《生物技术概论》4酶工程
《生物技术概论》课程大纲
《生物技术概论》课程大纲课程代码：课程学分：2课程总学时：28适用专业：生物科学一、课程概述（一）课程的性质：生物技术概论是由一门多学科综合而成的边缘学科，包括了微生物学、生物化学、细胞生物学、免疫学和育种技术等几乎所有与生命科学有关的学科，特别是现代分子生物学的最新理论成就更是生物技术发展的基础。
本课程为农学专业本科学生开设的专业基础课，为后续专业课程学习打下基础。
（二）设计理念与开发思路：本课程的主要任务是：使学生熟悉生物技术的基本原理、技术和方法，了解生物技术在农业、食品、人类健康、能源及环境诸方面的作用和成果，认识生物技术对人类社会生活产生的深刻影响，进一步了解国内外生物技术发明创新保护与生物安全性政策微生物学是生物科学专业的主干课，是生物科学专业学生必须具备的基础知识。
二、课程目标通过本课程的学习，应使学生达到下列基本要求：1．认识生物技术的概念、种类及其对经济社会发展的影响；2．熟悉生物技术五大工程的原理、技术和方法；3．了解生物技术在农业及其它领域的应用和成果；4．了解国内外生物技术发明创新保护与生物安全性政策法规。
三、课程内容与要求（一）生物技术总论生物技术的含义、特点和特征；生物技术的发展史；生物技术各项技术的概念及其相互关系；生物技术的应用领域及其对人类社会发展的影响。
本章重点：生物技术的含义、特点和特征（六高特征），生物技术各项技术的概念，生物技术在社会、经济和人类生活中的重要性。
本章难点：生物技术各项技术之间的相互关系。
教学要求：通过课堂讲授，使学生理解生物技术的含义，明确生物技术的特点和特征，识记生物技术所包含的五大工程概念，了解生物技术包含的各工程之间的相互关系，进而使学生明确本课程学习的目的和重要性。
思考题：1．概念识记：生物技术基因工程细胞工程发酵工程酶工程蛋白质工程2．什么是生物技术，它包括哪些基本的内容?它对人类社会将产生怎么样的影响?3．现代生物技术作为一项高技术具有的“六高”特征是什么?4．为什么说生物技术是一门综合性学科，它与其他学科有什么关系?5．简要说明生物技术的发展史以及现代生物技术与传统生物技术的联系和区别。
酶工程
名词解释1. 酶工程:又叫酶技术,是酶制剂的大规模生产和应用的技术。
2.自杀性底物:底物经过酶的催化后其潜在的反应基团暴露,再作用于酶而成为酶的不可逆抑制剂,这种底物叫自杀性底物??3.别构酶;调节物与酶分子的调节中心结合后,引起酶分子的构象发生变化,从而改变催化中心对底物的亲和力,这种影响被称为别构效应,具有别构效应的酶叫别构酶4.诱导酶:有些酶在通常的情况下不合成或很少合成,当加入诱导物后就会大量合成,这样的酶叫诱导酶5.Mol 催化活性:表示在单位时间内,酶分子中每个活性中心转换的分子数目6. 离子交换层析9比活力11葡萄糖效应13产酶动力学15双向凝胶电泳20固定化细胞21酶化学修饰1．酶的转换数：酶的转换数Kp。
又称为摩尔催化活性，是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。
2．酶的催化周期：酶进行一次催化所用的时间。
3．固定化酶的比活力：指每克干固定化酶所具有的6活力单位数，它是酶制剂纯度的一个指标。
4．抗体酶：又称催化行抗体。
是一类具有生物催化功能的抗体分子。
抗体是由抗原诱导产生的抗原特异结构免疫球蛋白，要使机体具有生物催化功能，只要在抗体的可变区赋予酶的催化特性，以及酶的高效催化能力。
是通过人工设计采用现代生物技术而获得的一类新的生物催化剂，有些是自然界原本不存在的。
5．端粒酶：是一种核酸核蛋白，包含蛋白质和RNA两种基本成分。
其RNA组分包含有构建端粒的重复序列的核苷酸摸板序列，在合成端粒的过程中，端粒酶以其本身的RNA组分为摸板把端粒的重复序列加到染色体DNA的末端上，使端粒延长。
6．核酶：核酸类酶。
为一类具有生物催化功能的核糖核酸分子。
它可以催化本身RNA剪切或剪接作用，还可以催化其他RNA，DNA多糖，酯类等分子进行反应。
7．KS分段盐析：指在一定温度和PH值条件下，通过改变离子强度使不同的酶和蛋白质分离的方法。
8．B分段盐析：指在盐和离子强度条件下，通过改变温度和PH使不同的酶或蛋白质分离的方法。
生物技术概论_酶工程
理法、结合法、交联法和热处理法等。
适合细胞
1、 吸附法 多孔性固体吸附剂有吸附能力（为什么）？
常用物理吸附剂：活性炭、氧化铝、硅藻 土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅胶等。 特点：操作简便，条件温和，但结合力较 弱，使用受到限制。
2、结合法
指通过选择适宜的载体，使之与酶以共价键或 离子键的形式结合在一起而被固定化的方法。 根据成键的不同，分为离子结合法和共价结合 法。 特点：结合很牢固，酶不会脱落，较长时间使 用，但操作复杂，可能对酶活有影响。
如何使辅助因子不脱落？
