酶的特性综述
酶的特性综述
酶通常是指由活细胞产生的、具有催化活性的生物大分子，大多数酶是蛋白质，少数是RNA，另有一些需要辅助因子的辅助。酶的特性主要体现在这几个方面：
一、高效性
1、酶的高效性是和非酶的催化剂比较而言。主要是指催化能力，蛋白质（环境适宜）的催
化能力是普通化学催化物质的10^5—10^8倍。生物分子之间的反应首先要进行分子碰撞接触，如果在没有酶作用的情况下，分子主要靠自然的热运动来随机进行接触，这样的几率比较小，而在酶的作用下，由于酶和作用底物有特异性结合位点，相当于把反应需要的分子给拉到一起去了，所以这样的效率要高很多。
2、酶的高效性实验探究
材料：
新鲜猪肝研磨液（含有H2O2酶)、3%的FeCl3溶液（催化过氧化氢分解的化学催化剂）、清水、试管5支、试管架、酒精炉、线香、打火机、量筒
步骤：
1、在5支试管中分别加入5mLH2O2溶液，依次编号置于试管架上。
2、在1号试管中加入一定量的清水；2号试管中加入与清水等量的新鲜猪肝研磨液；3号试管中加入等量的3%的FeCl3溶液；4号试管中加入经过高温煮过的等量的新鲜猪肝研磨液；5号试管中加入高温煮过的FeCl3溶液。
3、用点燃但无火焰的线香插入试管检验。
现象：
氧气量效果
1号：—无催化作用
2号：﹢﹢高效催化
3号：﹢低效催化
4号：—无催化作用
5号：﹢低效催化
结论：过氧化氢酶比FeCl3催化剂高效。酶具有高效性。
二、专一性
酶对所作用的底物有严格的选择性。一种酶仅能作用于一种物质，或一类分子结构相似的物质，促其进行一定的化学反应，产生一定的反应产物，这种选择性作用称为酶的专一性。
酶的专一性是指酶对底物及其催化反应的严格选择性。通常酶只能催化一种化学反应或一类相似的反应，不同的酶具有不同程度的专一性，酶的专一性可分为三种类型：绝对专一性、相对专一性、立体专一性；也可分为：结构专一性和立体异构专一性。
如过氧化碳氢酶只能催化过氧化氢分解，不能催化其他化学反应。细胞代谢能够有条不乱的进行，与酶的专一性是分不开的。
探究酶的专一性的实验
序
号
项目
试管
1 2
1 注入可溶性淀粉2mL /
2 注入蔗糖溶液/ 2mL
3 注入新鲜淀粉酶溶液2mL 振荡
4 60℃温水保温
5 min
5 加斐林试剂1mL 振荡
6
将试管下部放入60℃热水
中
2 min
7 观察实验结果有砖红色沉淀无砖红色沉淀结
论
淀粉酶只能催化淀粉水解，不能催化蔗糖水解
三、多样性
酶的种类很多，大约有5000多种，其中可以通过食用补充的酵素达2000多种；形态上主要有三种：专业级酵素为酵素胶囊，其次为酵素粉，而液体酵素含量低、效价低、易腐败而安全性较差一些，食用风险较高。
四、温和性
酶的温和性是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的，因此，纯正酵素是中性的，温和的，不存在副反应，或“好转反应”。对于有刺激性而必然存的“好转反应”，除了本身腐败以外，也有可能有药品的添加。
酶的温和性实验
1.取三支洁净的试管，编号为1 2 3，加入等量的过氧化氢溶液
2 .向试管1中加入稀盐酸溶液，试管2中加入稀氢氧化钠溶液，试管3中加入蒸馏水
3 .向三支试管中加入等量的过氧化氢酶溶液
4 观察三支试管产生气泡的速率
若1和3号试管气泡的产生速率小于2号的，则可证明酶的作用条件温和。
五、活性可调节性
（1)调节酶的浓度酶浓度的调节主要有两种方式，一种是诱导或抑制剂的合成；一种是调节酶的降解。(2)通过激素调节酶的活性激素通过与细胞膜或细胞内受体相结合而引起一系列生物学效应，以此来调节酶活性。(3)反馈抑制调节酶活性许多小分子物质的合成是由一连串的反应组成的，催化此物质生成的第一步的酶，往往被它们的终端产物抑制。这种抑制叫反馈抑制。例如由苏氨酸生物合成为异亮氨酸，要经过5步，反应第一步有苏氨酸脱氨酶催化，当终产物异亮氨酸浓度达到足够水平时，该酶就被抑制，异亮氨酸结合到酶的一个调节部位上，通过可逆的别够作用对酶产生抑制。当异亮氨酸的浓度下降到一定程度，苏氨酸脱氨酶又重新表现活性，从而又重新合成异亮氨酸。(4)抑制剂和激活剂对酶活性的调节酶受大分子抑制剂或小分子物质抑制，从而影响酶的活性。例如大分子物质胰蛋白酶抑制剂，可以抑制胰蛋白酶的活性。小分子的抑制剂如一些反应产物，像1，3-二磷酸甘油酸变位酶的活性受到它的产物2，3-二磷酸甘油酸的抑制，从而对这一反应进行调节。此外某些无机离子可对一些酶产生抑制，对另外一些酶产生激活，从而对酶活性起调节作用。酶活性也可受到大分子物质的调节，例如抗血友病因子可增强丝氨酸蛋白酶的活性，因此它可明显地促进血液凝固过程。(5)其他调节方式通过别够调控、酶原的激活、酶的可逆共价修饰和同工酶来调节酶活性。
六、易变性
大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏；
七、有些酶的催化性与辅助因子有关
例如酪氨酸酶就是以Cu+或Cu2+为辅助因子的全酶。辅助因子谁然本身无催化作用，但参与氧化还原或其运载酰基载体的作用。若将全酶中的辅助因子除去，则酶的活性就失去了。
一般来说，动物体内的酶最适温度在35到40℃之间，植物体内的酶最适温度在40-50℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有的酶最适温度可高达70℃。动物体内的酶最适PH大多在6.5-8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适PH为1.8，植物体内的酶最适PH大多在4.5-6.5之间。
酶的这些性质使细胞内错综复杂的物质代谢过程能有条不紊地进行，使物质代谢与正常的生理机能互相适应。若因遗传缺陷造成某个酶缺损，或其它原因造成酶的活性减弱，均可导致该酶催化的反应异常，使物质代谢紊乱，甚至发生疾病，因此酶与医学的关系十分密切。
参考文献
[1] 刘忠海，有关酶的高效性与专一性实验的探讨，生物学通报，2003年第38卷第10期
[2] 曲莹，略述影响酶活性的因素，福建轻纺，1999年10月第10期
[3]张树政著，酶制剂工业，科学出版社，1984
菊粉详细介绍及功效作用
