，常用的层析技术包括离子交换层析、凝胶过滤层析和亲和层析。
离子交换层析是利用固定相上的离子交换基团与样品中酶的电荷相互作用，通过调节流动相中的离子强度和pH值来实现对酶的分离。
离子交换层析适用于酶的分子量较小且具有较强电荷的情况，常用的固定相有DEAE、CM和Q等离子交换树脂。
凝胶过滤层析是利用固定相上的凝胶基质的孔隙大小来筛选分子。
较大的分子会被凝胶基质所阻滞，而较小的分子则可以通过凝胶基质的孔隙。
凝胶过滤层析适用于酶的分子量较大的情况，常用的固定相有琼脂糖和聚乙二醇等。
亲和层析是利用固定相上的亲和配体与样品中酶的特异结合来分离和纯化酶。
亲和层析的原理类似于酶底物与酶的结合，通过调节流动相中的添加物来实现对酶的结合和洗脱。
亲和层析适用于对目标酶有特异结合的亲和配体已知的情况，常用的固定相有亲和树脂、亲和膜和亲和凝胶等。
在层析过程中，样品中的酶首先被加到层析柱中，然后通过加入适当的流动相实现酶的分离和纯化。
根据样品中酶的特性和纯化目的，可以采用不同的层析技术和流动相来实现对酶的分离和纯化。
层析过程中，可以通过监测流出溶液中的吸光度、酶活性或蛋白含量来判断目标酶的分离纯化程度，以便调整层析条件来优化酶的纯化效果。
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重组DNA技术的建立，使人们在很大程
度上摆脱了对天然酶的依赖，特别是当从天
然材料获得酶蛋白及其困难时，重组DNA技
术更显示出其独特的优越性。近十年来，基
因工程的发展使得人们可以较容易地克隆各
种天然的酶基因，使其在微生物中高效表
达，并通过发酵进行大量生产。克隆是酶基
因工程的关键步骤。
苷+次黄嘌呤+尿酸
大多数鱼死后5～20h，ATP，ADP和AMP
已分解尽，超过24h，鲜度主要取决于IMP-
-肌苷---次黄嘌呤---尿酸。
将这三个步骤的三种酶（5’－核苷酸酶、
核苷磷酸化酶、黄嘌呤氧化酶）固定在氧
电极上，制成鱼鲜度测定仪。
.当K＜20时，鱼极新鲜，可供生食。
手掌型葡萄糖(glucose)分析仪
文本框: SBA-50型单电极生物传感分析仪
SBA-50型单电极生物传感分析仪
文本框: SBA-70型血糖乳酸自动分析仪
SBA-70型血糖乳酸自动分析仪
文本框: 食品鲜度
鱼鲜度传感器
在日本、加拿大等国广泛用于鱼类鲜度的测定。鱼死后体内ATP经酶解依次形成ADP、AMP、IMP、肌苷、次黄嘌呤和尿酸。鲜度可用K值表示：
后将纸巾丢进垃圾桶。
.应尽量避免到公共场所，如商场、电影院等人群密集
的地方。
.日常饮食要注意营养搭配均衡，多喝水，不吸烟，少
饮酒。同时要保证睡眠充足，避免过度劳累。
.要加强体育锻炼，经常坚持户外运动，以增强身体抵
抗力。
.居室和办公室都要经常通风，保持室内空气清新。
可治
.抗病毒治疗，所用药物主要还是抗季节性
文本框: 酶的基因工程
酶的基因工程酶的基因工程
酶工程
凝乳酶生产奶酪
小小光明健康成长奶酪(巧克力味)(图)
加酶洗衣粉
酶传感器的应用
.水质监测
用化学法测定酚时，硫化物、油类等
可干扰其测定。
从马铃薯中提纯、经吸附交联得到的
固定化多酚氧化酶与氧电极构成酚传感
.污染微生物及病原菌的检测
.1通过免疫学方法，即获得相应的特异性
抗原和抗体进行分析和检测。
.猪流感病毒的检测
பைடு நூலகம்
爆炸形 2: 思考？
思考？
预防甲型H1N1流感
.注意保持个人卫生，养成良好的个人卫生习惯，要勤
洗手，不要共用毛巾等日常用品。
.不要随地吐痰，咳嗽或打喷嚏时用纸巾遮住口鼻，然
.K在20～40之间为新鲜，必须熟食。
.K大于40，不新鲜，不宜食用，这与嗅觉
检验结果相一致。
.肉鲜度传感器
.肉类在腐败过程中会产生各种胺类，故胺
类测定能反映肉类的新鲜程度。
.用腐胺氧化酶与过氧化氢电极构成多胺生
物传感器，或用单胺氧化酶膜和氧电极组
成的酶传感器测定肉在贮藏过程中的鲜度。
流感病毒的药物，一类是流感病毒神经氨
酸酶抑制剂，主要包括奥司他韦（达菲）
和扎那米韦；一类是烷胺类，包括金刚烷
胺和金刚乙胺。
.抗菌治疗，对并发细菌感染的使用抗菌素
治疗。此外，就是对症支持治疗，对出现
的并发症状采取相对应的治疗措施。
K=肌苷+次黄嘌呤/ ATP +ADP+AMP+IMP +肌苷+次黄嘌呤+尿酸
..食品鲜度
鱼鲜度传感器
在日本、加拿大等国广泛用于鱼类鲜
度的测定。鱼死后体内ATP经酶解依次形成
ADP、AMP、IMP、肌苷、次黄嘌呤和尿酸。
鲜度可用K值表示：
K=肌苷+次黄嘌呤/ ATP +ADP+AMP+IMP +肌
器，可检测大多数酚类化合物。
文本框: 德国研发的环境废水BOD分析仪
德国研发的环境废水BOD分析仪
.医疗方面
葡萄糖传感器和血糖测定仪
用葡萄糖氧化酶（glucose
oxidase,GOD）制成葡萄糖传感器，可测定
血液中葡萄糖浓度。
文本框: 手掌型葡萄糖(glucose)分析仪