（3） 产物的除去
如何解除酶反应中常存在的产物抑制作用？
（4） 相扩散的促进 如何提高酶对水不溶性底物作用机会和固定化 酶反应中的物质传递？ （5） 多酶反应的实现 如何满足不同酶的不同条件要求？
二、常见酶反应器的特点与类型
1、 酶反应器的类型概述
按几何形状和结构来分，可分为罐型、管型、膜 或片型几种。
（一）细胞破碎 1、机械破碎法
机械捣碎法：旋转剪切力
研磨法：研磨剪切力（常加助磨剂）
匀浆法：相对运动剪切力
2、物理破碎法
（1） 温度差破碎法：
适合于处理脆壁细胞如G—的破碎。 适合于膜结合酶的细胞。
其能量质点作用于膜上某点而产生空穴。效果 与多因素有关。
（2） 压力差破碎法：
（3） 超声波破碎法：
（三） 酶的保存
保护要有利于维护酶的天然构象的稳定。 （尤其时在使用过程中） 保存要注意： 温度 缓冲液 酶浓度及纯度
第三节 酶分子的改造
一、酶分子修饰
二、酶的蛋白质工程
三、生物酶的人工模拟
酶工程复习要点
1、酶的催化作用特点：具有专一性，催化效率高和反应条件温和等显著特点。
2、酶研究的两个方向：理论研究方向和应用研究方向。
理论研究方向：酶的理化性质、催化性质、催化机制等。
应用研究：促进了酶工程的形成。
3、酶工程的定义：利用酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器，借助于酶的催化作用，通过工程学手段生产产品或提供社会服务的科学体系。
4、酶工程的应用范围：①对生物资源中天然酶的开发和生产②自然酶的分离纯化与鉴定技术③酶的固定化技术④酶反应器的研制与应用⑤与其它生物技术领域的交叉与渗透。
5、酶工程的组成：①酶的发酵生产②酶的分离纯化③酶分子修饰④酶和细胞固定化⑤酶反应器和酶的应用等方面。
6、酶工程的主要任务：通过预先设计，经过人工操作控制而获得大量所需的酶，并通过各种方法使酶发挥其最大的催化功能。
8、酶的分类：第1类，氧化还原酶；第2类，转移酶；第3类，水解酶；第4类，裂合酶；第5类，异构酶；第6类，合成酶；第7类，核酸类酶。
9、酶的作用机制：酶的催化机理可能与几种因素有关：酶与底物结合时，两者构象的改变使它们互相契合，底物分子适当地向酶分子活性中心靠近，并且趋向于酶的催化部位，使活性中心这一局部地区额底物浓度大大增高，并使底物分子发生扭曲，易于断裂。
在另一些情况中，可能还有一些其他的因素使酶反应速度稍有一些提高，如酶与底物形成有一定稳定度的过渡态中间物——共价的ES中间物，这种ES中间物又可迅速地分解成产物，又如酶活性中心的质子供体和质子受体对底物分子进行了广义的酸碱催化等。
10、酶的催化能力：酶仅能改变化学反应的速度，并不不能改变化学反应的平衡点。
酶本身在反应前后也不发生变化例如肽键遇水自发地进行水解的反应极为缓慢，当有蛋白酶存在时，这个反应则进行得十分迅速，可降低反应的活化能。
在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物(S)分子的平均能量水平较低为“初态”，在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为活化能，使这些分子进入“过渡态”，这时就能形成或打破一些化学键，形成新的物质——产物（P）。
生物技术概论
生物技术概论》复习题及参考答案一、名词解释1.生物技术(biotechnology)：有时也称为生物工程(bioengineering),是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，利用生物得体或其体系或它们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。
2.基因工程(geneenginerring)：是指在基因水平上的操作并改变生物遗传特性的技术。
即按照人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因(DNA分子)在体外构建成杂种DNA 分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录和表达的操作，也称DNA重组技术。
3.细胞工程(cellengineering)：是指在细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种的目的，加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质的技术。
4.酶工程(enzymeengineering)：是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的技术。