菊粉功效作用详解 一、什么是菊粉 菊粉，并不是如字面上理解那样菊花提取的粉，而是植物中的储备性多糖，主要来源于植物，已发现有36000多种，包括双子叶植物中的菊科、桔梗科、龙胆科等11 个科及单子叶植物中的百合科、禾木科。菊粉是迄今为止人类发现的最优质、纯天然、可溶性的果聚糖混合物。 菊粉是以胶体形态含于细胞的原生质中，与淀粉不同，其易溶于热水中，加乙醇便从水中析出，与碘不发生反应。而且在稀酸下菊粉极易水解成果糖，这是所有果聚糖 的特性。也可被菊粉酶（inulase）水解成果糖。人和动物体内都缺乏分解菊粉的酶类。 菊粉除淀粉外植物的另一种能量储存的形式是十分理想的功能性食品配料、同时也是生产低聚果糖、多聚果糖、高果糖浆、结晶果糖等产品的良好原料。 中文名称：菊粉 中文别名：菊糖或天然果聚糖 英文名称：Inulin 英文别名：Synanthrin CAS号：9005-80-5 EINECS号：232-684-3 分子式：C228H382O191 分子量：6179.35808000012
二、菊粉来源： 菊粉在自然界中的分布十分广泛，某些真菌和细菌中也含有菊粉，但其主要来源是植物。人们日常食用的植物如：洋葱、大蒜、香蕉、小麦等都含有菊粉。然而，菊粉在自然界主要存在于菊科植物中，菊芋（俗称洋姜，国产菊粉的主要原料）含量为14%-19%，菊苣（欧洲菊粉主要原料）含量为15%-20% 三、菊粉的功效作用 1、菊粉能降低血糖 长期食用菊粉能降低血糖值，减轻糖尿病症状。
菊粉是一种不会导致尿中葡萄糖升高的碳水化合物。它在肠道的上部不会被水解成单糖，因而不会升高血糖水平和胰岛素含量。如今研究表明，空腹血糖的降低是低聚 果糖在结肠发酵所产生的短链脂肪酸的结果。 2、消化和排便功能增强，对治疗便秘有奇效 菊粉是一种天然的水溶性膳食纤维，几乎不能被胃酸水解和消化，只有在结肠被有益微生物利用，从而改善肠道环境。有研究表明，双歧杆菌的增殖程度取决于人体大 肠中初始双歧杆菌的数量，当初始双歧杆菌数量减少时，使用菊粉后增殖效果明显， 当初始双歧杆菌的数量多时，使用菊粉后效果并不明显。其次，摄入菊粉后能增强胃 肠道蠕动能力，提高肠胃功能，增加消化和食欲，提高机体免疫力，排出嗅味气体， 从而恢复肠的健康。尤其是对一些习惯性便秘，顽固性便秘都有很好的防治效果。 3、增强新陈代谢功能 新陈代谢功能增强，全身感到热乎有劲。特别是手脚变暖和。空腹时服用菊粉在 30分钟内，既使是冬天也能明显感觉到身体变暖和。还有就是持续吃菊粉明显感觉到皮肤变的光滑，脸上的痘痘和身上的伤口消失得很快。菊粉对皮肤炎有很好的功 效。 4、美肤 菊粉能减少皮肤的色素沉淀，有美白和美化皮肤的功效，使皮肤变得光华细嫩有光泽。 大便在肠道长期留存，会产生大量有害物质（如氮、硫化氢、氨、酚、吲哚等）。有害物质进入血液造成口腔异味，毛发干枯、色素沉着、颜面生痘、黑斑、雀斑、老 年斑，还会引起痔疮、肠癌、乳腺癌等疾病，菊粉半纤维素和发酵产生的短链脂肪酸 会刺激肠道蠕动，使大便变软并快速排出，减少毒素在肠道停留时间，起到美肤作用。 5、祛除湿疹 肠胃蠕动增加了，其排除体内毒素的功能也就增加了，湿疹都没了。 6、对大肠癌有特效 据美国报道说，菊粉对大肠癌的治疗有特效。美国在10年前就有专门的机构研究 菊粉。日本有一个癌症末期患者服用菊粉粉，体力恢复很快的案例。 7、改善血管障碍 菊粉对改善血管障碍功效非常显著。有很多关于菊粉降血脂，降低胆固醇的报 告。
菊芋基因组方面的研究进展
菊芋基因组方面的研究进展 摘要：当今社会经济飞速发展，人们的生活越来越好，但同时也引起了地球上各种严重的能源问题，因此人类急需探索出新的能源来维持经济的发展及人类自身的生存。因此越来越多的能源植物被提上研究的日程，而菊芋就是其中的一种比较有发展前景的能源植物。本文主要介绍了近些年来能源植物菊芋的基本概述、特点、用途及研究价值、进展，包括凝集素基因、金属硫蛋白htMT2基因、Na+／H+逆向转运蛋白基因等，并对菊芋今后的发展进行了展望。 关键词：菊芋能源凝集素 Na+／H+逆向转运蛋白金属硫蛋白htMT2 展望 Jerusalem artichoke genome research progress Abstract：Rapid economic development in today's society，people's lives were better，but it also caused the earth with serious energy problems，so human being need to explore a new energy to sustain economic development and the survival of human beings。Thus more and more energy plants is put on the agenda，and Jerusalem artichoke is one of a more promising energy plants。This paper introduces the energy plants in recent years，a basic overview of Jerusale m artichoke’s characteristics， uses and research value，progress，including the lectin gene， metallothionein htMT2 gene，Na+／H+ antiporter genes，and the future development of the Jerusalem artichoke Prospect。 Key words：Jerusalem artichoke Energy Lectin Na+／H+ antiporter Metallothionein htMT2 Prospect。 随着世界经济持续快速的发展，各国对能源的需求日益剧增，而化石燃料资源毕竟有限，因此能源危机成为人类逐渐面临的巨大危机。据统计，以目前世界已探明的矿物能源，煤炭资源尚可开采100年，天然气50～60年，地球上石油的存量已不足2 000亿吨，在100多年后将被消耗完。科学家们预测，能源消费将在未来20年内还将以平均2%的速度增长[1]。同时因煤炭、石油、天然气等石化能源燃料燃烧时所产生的有害物质导致一系列诸多的生态问题，严重影响着国家的资源安全，社会经济持续发展和威胁着人类的生存。在巨大的能源危机和环境污染的压力下，世界各国开始将目光聚焦到洁净的可再生能源的开发上[2]。这时全世界的目光开始落在菊芋的身上：能源植物是可再生能源开发的重要资源对象，是最有前景的生物质能源之一[3]。因此，研究开发能源植物具有相当重要的意义。 1、菊芋的概述：
优质课酶的特性教学设计
《酶的特性》教学设计 宗健康山东省福山第一中学 一、教材分析 “酶的特性”是《普通高中课程标准生物教科书分子与细胞（必修1）》（人教版）第五单元第一节《降低化学反应活化能的酶》第二课时的内容。本节教材内容包括“酶具有高效性”、“酶具有专一性”、“影响酶活性条件的探究与分析”三大内容。其中“酶具有高效性”的内容，在前一课的“比较过氧化氢在不同条件下的分解”实验中学生已自我构建。有关“酶具有专一性”的内容，隐含着同一种酶对不同底物的作用和不同的酶对同一种底物的作用的内容，对于这一内容，只要引导学生对前一节所学实验就底物和酶进行改变，通过亲自实验及分析，很容易突破。因此，“影响酶活性的条件”的探究实验是本节课的重心所在，而这一内容所包含的实验方案设计、实验操作过程及实验结果分析，既是前面所学的“酶的作用与本质”知识的延续和进一步理解，又是学生以后学习影响光合作用和呼吸作用因素知识与技能的基础，同时又是培养学生生物科学研究素养非常好的内容，对学生学习与研究生命科学的兴趣将产生较大的影响。 二、学情分析 本节课之前，学生学习了第1课时“酶的作用和本质”，结合初中学习的人体内消化酶知识，学生已具备了以下与本节学习相关的知识和技能基础，即对照实验的设计与操作方法、自变量和无关变量的分析与控制方法。然而，对科学探究的一般程序“提出问题→作出假设→设计实验→进行实验→分析结果，得出结论→表达和交流→进一步探究”还缺乏理论性的指导，有关影响酶条件的实验方案设计，特别是细节问题：如底物的选择、指示剂的运用等，对学生而言，要求较高，存在相当大的困难，为此采取学生讨论和教师引导结合的教学设计思路来突破这一困难。 三、教学设计思路 酶的特性这一节的教学，是在对酶的作用和本质有了初步认识的基础上，通过实验，对酶的催化作用做进一步的认识。由于本节课内容与生活贴近，实验性强，所以本节课内容适宜进行探究性学习。探究性学习是学生自主获取知识的学习方式，其突出特点是强调学生“亲历”。通过钻研教材，我挖掘了较多的探究内容，对于酶的专一性，课本是以呈现的方式给出，为了使学生从“听和背”中解脱出来，我设计了专一性探究实验。 我的设计思想就是尽可能为学生提供亲身体验“做科学”的机会，使学生通过探究形成自己的观点，而不是全盘接受他人的结论，真正从“听和背”中解脱出来，实现
5.1 关于酶的特性的实验设计
5.1 关于酶的特性的实验设计 班级：__________ 姓名：__________ 小组：__________ 知识点I酶的本质实验探究方法——试剂检测法 （1）设计思路：从酶的化学本质上讲，绝大多数酶是蛋白质，少数是RNA。在高中教材中常见的一些酶，如淀粉酶、蛋白酶等，其本质都是蛋白质，所以，对酶本质的验证常常是变相地考查蛋白质的鉴定方法。因此，使用双缩脲试剂进行鉴定即可。 （2）设计方案 项目实验组对照组 材料待测酶溶液已知蛋白质（等量） 试剂分别加入等量的双缩脲试剂 现象是否呈紫色呈现紫色 结论呈现紫色说明该酶的化学本质为蛋白质；否则该酶的化学本质是RNA 知识点Ⅱ酶的高效性实验探究方法——对比法 （1）设计思路：通过将不同类型的催化剂（主要是酶与无机催化剂）催化底物的反应速率进行比较，得出结论。 （2）设计方案 项目实验组对照组 材料等量的同一种底物 试剂与底物相对应的酶溶液等量的无机催化剂 现象反应速度很快，或反应用时短反应速度缓慢，或反应用时长 结论酶具有高效性 注意：不能用酶和蒸馏水作对照，若这样，则是验证酶的催化功能。 【典例1】已知2H2O2=2H2O+O2↑，可以通过观察反应过程中O2的生成速度(即气泡从溶液中释放的速度)来判断H2O：分解反应的速度。请用所给的实验材料和用具设计实验，使其能同时验证过氧化氢酶具有催化作用和高效性。要求写出实验步骤，预测实验结果，得出结论，并回答问题。 实验材料与用具：适宜浓度的H2O2溶液，蒸馏水，3.5%FeCl3溶液，0.01%过氧化氢酶溶液，恒温水浴锅，试管若干。 (1)实验步骤：①取3支试管，各加入等量且适量的___________，放入_____℃恒温水浴锅中保温适当时间； ②分别向上述3支试管中加入___________的蒸馏水、FeCl3溶液和过氧化氢酶溶液； ③观察各管中__________________________。 (2)实验结果预测及结论： 整个实验中不同处理的试管中O2的释放速度从快到慢依次是________________________。由此可得出的结论是____________________________。 (3)如果仅将实验中的恒温水浴改为80℃，重做上述实验，O2释放的速度最快的是__________ __________，原因是____________________________。 知识点Ⅲ酶的专一性实验探究方法——对比法 （1）设计思路：常见的方案有两种，①底物相同酶不同②底物不同酶相同，最后通过观察酶促反应能否进行得出结论。 （2）设计方案 项目 方案一方案二 实验组对照组实验组对照组 材料同种底物（等量）与酶相对应的底物另外一种底物 试剂与底物相对应的酶另外一种酶同一种酶（等量） 现象发生反应不发生反应发生反应不发生反应 结论酶具有专一性酶具有专一性【典例2】请用所给的实验材料和用具，设计实验来验证哺乳动物的蔗糖酶和淀粉酶的催化作用具有专一性，要求完成实验设计、补充实验步骤、预测实验结果、得出结论，并回答问题。 实验材料与用具：适宜浓度的蔗糖酶、唾液淀粉酶、蔗糖、淀粉4种溶液、斐林试剂、试管、37℃恒温水浴锅、50～65℃沸水浴锅。 (1)若“+”代表加入适量的溶液，“-”代表不加溶液，甲、乙等代表试管标号，请用这些符号完成下表实验设计。 蔗糖溶液淀粉溶液蔗糖酶溶液唾液淀粉酶溶液甲+ —+ —
《酶的特性》教案