5.发酵工程(fermentationengineering)：是指利用包括工程微生物在内的某些微生物或动、植物细胞及其特定功能，通过现代工程技术手段(主要是发酵罐或生物反应品的自动化、高效化、功能多样化、大型化)生产各种特定的有用物质；或把微生物直接用于某些工业化生产的一种技术。
由于发酵多与微生物密切联系在一起，所以又称之为微生物工程或微生物发酵工程。
6.生物反应器(bioreactor)：主要包括微生物反应器、植物细胞培养反应器，动物细胞培养反应器以及新发展起来的有活体生物反应器之称的转基因植物生物反应器，转基因动物生物反应器等。
7.转基因动物：是指在基因组中稳定地整合有导入的外源基因的动物。
&转基因植物：是指通过体外重组DNA技术将外源基因转入到植物细胞或组织，从而获得新遗传特性的再生植物。
酶工程名词解释
酶工程名词解释
一、酶工程
酶工程是以酶为有效的生物催化剂，设计、构建、运用和优化不同的复合体（如多肽、蛋白质、核酸、抗原或抗体）在生命过程中进行酶反应的研究和应用。
它涉及技术有基因工程、蛋白质工程、分子生物学以及分子生物计算等。
酶工程主要用于增强活性及特性，修饰活性中心位点，调整热稳定性，改介质和改变温度等来改善反应的速率、生物效率、稳定性以及产物的生产效率。
酶工程是一种创新的可持续发展的生物技术方法，可有效地改进和提高酶的功能，提高活性，改进反应条件以及提高应用性能。
二、酶
酶是一种特殊的蛋白质，它以酶基因的形式存在于细胞中，在体内发生化学反应可以催化，并以消除不必要的化学反应而达到一定目的。
酶有许多作用，比如可以分解有机分子、形成新的分子或改变分子结构，改变酶结构调节性质和功能，可以促进重要化学反应的进行，维持细胞代谢的正常发挥作用，可以帮助细胞适应外界环境变化，抑制和抗毒素的作用。
三、酶的催化机理
酶的催化机理是指酶通过把化学反应的活性中心结合到自身的
活性中心，形成一个活性复合物，使反应次序从量子化学反应的一步
反应，变成现代酶催化反应的多步复杂反应，从而提高反应速率和效率。
酶催化反应的催化机理可分为几个步骤：
1. 抑制反应体：酶将会抑制原始反应体，从而降低反应的活化能；
2. 促进反应发生：酶通过质点，可以促进反应物间的作用力和配位作用力，从而促进反应的发生；
3. 选择性反应：酶可以选择性地使反应物与活性中心结合，从而确保反应发生的选择性；
4. 调节反应进程：酶还可以调节反应的进程，防止反应的不必要产生，保证反应发生的稳定性。
第四章 酶工程
化学酶工程
也称初级酶工程，指自然酶、化学修饰酶、固定 化酶以及人工合成酶的研究和应用。 （1）自然酶：由生物材料中分离出来的酶制成的 酶制剂。价格低，生产方式简单；应用方便，不需辅 因子参加；产品种类少，应用范围窄。 （2）化学修饰酶：通过酶分子的化学修饰达到改 性变构的目的。主要用于酶学研究和疾病治疗。
化学结合法
（1）共价结合法：将载体有关基团活化、与酶分 子上的功能团发生化学反应形成共价键的一种固定化 方法；与载体结合的酶功能团有α或ε-NH2，α、β 或γ-羧基，巯基，咪唑基，酚基等，但参与共价结 合的氨基酸残基应当是酶催化活性的非必需基团，否 则可能会导致固定后酶活力完全丧失；
（ 2 ）共价交联法 ：通过双功能或多功能试剂 （交联剂），在酶分子之间或酶分子与微生物细胞 之间形成共价键的连接方法； 常用的交联剂有戊二 醛、异氰酸酯、顺丁烯二酸酐和乙烯共聚物等；
等电点沉淀法
利用蛋白质在等电点时溶解度最低，以及不同 的蛋白质具有不同的等电点这一特性，对酶进行分 离纯化的方法。经常与盐析沉淀、有机溶剂沉淀等 方法一起使用，使其沉淀完全。
有机溶剂沉淀法
利用酶在有机溶剂中溶解度不同而使其分离。 常用有机溶剂：乙醇、丙酮、异丙酮等。
（二）根据酶分子大小和形状不同的方法
酶反应器是完成酶促反应的装臵，研究内容包括 酶反应器的类型、特性；酶反应器的设计、制造及选 择等。
二、酶的生产与分离纯化技术
生物技术概论复习题及答案南开大学生物技术概论扩展内容
在西方，苏美尔人和巴比伦人在公元前6000年就已开头啤复习思考题第一章1.现代生物技术是一项高技术，它具有高技术的“六高”特征是指哪“六高”？答：高效益、高智力、高投入、高竞争、高风险、高势能。
2.什么是生物技术，它包括哪些根本的内容？它对人类社会将产生怎么样的影响？答：生物技术，也称生物工程，是指人们以现代生命科学为根底，结合其他根底学科的科学原理，承受先进的工程技术手段，依据预先的设计改造生物体或加工生物原料，为人类生产出所需产品或到达某种目的。
生物工程主要包括基因工程、细胞工程、酶工程、发酵工程和蛋白质工程。
每一次重大的科学觉察和科技创，都使人们对客观世界的生疏产生一次飞跃；每一次技术革命浪潮的兴起，都使人们改造自然的力量和推动社会进展的力气提高到一个的水平。
生物技术的进展也不例外，它的进展越来越深刻地影响着世界经济、军事和社会进展的进程。
3.为什么说生物技术是一门综合性的学科，它与其他学科有什么关系？答：由于生物技术涉及到很多个方面，有医学、林农业、食品、环境、能源、化学品等等，不仅仅是局限于生物这一方面，例如争辩使用到高科技电子设备，两者必需结合才能进展争辩。