《酶的特性》教案 第五章第1节 降低化学反应活化能的酶 、酶的特性 、教材分析 本节课主要讲述酶在生物新陈代谢中的重要作用及其生理特性 作了重点介绍。本章本节课内容是高二生物教材的重难点内容。 与酶的活动有关。在本章节中通过探索验证酶的特性的教学过程, 方法和 研究精神。 二、教学目标： 1、知识目标：学会控制自变量，观察和检测因变量的变化及设置对照组和实验组。 2、能力目标：学会用准确的语言阐明实验探究的结果。 概述温度和pH 影响酶的活性。 4、情感态度价值观：体验科学探究过程 ，领悟科学探究方法，体现团队合作精神。 、教学重点： 1、学会控制自变量，观察和检测因变量的变化及设置对照组和实验组。 2、学会用准确的语言阐明实验探究的结果。 三、教学难点： 确定和控制对照实验中的自变量和无关变量，观察和检测因变量的变化。 四、 学情分析 学生通过上一节课的学习已经有了实验操作基础， 这节课的三个实验是在前面的基础上 完成的，所以学生对此并不陌生。 五、 教学方法 1 ?实验法：比较过氧化氢在不同条件下的分解。 2 ?学案导学：见后面的学案。 3. 新授课教学基本环节：预习检查、总结疑惑f 情境导入、展示目标f 合作探究、精讲点 拨T 反思总结、当堂检测T 发导学案、布置预习 六、 课前准备 实验材料用具的准备、课件制作、学生预习有关内容 七、 课时安排：1课时 八、 教学过程 （一） 预习检查、总结疑惑 检查落实了学生的预习情况并了解了学生的疑惑，使教学具有了 针对性。 （二） 情景导入、展示目标。 ，教材对酶的本质和特性 自然界中的一切生命现象皆 培养学生建立科学的思维
菊粉低聚糖的水解工艺研究
文章编号：1673-2995（2011）05-0289-02·论著·菊粉低聚糖的水解工艺研究 陈昱，王丽娜，李妍，李晓光*（吉林医药学院药学院，吉林吉林132013） 摘要：目的研究确立菊粉低聚糖的最佳水解工艺条件。方法采用酸法、酶法两种方式，分别设计单因素实验对菊糖提取液进行水解。结果酸法水解最佳工艺条件为水解温度80?、水解时间30min、pH=2．0；酶法最佳工艺条件为水解温度65?、水解时间18h、底物浓缩比1?1、酶用量0．4g。结论酸法水解优于酶法，转化率高且操作条件简单易行。 关键词：菊粉低聚糖；酸水解；酶水解；优化 中图分类号：TS24文献标识码：A Study on the hydrolysis process of oligosaccharides from Inulin CHEN Yu，Wang Li-na，Li Yan，LI Xiao-guang*（College of Pharmacy，Jilin Medical College，Jilin City，Jilin Prov-ince，132013，China） Abstract：Objective To find the optimum condition of the hydrolysis process of oligosaccharides from Inulin．Methods Inulin is hydrolyzed via acid and enzymatic means respectively．Single factor experiments were set to get the best method．Results As for acid hydrolysis，the best method is undertaken under the condition of80?（pH= 2．0）for30min．With regard to the enzymatic hydrolysis approach，the best one is as follows：substrate concentration ratio is1?1，reacting at60?with0．4g enzyme for18h．Conclusion The acid hydrolysis，with higher convert rate and simpler working condition，is better than the enzymatic one． Key words：Inulin oligosaccharides；acid hydrolysis；enzymatic hydrolysis；optimization 菊粉低聚糖，又称寡糖，是由2 10个单糖分子通过糖苷键构成的聚合物［1］。它具有良好的食品加工特性及优良的生理功能，尤其是降脂净血、调节肠道菌群平衡、增强人体免疫力方面功效显著［2-4］。 本课题主要对菊芋多糖酸法、酶法两种水解制备低聚糖的工艺进行了比较，并确定了适合产业化生产的较佳工艺操作条件。 1材料与方法 1．1主要原料与仪器 采收后低温干燥并于阴凉处放置1年的菊芋（购自吉林市）；菊粉酶（购自韩国）；ZTC1+1天然澄清剂（天津正天成澄清技术有限公司）；磷酸（北京红星化工厂）。 基金项目：吉林省教育厅“十一五”科技研究计划（2010252）． 作者简介：陈昱（1990－），女（汉族），本科． 通讯作者：李晓光（1962－），女（汉族），教授，本科． DK-98-Ⅱ型电热恒温水浴锅（天津市泰斯特仪器有限公司），RE-3000型旋转蒸发仪（上海亚荣生化仪器厂），DF-I集热式磁力加热搅拌器（江苏金坛市环宇科学仪器厂）。 1．2 实验流程 2结果 2．1酸法水解工艺 酸法水解工艺向ZTC1+1天然澄清法纯化所得的菊芋多糖纯化液中加入磷酸［5］至一定pH值，于恒 — 982 — 第32卷第5期2011年10月吉林医药学院学报 Journal of Jilin Medical College Vol．32No．5 Oct．2011
抗体酶的研究及其应用
抗体酶的研究及其应用 郝文杰生物化学与分子生物学 201421191526 摘要：抗体酶又称催化性抗体，是具有催化活性的免疫球蛋白，在其可变区赋予了酶的属性，是抗体的高度选择性和酶的高效催化能力巧妙结合的产物，它可促进许多用普通化学方法很难完成，或者天然酶尚未能催化的新奇转变，特别是自然界不存在的高效催化剂，对生物学、化学和医学等多种学科有重要的理论意义和实用价值。本文就催化抗体的结构、性质、产生方法、筛选方法、酶学特征及应用进行了综述。 关键词：抗体酶；催化；高度选择性；催化剂；实用价值；结构 抗体酶是具有催化性质的抗体。从1883年Payen和Personz发现第一个酶以来，自从1986年Schultz和Lerner首次证实由过渡态类似物为半抗原，通过杂交瘤技术产生的抗体具有类似酶的催化活性以来，直至20世纪80年代初期，整整一个半世纪，发现的酶已经超过了4000种[1]。1986年，Schultz和Lerner 同时在《Science》周刊上发表了他们各自独立领导的研究组对抗体酶的研究报告，并将之命名为Abzyme。Abzyme本质为免疫球蛋白（Ig），只是在易变区被赋予了酶的属性，故又被称为催化抗体。