生物分子学也被运用到计算机的研发中去。
4.简要说明生物技术的进展史以及现代生物技术与传统生物技术的关系。
答：传统生物技术诞生较早。
在石器时代后期，我国人民就会利用谷物造酒，这是最早的发酵技术。
在公元前221 年周代后期，我国人民就能制作豆腐、酱和醋，并始终沿用至今。
公元10 世纪，我国就有了预防灭花的活疫苗。
到了明代，就已经广泛地种植痘苗以预防天花。
16 世纪，我国的医生已经知道被疯狗咬伤可传播狂犬病。
酒发酵。
埃及人则在公元前4000年就开头制作面包。
cosmid 而现代生物技术是以20 世纪70 年月DNA 重组技术的建立为标志的。
1944 年Avery 等说明DNA 是遗传信息的携带者。
1953 年Watson 和Crick 提出了DNA 的双螺旋构造模型说明白DNA 的半保存复制模式，从而开拓了分子生物学争辩的纪元。
酶工程名词解释
名词解释：酶（enzyme)是生物体活细胞产生的、具有催化反应功能的蛋白质。
酶工程：是一项利用酶、含酶细胞器或细胞（微生物、植物、动物）作为生物催化剂来完成重要化学反应，并将相应底物转化成有用物质的应用型生物高新技术。
酶活力：是指酶催化一定化学反应的能力，其大小可用在一定条件下酶催化某一化学反应的反应速度来表示。
（单位时间底物减少或产物增加）一个酶单位（active unit, U，I.U）为在确定的最适反应条件下，每分钟催化1 mol(微摩尔）底物变化所需要的酶量。
（国际酶委员会规定）同工酶：同工酶（isozyme，isoenzyme）广义是指生物体内催化相同反应而分子结构不同的酶。
按照国际生化联合会（IUB）所属生化命名委员会的建议，则只把其中因编码基因不同而产生的多种分子结构的酶称为同工酶。
异构酶：异构酶亦称异构化酶,是催化生成异构体反应的酶之总称，催化一种同分异构体转变为另一种同分异构体的酶米氏方程米氏常数Km反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度酶的定位突变（site-directed mutagenesis）是根据酶的结构、功能和作用机制的信息，在基因水平上精确改变酶分子中的氨基酸残基，对酶的性质和其催化特性进行改造，产生符合特定需要的酶。
人为地创造特殊的进化条件，模拟自然进化机制，在体外对基因进行随机突变，从一个或多个已经存在的亲本酶（天然的或者人为获得的）出发，经过基因的突变和重组，构建一个人工突变酶库，通过一定的筛选或选择方法最终获得预先期望的具有某些特性的进化酶的分子进化技术称为体外定向进化。
定向进化＝随机突变＋选择融合酶：主要指将两个或多个酶分子组合在一起的融合蛋白氧化还原酶 Oxidoreductase转移酶 Transferase水解酶 hydrolase 裂合酶 Lyase异构酶Isomerase合成酶 Ligase or Synthetase在特定条件下（温度可采用25℃或其它选用的温度，pH等条件均采用最适条件），每1 min 催化1 μmol 的底物转化为产物的酶量定义为1 个酶活力单位。
(完整word版)生物技术概论
《生物技术概论》复习题及参考答案一、名词解释1. 生物技术（biotechnology）：有时也称为生物工程（bioengineering），是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，利用生物得体或其体系或它们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的、综合性的学科。
2．基因工程（gene enginerring）：是指在基因水平上的操作并改变生物遗传特性的技术。
即按照人们的需要，用类似工程设计的方法将不同来源的基因（DNA分子）在体外构建成杂种DNA分子，然后导入受体细胞，并在受体细胞内复制、转录和表达的操作，也称DNA重组技术。
3．细胞工程（cell engineering）：是指在细胞为基本单位，在体外条件下进行培养、繁殖或人为地使细胞某些生物学特性按人们的意愿发生改变，从而达到改良生物品种和创造新品种的目的，加速繁育动植物个体，或获得某种有用物质的技术。
4．酶工程（enzyme engineering）：是利用酶、细胞器或细胞所具有的特异催化功能或对酶进行修饰改造，并借助生物反应器和工艺过程来生产人类所需产品的技术。
5．发酵工程（fermentation engineering）：是指利用包括工程微生物在内的某些微生物或动、植物细胞及其特定功能，通过现代工程技术手段（主要是发酵罐或生物反应品的自动化、高效化、功能多样化、大型化）生产各种特定的有用物质；或把微生物直接用于某些工业化生产的一种技术。
由于发酵多与微生物密切联系在一起，所以又称之为微生物工程或微生物发酵工程。
6. 生物反应器（bioreactor）：主要包括微生物反应器、植物细胞培养反应器，动物细胞培养反应器以及新发展起来的有活体生物反应器之称的转基因植物生物反应器，转基因动物生物反应器等。
7. 转基因动物：是指在基因组中稳定地整合有导入的外源基因的动物。
8. 转基因植物：是指通过体外重组DNA技术将外源基因转入到植物细胞或组织，从而获得新遗传特性的再生植物。
现代生物技术概论
现代生物技术概论作业名词解释：1.酶工程:是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学。
从应用目的出发研究酶，在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质，将相应原料转化成有用的物质。
2. 分批发酵:是指在一个密闭系统内投入有限数量的营养物质后，接入少量的微生物菌种进行培养，使微生物生长繁殖，在特定的条件下只完成一个生长周期的微生物培养方法。
3. 细胞工程:是指应用细胞生物学和分子生物学的原理和方法，通过细胞水平或细胞器水平上的操作，按人们的意愿来改变细胞内的遗传物质或获得细胞产品的一门综合科学技术。
4. 单克隆抗体:将产生抗体的淋巴细胞与肿瘤细胞融合所形成的称为单克隆抗体。
5.细胞融合:细胞融合（cell fusion）又称细胞杂交（cell hybridization），是指两个或两个以上的细胞融合形成一个细胞的过程6.原代培养:是指直接从有机体获得的组织或将其分散成细胞后开始的培养。
7.核移植：利用显微操作技术将细胞核与细胞质分离，然后再将不同来源的核与质重组，形成杂种细胞。
8. 生物技术：生物技术（biotechnology），也称生物工程(bioengineering)，是指人们以现代生命科学为基础，结合先进的工程技术手段和其他基础学科的科学原理，利用生物体或其体系或他们的衍生物来制造人类所需要的各种产品或达到某种目的的一门新兴的综合性的学科。
9.PCR：聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, PCR），也称为DNA扩增，PCR技术的原理并不复杂，实质为体内DNA复制的体外模拟。
当双链DNA变性为单链后，DNA聚合酶以单链DNA为模板，并利用反应混合物的四种dNTPs，以与模板互补的核苷酸为引物，合成新生的DNA互补链。
10.cDNA文库：某种生物基因组转录的全部mRNA经反转录产生的各种cNDA片段分别与克隆载体重组，贮存在一种受体菌克隆子群体之中，这样的群体称为cDNA文库。
酶工程——名词解释
酶工程—名词解释1.酶：生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。
2.酶工程：是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学。
从应用目的出发研究酶，在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质，将相应原料转化成有用的物质。
3.单体酶（monomeric enzyme）：由一条多肽链组成，如溶菌酶；由多条肽链组成，肽链间二硫键相连构成一整体。
4.寡聚酶（oligomeric enzyme）：由两个或两个以上的亚基组成的酶。
5.多酶复合体（multienzyme complex）：由几种酶非共价键彼此嵌合而成。
6.催化转换数：每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。
7.酶活力(酶活性)：指酶催化一定化学反应的能力。
8.酶活力的大小：一定条件下所催化的某一化学反应的反应速度，9.酶反应速度：单位时间内底物的减少量或产物的增加量。
10.酶的活力单位（U，activity unit）：酶活力的大小及酶含量的多少。
11.酶单位：在一定条件下，一定时间内将一定量的底物转化为产物所需要的酶量。
这样酶的含量可以用每克酶制剂或每毫升酶制剂含有多少酶单位来表示（U/g或U/ml）。
12.Katal（Kat）单位：一个katal单位是指在最适反应条件下，1秒钟催化1moL底物转化为产物所需要的酶量。
13.酶的比活力（specific activity）：代表酶的纯度，比活力用每mg蛋白质所含有的酶活力单位数表示。
对同一种酶比活力愈大，纯度愈高。
14.酶的转换数：以一定条件下每秒钟每个酶分子转换底物的分子数来表示酶的催化效率。
15.酶动力学：是研究酶促反应的速度以及影响此速度的各种因素的科学。
16.抑制剂:任何分子直接作用于酶使他的催化速度降低即称为~。
17.不可逆抑制作用：抑制剂与酶的必需基团以共价键结合而引起酶活性丧失，不能用透析，超滤或凝胶过滤等物理方法去除抑制剂而使酶复活。
18.可逆抑制作用：抑制剂与酶以非共价键结合而引起酶活性的降低或丧失，能用物理的方法除去抑制剂而使酶复活。