酶的催化机制在于它能结合底物产生过渡态，降低能垒，改变化学反应的速度。抗体酶显示出在许多领域的潜在应用价值，包括许多困难和能量不利的有机合成反应，前药设计，临床治疗，材料科学等多个方面。抗体酶这种兼具抗体和酶的性质的崭新物质，它集生物学、免疫学、化学于一身，它的发现打破了只有天然酶才有的分子识别和加速催化反应的传统观念，为酶工程学开创了新的领域，同时也为验证天然酶的催化机制，进行酶的人工摸拟，以及研究天然酶催化作用的起源提供了很好的帮助。抗体酶的应用前景是十分广阔又充满希望的。 1.抗体酶的发展历史 抗体酶(abzyme),又称催化抗体(catalytic antibody),是指通过一系列化学与生物技术方法制备出的具有催化活性的抗体,它既具有相应的免疫活性,又能像酶那样催化某种化学反应[2]。1946年,Linus Pauling阐明了酶的催化实质,同时指出稳定的反应过渡态类似物可以竞争性抑制酶活性的实质。酶之所以具有催化活力是因为其和反应的过渡态(底物激活)发生特异性结合,形成酶-底物复合物,大大降低了反应的活化能,从而加速了反应速率。酶产生的生物局限性是酶催化高效性无法普遍化的局限因素,突破限制就能人为地控制酶的产生。高等动物的免疫系统为我们提供了方便[3]。1969年,Jencks提供免疫诱导产生抗底物基态的抗体,该抗体具有类似酶的催化活性,这个抗体酶设想的提出,使得任何一个化学反应构造一个专一性催化酶成为可能。然而在抗体酶的研制中遇到了两个问题:1.底物基态瞬间存在,无法提取。根据Pauling的酶的竞争抑制实质,可以构造过渡态的稳定类似物作为实际抗原。2.抗原在分子量上有一定的要求,所以一般将类似物作为半抗原接到适当载体上构成抗原。1975年,Kohler和Milstein 发明了具有历史意义的单克隆技术,使抗体酶的获得成为可能。1986年,美国Scripps Clinic研究所的R.A.Lerner等宣布研制成功首例对羧酸酯水解具有催化活力的抗体酶。同年,加州大学的P.Schultz等宣布单克隆的MOPC167抗体可以催化对硝基苯氧基羧基胆碱的水解。抗体技术的发展经历了三个阶段,一是通过免疫动物产生血清多克隆抗体;二是细胞工程阶段,即用杂交瘤技术产生单克隆抗体;三是利用基因工程途径表达和改造抗体。
菊粉的原生素作用研究进展
菊粉的原生素作用研究进展 张名涛 1,2 ,顾宪红1 ,杨 琳 2 (1.中国农业科学院畜牧所,北京100094;2.华南农业大学动物科技学院,广东广州510642) 摘要:本文综述了菊粉的原生素作用及机理,主要包括菊粉的微生物发酵、营养、免疫和抗癌作用等。 关键词:菊粉;双歧杆菌;微生物发酵;短链脂肪酸;营养物质代谢中图分类号:Q 539 文献标识码:A AD VANCES IN INUL IN’S P REBIOTIC FUNCTIO N ZHANG Min g -tao 1,2 ,GU Xian -hon g 1,YANG L in 2 (1.I nstit ute o f A ni m al S cience ,CA A S ,Bei j i n g 100094,Chi na ;2.Colle g e o f A ni m al S cience an d Tech nolo gy ,S out h Chi na A g ricult u re U ni versit y ,Guan g z hou 510642,Chi na ) ABSTRACT :The p a p er reviewed recent advances in inulin’s p rebiotic f unction ,which mainl y consisted of microbial fermentation ,nut rition ,res p onse to stimulate immunit y and p rohibit carcino g enesis.At last t he p ros p ect of it s a pp lication in feed indust r y was p ointed out. K e y word :inulin ;bi f i dobacteri u m s p p ;microbial fermentation ;SCFA ;nut rient metabolism 菊粉(inulin )的主要成分是一类结构相似的果聚糖,这类果聚糖是由果糖残基(F )之间以β-2,1-糖苷键连接且末端连有一个葡萄糖残基(G )的直链多糖,结构式是G -1,(2-F -1)n -1,2-F ,简写为GF n (Edelman 等,1968)。此外,菊粉还含有少量另一类果聚糖(inulonose ),即末端没有连G 的果聚糖,结构式是F -1,(2-F -1)n -2,2-F ,简写为 F m (Ernst 等,1995)。菊粉广泛存在于各种植物,菊 芋和菊苣含量最高,鲜重可高达20%(干重80%)。Gibson (1995) 首次提出菊粉是一种原生素 (p rebiotics ),随后许多学者通过对菊粉深入研究都取得了同样结构,还发现它有其它一些生理作用。现在已开发出菊粉系列保健品,但菊粉作为一种原生素应用于饲料中的报道较少。本文主要综述了国外对菊粉的益生素作用及机理方面的研究成果,为菊粉在动物饲料中开发应用提供一些必要的理论依据。 1 菊粉的微生物发酵 1.1 胃、小肠消化 Graham 等(1986)、Nilsson 等(1988)先后发现,猪、小鼠和人不能分泌水解菊粉的β—果糖苷酶,菊粉在胃、小肠里不能被自身酶消化。Nilsson 等(1988)体外试验表明,胃液或其它酸性溶液可水解菊粉,生成果糖。Knudsen 等(1995)、Elle g ard 等 (1996)进行人体内消化试验,发现菊粉能被胃酸水 解成果糖。在胃内酸性条件下菊粉可被水解成果糖,胃内酸度是影响菊粉水解程度的一个重要因素,p H 值越小,水解程度大,反之亦然,菊粉被水解程度约为1%～15%(Nilsson 等,1988)。人和动物胃、小肠里可发酵菊粉的微生物很少,菊粉在胃、小肠不能被微生物利用。可见,菊粉在人和动物胃、小肠里极少被消化。 1.2 大肠微生物发酵 上述试验表明菊粉大部分以完整形式到达大肠,Levrat 等(1991)、Hubert 等(2000)研究发现菊粉主要以完整形式到小鼠盲肠,Elle g ard 等(1996)发现菊粉主要在人的结肠发酵。Nilsson 等(1988)用 含4.7%和9.4%菊粉的日粮分别饲喂小鼠,菊粉在 收稿日期:2002-03-24 基金项目:国家自然科学基金资助项目(30170687) 作者简介:张名涛(1976),男(汉),籍贯湖北,主攻方向饲料资源开发与利用,硕士。 15卷4期动物营养学报 Vol.15,No.4,12～18 2003年12月 AC TA ZOON U TR IM EN TA SIN ICA Dec.2003 文章编号:1006-267X (2003)04-0012-07