生物技术概论之酶工程
医学ppt
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酶的活性部位只有在酶蛋白保持一定的空间构象时才 能存在并发挥其催化功能。
酶的其它部分分为： A. 有些去除一段肽链，酶活性不受影响 B. 有些对维持酶的空间构象、保护酶的活性部位、保护 酶的催化能力方面非常重要。
医学ppt
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3.酶的催化特性 酶是一种催化剂，可以加快反应速度但不改变平衡点
CHO O
HO
CH 2O P OH
OH
H3C
N
（PLP）
医学ppt
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2、酶的结构与催化功能 1.酶的催化功能是由酶蛋白的分子结构，特别是由酶的特 殊的空间构象决定的。
⒉酶的活性部位：
酶的活性部位（活性中心）是酶蛋白分子中直接与底物结 合，进行催化反应的部位，是由相关酶对底物结合和催化 的氨基酸残基在空间上组成一个与酶显示活性直接相关的 区域。
医学ppt
具有以下催化特性：
（1）酶的催化反应条件温和。一般在常压和较低的温度下即可发生 酶催化反应。
（2）酶的催化效率高。酶比一般化学催化剂要高得多。
2 H 2 O 2
2 H 2 O + O 2
Fe作催化剂，0℃时1克分子铁10-5mol H2O2 /秒
H2O2酶作催化剂，0℃时1克分子酶105 H2O2 /秒，高1010倍 （3）酶的催化具有专一性。
酶一般不能通过半透膜，酶是两性电解质，酶能够被
蛋白酶水解，失活条件与蛋白质相同，结构分析与蛋白质
相同。
组成： 单 双
成 成
分 分
酶 酶
（ 酶 全蛋 酶 白 辅 ）酶
单成分酶的组成成分只有酶蛋白，而全酶含有酶蛋白
和辅助因子，两者必须结合组成复合物才能有催化活性
《生物技术概论》教学大纲(精)
《生物技术概论》教学大纲一，简介本课程以宋思扬主编《生物技术概论》为教程，用通俗易懂的方式介绍各项生物技术的基本原理和基本知识，是非生物学专业的本科生能够了解生物技术基本知识框架，促进其他学科的本科生对生物技术的关注，促进化学，物理，数学，地理等专业学生从事与生物技术相关的工作，促进文科有关专业的学生了解生物技术的基本知识，了解生物学对社会，文化，道德，伦理等的影响。
二，主要参考书：⒈宋思扬，楼士林，《生物技术概论》，1999，北京，科学出版社⒉马大龙，《生物技术制药》，2001，北京，科学出版社⒊莽克强，《农业生物工程》，1998，北京，化学工业出版社⒋翟礼嘉，顾红雅，胡苹等，《现代生物技术概论》，1998，北京，高等教育出版社三，主要内容：第一章生物技术总论（2学时）1．1 生物技术的含义1．2 生物技术发展简史1．3 生物技术对经济社会发展的影响第二章基因工程（6学时）2．1 核酸的1核酸的结构和功能2．2 基因工程工具酶2．3 基因克隆载体2．4 目的基因2．5 目的基因导入受提细胞2．6 克隆的筛选2．7 基因工程进展隆的7基因工程进展第三章细胞工程（4学时）3．1 细胞工程的基本知识3．2 植物细胞工程3．3 动物细胞工程3．4 微生物细胞工程第四章发酵工程（5学时）4．1 发酵工程基本知识4．2 发酵过程的工艺控制4．3 发酵设备概述4．4发酵产物的加工4．5发酵工业概况第五章酶工程（5学时）5．1 酶的基本知识5．2 酶的发酵生产和分离纯化5．3酶分子的改造5．4酶和细胞的固定化第六章生物技术与农业（3学时）6．1 植物生物技术6．2 动物生物技术第七章生物技术与食品7．1 生物技术与食品加工7．2 生物技术与食品检验第八章生物技术与医疗（5学时）8．1 生物技术与疫苗8．2 生物技术与疾病诊断8．3生物技术与生物制药8．4基因治疗8．5人类基因组计划第九章生物技术与能源（2学时）9．1 微生物与石油开发9．2 生物技术与新能源第十章生物技术与环境（4学时）10．1 生物技术与污水处理大气净化10．2 基因工程与污染治理10．3 生物技术与环境监测10．4 生物技术的安全性及对社会的影响共计36学时四，任课教师简介：杨建雄，男，1954年生，生命科学学院生化与分子生物学专业教授，高校教龄23年，多年承担本科生《生物化学与分子生物学》，《营养与食品卫生学》，《食品生物化学》等课程，研究生《生物化学与分子生物学技术》，《高级生物化学》等课程，出版的著作有：《生物化学简明教程》（高等教育出版社，1999），《生物化学与分子生物学实验技术教程》（科学出版社，2002），《人体营养与食品卫生》（陕西教育出版社，1992），曾任教育部生物化学与分子生物学教学指导组成员，生命科学学院副院长，现任陕西省生物化学学会常务理事，校教学指导委员会委员，生科院教学直到委员会委员，生物化学与分子生物学教研室主任。
生物技术概论讲解
⽣物技术概论讲解《⽣物技术概论》复习重点⼀、名词解释1．⽣物技术（biotechnology）⽣物技术（biotechnology），也称⽣物⼯程(bioengineering)，是指⼈们以现代⽣命科学为基础，结合先进的⼯程技术⼿段和其他基础学科的科学原理，利⽤⽣物体或其体系或他们的衍⽣物来制造⼈类所需要的各种产品或达到某种⽬的的⼀门新兴的综合性的学科。
2．细胞⼯程细胞⼯程是指应⽤细胞⽣物学和分⼦⽣物学的⽅法，通过类似于⼯程学的步骤，在细胞整体⽔平或细胞器⽔平上，按照⼈们的意愿来改变细胞内的遗传物质以获得新型⽣物或⼀定细胞产品的⼀门综合性科学技术。
3.载体分⼦克隆载体是⼀类可供外源DNA插⼊并携带重组DNA分⼦进⼊适当宿主细胞的DNA分⼦。
4.培养基培养基是提供微⽣物⽣长繁殖和⽣物合成各种代谢产物所需要的、按⼀定⽐例配制的多种营养物质的混合物。
5.基因⽂库将⼤分⼦量的染⾊体组DNA分⼦经酶切形成⼤⼩合适的DNA⽚段群，或是经过反转录合成不同⼤⼩适合于基因克隆的cDNA分⼦群体，连接到载体分⼦上，转⼊受体细胞后得到的克隆的集合体，叫基因⽂库。
6. DNA 变性与复性变性：在⾼温及强碱条件下，双链DNA分⼦氢键断裂，两条链完全分离，形成单链DNA分⼦复性：降低温度、pH及增加盐浓度可使变性的DNA分⼦重新形成天然的DNA7.重叠基因随着DNA核苷酸序列测定技术的发展，⼈们已经在⼀些噬菌体和动物病毒中发现，不同核苷酸序列是彼此重叠的，称这样的两个基因为重叠基因（overlapping genes）,或嵌套基因（nest gene）8.植物组织培养是指从有机体内取出组织或细胞，在体外进⾏培养，使之⽣存或⽣长成组织。
9.限制性内切酶限制性内切酶是⼀类能够识别双链DNA分⼦中的某种核苷酸序列，并由此切割DNA双链结构的核酸内切酶。
10.断裂基因在基因编码序列中有与氨基酸编码⽆关的DNA间隔序列，使⼀个基因分隔成不连续的若⼲区段11.多克隆位点DNA载体序列上⼈⼯合成的⼀段序列，含有多个限制内切酶识别位点。
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第三节 酶的分离纯化
三、酶制剂的保存
（一）温度 （二）缓冲液 （三）氧化/还原
（四）蛋白质的浓度及纯度
第四节 酶分子的改造
一、酶分子修饰
酶分子修饰是指通过各种方法使酶分子结构发 生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的 技术。 主要包括金属离子置换修饰、大分子结合修饰、 侧链基团修饰、肽链有限水解修饰、核苷酸链 有限水解修饰、氨基酸置换修饰和酶分子物理 修饰等。
第四节 酶分子的改造
一、酶分子修饰
酶分子修饰是指通过各种方法使酶分子结构发 生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的 技术。 主要包括金属离子置换修饰、大分子结合修饰、 侧链基团修饰、肽链有限水解修饰、核苷酸链 有限水解修饰、氨基酸置换修饰和酶分子物理 修饰等。
第四节 酶分子的改造
一、酶分子修饰
（一）金属离子置换修饰 （二）大分子结合修饰 （三）侧链基团修饰
（四）侧链水解修饰
第四节 酶分子的改造
二、酶的蛋白质工程
酶的蛋白质工程是在基因工程的基础上发展起 来的，酶的蛋白质工程致力于天然蛋白质的改 造，制备各种定做的蛋白质。
第四节 酶分子的改造
三、生物酶的人工模拟
人工合成酶：在结构上具有两个特殊部位：底 物结合位点、催化位点。 固氮酶的模拟、过氧化氢酶、生物印迹技术 抗体酶：本质上是免疫球蛋白，在其易变区域 赋予了酶的活性。抗体酶具有较高的活性，其 催化效率远比模拟酶高。
第七节 生物传感器
一、生物传感器的原理
生物传感器是使用固定化的生物分子结合换能 器，用来侦测生物体内或生物体外的环境化学 物质或与之起特异性交互作用后产生响应的一 种装置。
第七节 生物传感器
一、生物传感器的原理
工作原理：待测物质经扩散作用进入固定化生 物敏感层，经分子识别，发生生物化学反应， 产生的信息继而被相应的化学或物理换能器转 化为可定量和可处理的电信号，再经仪表的放 大和输出，便可获得待测物的相关数据信息。
一、酶及酶工程的概念
2．酶的特性 （1）酶催化作用的专一性强 （2）酶催化作用的效率高
（3）酶催化作用的条件温和
3．酶的分类和命名
第一节 酶工程概述
一、酶及酶工程的概念
（二）酶工程 狭义：是指在一定的生物反应器中，利用酶的 催化作用，将相应的原料转化成有用物质的技 术
（九）结晶 结晶是溶质以晶体形式从溶液中析出的过程。 酶的结晶是酶分离纯化的一种手段。酶在结晶 之前，酶液必须经过纯化达到一定纯度和浓度。
第三节 酶的分离纯化
一、酶制剂生产的基本过程