高中生物必修1：5.1.2 酶的特性和影响酶活性的因素学案
第2课时酶的特性和影响酶活性的因素学习目标引导 核心素养对接关键术语 1.探究影响酶活性的因素。 2.分析影响酶促反应的因素。 3.分析酶的高效性和专一性。1.科学思维——建立模型：通过 建立温度、pH对酶活性的影响 等数学模型，理解影响的规律和 实质。 2.科学探究——实验思路及设 计：合理设计探究温度、pH对 酶活性影响的实验步骤，规范实 施实验，探究影响的规律。 高效性 专一性 酶的活性 影响因素|预知概念| 一、酶的特性(连线) 答案①—b②—c③—a 二、酶促反应 1.概念由酶催化的化学反应。 2.酶活性在酶促反应中，酶的催化效率。 三、影响酶活性的因素 1.温度 酶促反应速率最高时的温度称为酶促反应的最适温度，低于或高于这一温度都会使反应速率降低。
2.pH 酶表现出最高反应速率时的pH称为酶的最适pH。pH对酶活性的影响是通过改变酶的活性中心等发挥作用的。 3.酶失活的原因 (1)外因：高温、过酸、过碱； (2)内因：空间结构被破坏。 |过程评价| 1.酶具有专一性、高效性，且受温度和pH的影响( √ ) 2.蛋白酶只能催化蛋白质的水解而不能催化淀粉的水解，这一现象体现了酶的专一性( √ ) 3.酶既可以作为催化剂，也可以作为另一个反应的底物( √ ) 4.由于酶在化学反应前后性质和数量没改变，所以酶具有高效性( × ) 5.高温、低温、强碱、强酸都会使酶失活( × ) 6.探究酶的最适温度，需要设置多组实验，相邻两组实验具有一定的温差( √ ) |联想·质疑| ★科学解释：一把钥匙开一把锁，描述了酶具有专一性。 ★科学解释：高温会破坏酶的空间结构，使酶永久丧失催化功能。
参考文献
参考文献 [1]?ngen-Baysal G, Sukan S S, Vassilev N. Production and properties of inulinase from Aspergillus niger[J]. Biotechnology letters, 1994, 16(3): 275-280. [2]Chen H Q, Chen X M, Li Y, et al. Purification and characterisation of exo- and endo-inulinase from Aspergillus ficuum JNSP5-06[J]. Food chemistry, 2009, 115: 1206-1212. [3]Sheng J, Chi Z M, Li J, et al. Inulinase production by the marine yeast Cryptococcus aureus G7a and inulin hydrolysis by the crude inulinase[J]. Process Biochemistry, 2007, 42: 805-811. [4]苏豫梅，李清清，李秉超．不同固定化菊粉酶方法的比较及条件优化[J]．现代食品科 技，2008，24(12)：1296-1299． [5]邓建珍，韦红群，陈燕珍．黑曲霉(Aspergillus niger)产菊粉酶菌株的筛选及培养条件的 研究[J]．生物学杂志，2007，24(6)：62-65． [6]Sergio D G, Gordon G B, Sneha A P, et al. Studies on the physiochemical properties of inulin and inulin oligomers[J]. Food chemistry, 2000, 68: 179-183. [7]Catana R, Ferreira B S, Cabral J M S, et al. Immobilization of inulinase for sucrose hydrolysis[J]. Food chemistry, 2005, 91: 517-520. [8]De G S, Birch G G, Parke S A, et al. Studies on the physiochemical properties of inulin and inulin oligomers[J]. Food chemistry, 2000, 68: 179-183. [9]黄秋婷，黄慧华．酶技术在功能性低聚糖生产中的应用[J]．中国食品添加剂，2005， (4)：72-76． [10]包怡红，生庆海．低聚糖的种类及其应用[J]．粮油食品科技，2002，10(6)：14-17． [11]Skowronek M, Fiedurek J. Inulinase biosynthesis using immobilized mycelium of Aspergillus niger[J]. Enzyme and Microbial Technology, 2006, 38: 162-167. [12]曹泽虹，董玉玮，苗敬芝等．菊粉酶产酶菌株筛选与鉴定[J]．徐州工程学院学报(自 然科学版)，2009，24(3)：6-8． [13]林晨，顾宪红．菊粉酶研究进展及应用[J]．当代畜禽养殖业，2004，(1)：37-39． [14]王静，金征宇．微生物菊粉酶的研究进展[J]．生物技术，2002，12(2)：42-45． [15]周帼萍，沙涛，程立忠等．菊粉酶的研究及应用[J]．食品与发酵工业，2007，27(7)： 54-58． [16]Pessoa J A, Hartmann R, Vitolo M, et al. Recovery of extracellular inulinase by expanded bed adsorption[J]. Journal of Biotechnology, 1996, 51(1) : 89-95.
抗体酶及其应用前景
抗体酶及其应用前景 徐应容，党曦俻,石莹，周烨，顾昱晓 摘要：催化抗体也叫抗体酶，是具有催化活性的免疫球蛋白.由于它兼具抗体的高度选择性和酶的高效催化性，因而催化抗体制备技术的开发预示着可以人为生产适应各种用途的，特别是自然界不存在的高效催化剂，对生物学、化学和医学等多种学科有重要的理论意义和实用价值.综述了催化抗体研究的最新进展，讨论了该领域目前存在的问题，提出了解决这些问题的可能办法。 1．概念介绍： 1.1关于抗体： 当人体（以及其它高等动物）受到外来抗原的刺激时，其免疫系统会根据抗原的特点（抗原表面决定簇）产生特定抗体。一般来说，一种抗原可以刺激产生108种抗体，并且所产生的抗原均具备极高的特异性，即与抗原强烈结合。 1.2关于酶： 首先，酶催化具有两个特征，即高催化效率和高选择性。关于酶的催化机制，已有许多假说，但在众多观点中最有影响的是，鲍林(Pauling) 在1946年用过渡态理论阐明了酶催化的实质，即酶之所以具有催化活力是因为它能特异性结合并稳定化学反应的过渡态(底物激态)，从而降低反应能级。他指出，酶通过某种方式与高能、短寿命的过渡态结合而起催化作用。这个过渡态构型中某些键在形成，另一些键在断裂，存在时间极短，半衰期约为10 ~10 s，实际中极难捕获。 1.3二者对比：
抗体和酶的根本不同在于前者是结合一个基态分子，并且抗原与抗体结合后会发生沉淀，一般条件下不会自动分离，而抗体选择性的结合一个化学反应的过渡态，帮助反应顺利进行，在完成反应后的瞬间与生成物迅速分离 2.背景知识： 1946年，Pauling用过渡态理论阐明了酶催化的实质，后经过Jencks等人的探索，他们发现，过渡态分子难以捕获，而过渡态类似物是能够模拟一个酶催化反应过渡态的结构的稳定物质，于是设想，只要寻找到与反应中决定性步骤的相应酶紧密结合的酶竞争性抑制剂，就等于发现了过渡态类似物；还有一种思路，就是这种类似物也能根据化学反应机制推测设计出来。然后，以过渡态类似物为半抗原，利用哺乳动物的免疫系统，诱导与其互补构象的抗体产生，这种抗体即具有催化活性；接着，Kohler和Milstein于1975年发明了具有历史意义的单克隆技术，使抗体酶的生产成为可能。 1984年Lerner进一步推测：以过渡态类似物作为半抗原，则其诱发出的抗体即与该类似物有着互补的构象，这种抗体与底物结合后，即可诱导底物进入过渡态构象，从而引起催化作用。根据这个猜想Lerner和P．C．Schultz分别领导各自的研究小组独立地证明了：针对羧酸酯水解的过渡态类似物产生的抗体，能催化相应的羧酸酯和碳酸酯的水解反应。1986年美国《Science》杂志同时发表了他们的发现，并将这类具有催化能力的免疫球蛋白称为抗体酶（abzyme）或催化抗体（catalyticantibody）。 3.抗体酶的制备 3.1抗体酶的制备原则 实现抗体向酶转变的关键是抗原能诱导已具有酶活性的抗体。要使抗体具备催化活性即要使其具备酶的特征，为使抗体具有酶的结构，就必须在抗原的结构上进行改造。而抗体设计的原则就是酶的催化机制，故免疫学原理以及过渡态理论是抗体酶设计的主要依据。 酶－底物、抗体－抗原的结合模式是相近的，即均具有高亲和力和空间结构及电荷分布上的互补特性。但上述两种结合对象不同，由于抗体仅仅与低能结构结合，所以通常情况下抗体不具备催化活性。
高中生物(新教材)《酶的特性》导学案+课后练习题
第2课时酶的特性 学习目标核心素养 1.理解酶的高效性和专一性的含义。 2．归纳温度和pH变化对酶活性的影 响，并能分析有关曲线。 3．进一步尝试控制自变量，观察和检 测因变量，体验对照实验和重复实验的 实验方法。 1.科学思维：通过建立温度、pH等对酶 活性的影响的数学模型，理解温度、pH 等对酶活性的影响规律和实质。 2．科学探究：体验探究环境因素影响 酶活性的实验设计思路，规范实验步 骤。 3．社会责任：通过学习酶的作用机理 及特性，能够解释发烧使人食欲减退以 及加酶洗衣粉使用方法等生产生活实 际例子。 1．酶的高效性 (1)含义：酶的催化效率比无机催化剂高许多，大约是无机催化剂的□1107～1013倍。 (2)意义：可以使生命活动更加高效地进行。 2．酶的专一性 (1)无机催化剂催化的化学反应范围比较□2广。例如，酸既能催化□3蛋白质水解，也能催化□4脂肪水解，还能催化□5淀粉水解。 (2)探究淀粉酶对淀粉和蔗糖的水解作用 ①实验原理：淀粉和蔗糖都是□6非还原糖。它们在酶的催化作用下都能水解成还原糖。还原糖能够与□7斐林试剂发生氧化还原反应，生成□8砖红色的氧化亚铜沉淀。 ②目的要求：探究淀粉酶是否只能催化□9特定的化学反应。 ③设计思路：
④实验步骤(思路一)：a.取□12两支洁净的试管，编上号，然后按照下列要求操作 b．轻轻振荡两支试管，使试管内的液体混合均匀，然后将试管的下半部浸 到□1360_℃左右的热水中，保温5 min。 c．取出两支试管，各加入2 mL□14斐林试剂，振荡混匀。 d．将两支试管的下半部放进盛有□15热水的大烧杯中，用酒精灯加热，煮沸1 min。 e．观察两支试管内的溶液颜色变化。 ⑤实验结果：1号试管有砖红色沉淀生成，说明产生了□16还原糖，淀粉□17 有水解；2号试管不出现砖红色沉淀，说明蔗糖□18没有水解。 ⑥实验结论：淀粉酶只催化□19淀粉水解，不能催化□20蔗糖水解，酶具有□21专一性。 (3)酶专一性含义：每一种酶只能催化□22一种或一类化学反应。例：过氧化
菊粉的分子结构具体介绍
菊粉的分子结构具体介绍
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菊粉是植物中储备性多糖，主要来源于植物，已发现有36000多种，包括双子叶植物中的菊科、桔梗科、龙胆科等11个科及单子叶植物中的百合科、禾木科。例如，在菊芋的块茎、天竺牡丹（大理菊）的块根、蓟的根中都含有丰富的菊粉。菊粉分子约由31个β-D-呋喃基本信息 ?中文名称 菊粉 ?英文名 Inulin、Synanthrin ?别称 菊糖或天然果聚糖 ?化学式 C228H382O191 ?分子量 6179.35808000012 ?CAS登录号 9005-80-5 ?EINECS登录号 232-684-3胶体形态 ?存在形式 胶体形态
?存在物质 细胞的原生质中 果糖和1~2个吡喃菊糖残基聚合而成，果糖残基之间能通过β-2，1-键连接 基本简介 菊粉 inulin 贮藏多糖之一。主要见于菊科植物，例如，在菊芋的块茎、天竺牡丹（大理菊）的块根、蓟的根。是以胶体形态含于细胞的原生质中。与淀粉不同，它溶于温水，不呈碘反应。可被酸或菊粉酶（inulase）水解主要生成D-果糖。其结构推断是D-呋喃果糖以β-1，2-键与蔗糖的果糖脱水缩合的聚合度为32—34的多糖。在医药上用于对肾脏的肾小球过滤能力的试验[清除率（clearance）]。 菊粉是一类天然果聚糖的混合物.果聚糖是果糖单元通过(2-1)链联接而成并以葡萄糖单元终止的碳水化合物.通常商品化菊粉中果聚糖的平均聚合度为 10-30，其中含有少量的低聚果糖.几乎所有的植物中都可以发现菊粉的存在，它是除淀粉外植物的另一种能量储存的形式.我们从菊芋植物中提取并精制得到菊粉产品，聚合度从2~60多种果聚糖的混合物，是十分理想的功能性食品配料、同时也是生产低聚果糖、高果糖浆、结晶果糖等产品的良好原料。 相关功效 1、控制血脂 近年来，已证明膳食纤维的功效，它能降低人和动物的血脂水平，使人和小白鼠的血清胆固醇和脂肪(甘油三酸脂)大幅降低，若日服菊粉5—10g，血清脂肪可降低20%以下。Hidaka 等人报道，50—90岁的老年病人，每日摄食8g 短链的膳食纤维，两周后血液中甘油三酸脂和总胆固醇的水平降低。 Yamashita 等人给18名糖尿病人进食8g菊粉两周，总胆固醇减少 7.9%，但HDL—胆固醇没变。而摄食食粮的对照组，上述参数没有变化。Brighenti 等人观察到，12名健康
提高外源基因在巴斯德毕赤酵母中表达量的研究进展
提高外源基因在巴斯德毕赤酵母中表达量的研究进展 肖生科1,2 王磊2 陈毓荃1 (1西北农林科技大学生命科学学院,杨凌 712100;2中国农业科学院生物技术研究所,北京 100081) 摘 要: 巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)表达系统是基因工程研究中广泛使用的真核表达系统,与现有的其它表达系统相比,巴斯德毕赤酵母在表达产物的糖基化修饰、折叠、加工、外分泌及表达量等方面有明显的优势。外源基因在该系统中表达时,由于受基因内部的结构、分泌信号、甲醇诱导的浓度及诱导时间、培养温度、启动子、表达环境的p H值等诸多因素的影响,一些外源蛋白的表达也存在着表达不够稳定、表达量较低,甚至不表达的情况。对影响巴斯德毕赤酵母表达的各种可能因素进行了分析,结合具体实践经验,就如何提高外源基因在巴斯德毕赤酵母中表达量的问题进行了综述。 关键词: 巴斯德毕赤酵母 酵母表达系统 基因表达 The Study on Improving Expression Levels of H eterologous G ene in Pichia pastoris Xiao Shengke1,2 Wang Lei2 Chen Yuquan1 (1College of L if e Sciences,Northwest Sci2Tech U niversity of A gricult ure and Forest ry,Yangli ng 712100; 2Biotechnology Research Instit ute,Chi nese Academy of A gricult ural Sciences,Beiji ng 100081) Abstract: As a eukaryote expression system,Pichia pastoris has been widely used in genetic engineering,which has many merits in the gene expression,protein process and secretion.The gene expression is influenced by a number of factors,such as the structure of gene,secretion signal peptides,methanol concentration,induction phase,temperature, PH,and promoter etc.These factors make some heterologous genes express unstably or express a little.This article ana2 lyzes these factors and reviews how to im prove expression levels of heterologous genes in Pichia pastoris. K ey words: Pichia pastoris Y east expression system G ene expression 动物、植物、微生物作为生物反应器为外源基因的表达提供了理想的环境,是基因工程及生物制药研究和应用的重要内容,也是生命科学研究领域的热点之一[1]。大肠杆菌被誉为是外源蛋白质表达的“工厂”,其具有易操作性,生长速度快,培养条件简单等优势。但是,大肠杆菌是低等的原核生物,不具有真核生物中mRNA翻译后修饰、加工的场所———内质网和高尔基体。虽然许多真核生物基因在大肠杆菌中可以表达,但有些表达的产物缺乏天然的生物活性或结构。哺乳类细胞、昆虫细胞表达系统虽然能够表达结构复杂的真核细胞蛋白,但操作复杂,表达水平低,产业化生产造价昂贵,不易普遍推广使用[2]。酵母是单细胞低等真核生物,它既具有原核生物易于培养、繁殖快、便于基因工程操作和高密度发酵等特性,同时又具有真核生物基因产物正确折叠所需的细胞内环境和糖链加工系统,还能分泌外源蛋白到培养液中,利于纯化[3]。 1 利用巴斯德毕赤酵母表达外源基因的优缺点 酿酒酵母(S.cerevisiae)是首先被用来作为外源基因表达的宿主菌,然而其表达重组蛋白有一定的局限性,使其产业化应用受到了限制[1]。出芽酵母(Kl uyverom yces lactis)表达外源基因时与酿酒酵母相似,但表达量偏低,也不利于推广应用和规模化生产。 巴斯德毕赤酵母(Pichia pastoris)是甲基营养型酵母,其乙醇氧化酶启动子(AOX)已被分离、克隆,这种酵母已经发展成为外源蛋白表达非常成功的宿主[4]。人们已在巴斯德毕赤酵母中已成功表达了多种外源蛋白,如IGF21和人血清蛋白已通过临 生物技术通报 ?综述与专论? B IO TECHNOL O G Y BULL ETIN 2004年第2期