（十）干燥 干燥是将固体、半固体或浓缩液中的水分或其 他溶剂除去一部分，以获得含水分较少的固体 物质的过程。物质经过干燥后，可以提高酶的 稳定性，利于产品保存、运输和使用。常用的 干燥方法有真空干燥、冷冻干燥、喷雾干燥、 气流干燥和吸附干燥等。
2.通气和搅拌
在发酵过程中必须不断供给氧，一般通过供给 无菌空气来实现；
第二节 酶的发酵生产
三、微生物酶的发酵生产
（二）发酵方法 3. pH值的控制 细菌和放线菌的生长最适pH值为6.5～8.0；霉 菌和酵母的生长最适pH值为4～6；植物细胞的 生长最适pH值为5～6。
第二节 酶的发酵生产
第二节 酶的发酵生产
三、微生物酶的发酵生产
（一）菌种活化与扩大培养 应用于生产时，保藏菌种必须接种于新鲜的斜面培养 基或液体培养基，在合适的条件下培养一定时间，以 恢复菌种的活力，称之为菌种活化。 活化的菌种经过种子罐扩大培养后得到的菌种称一级 菌种，可用作发酵罐大规模生产；如果生产规模非常 大，还需将菌种再扩大培养一次，称为二级菌种。
一、酶制剂生产的基本过程
（三）沉淀分离
第三节 酶的分离纯化
一、酶制剂生产的基本过程
（四）离心分离 （五）过滤与膜分离
第三节 酶的分离纯化
一、酶制剂生产的基本过程
（六）层析分离
第三节 酶的分离纯化
一、酶制剂生产的基本过程
（七）电泳分离 带电离子在电场中向着与其本身所带电荷相反 的电极移动的过程称为电泳。 电泳的方法很多。纸电泳、薄层电泳、薄膜电 泳、凝胶电泳、自由电泳和等电聚焦电泳 。
第二节 酶的发酵生产
一、产酶菌种的筛选
（一）优良菌株的标准 一个优良的产酶菌种应具备以下几点：①繁殖 快，产酶量高，生产周期短；②适应性强、易 培养和控制，便于管理和降低生产成本；③产 酶性能稳定，不易退化，不易受噬菌体侵袭； ④产生的酶容易分离纯化；⑤菌种本身和代谢 产物安全无毒，对生产人员、生产环境，酶的 应用不会产生不良影响。
第六节 酶反应器
二、酶反应器的设计原则底物的酶促反应动力学以及温度、压力和pH等 操作参数对反应器的影响，反应器的类型和反 应器内流体的流动状态及传热特性，生产工艺 流程和生产量的需求等。在设计酶反应器时， 还应在经济、社会、时间和空间上实现最优化。
第六节 酶反应器
三、酶反应器的性能评价
第五节 酶与细胞的固定化
二、细胞的固定化
（一）吸附法 （二）包埋法 将细胞包埋在多孔载体内部而制成固定化细胞 的方法称为包埋法。包埋法可分为凝胶包埋法、 纤维包埋法和微胶囊法。其中凝胶包埋法应用 最广泛
第五节 酶与细胞的固定化
三、固定化酶的性质
（一）酶的活性变化 （二）酶稳定性提高 （三）最适pH的变化
第七节 生物传感器
一、生物传感器的原理
生物传感器由两个主要关键部分所构成。一部 分是生物传感器信号接收或产生部分，来自于 生物体分子、组织部分或个体细胞的分子辨认 组件；另一部分属于硬件仪器组件部分，主要 为物理信号转换组件。
第七节 生物传感器
二、生物传感器的分类
酶传感器、微生物传感器、免疫传感器、组 织传感器、场效应晶体管传感器
理想的宿主载体系统应具备以下几个特性：① 载体与宿主相容，携带酶基因的载体能在宿主 中稳定维持；②菌体容易大规模培养，生长无 特殊要求，且能利用廉价的原料；③所生产的 目标酶占总蛋白质的比例较高，且能以活性形 式分泌；④宿主菌对人安全、不分泌毒素。
第二节 酶的发酵生产
三、微生物酶的发酵生产
微生物酶的发酵生产是指在人工控制的条件下， 有目的利用微生物培养来获得所生产需要的酶 制剂。微生物酶的发酵生产包括菌种活化、菌 种扩大培养、培养基制备和发酵生产等。
第二节 酶的发酵生产
一、产酶菌种的筛选
（二）菌株筛选过程 主要包括以几个步骤：含菌样品的采集，菌种 分离，产酶性能测定及复筛等。
第二节 酶的发酵生产
一、产酶菌种的筛选
（三）产酶常用的微生物 1．细菌 2．放线菌
3．霉菌
4．酵母菌
第二节 酶的发酵生产
二、基因工程菌的构建
第五节 酶与细胞的固定化
一、酶的固定化
固定化酶是指在一定空间内以闭锁状态存在的 酶。
第五节 酶与细胞的固定化
一、酶的固定化
（一）载体结合法 1.物理吸附法 2.离子吸附法
3.共价结合法
4.螯合法
第五节 酶与细胞的固定化
一、酶的固定化
（二）包埋法 （三）供价交联法
第三节 酶的分离纯化
一、酶制剂生产的基本过程
（八）萃取分离 萃取分离是利用物质在两相中的溶解度不同而 使其分离的技术。萃取中的两相一般为互不相 溶的两个液相或其他流体。按照两相的组成不 同，萃取可以分为有机溶剂萃取、双水相萃取、 超临界萃取和反胶束萃取等。
第三节 酶的分离纯化
一、酶制剂生产的基本过程
4.添加产酶促进剂
第三节 酶的分离纯化
一、酶制剂生产的基本过程
（一）细胞破碎
第三节 酶的分离纯化
一、酶制剂生产的基本过程
（二）酶的提取 酶的提取是指在一定条件下，用适当的溶剂或 溶液处理含酶原料，使酶充分溶解到溶剂或溶 液中的过程，又称为酶的抽提。
酶的提取方法
第三节 酶的分离纯化
第四章 酶工程
第一节 酶工程概述
一、酶及酶工程的概念
（一）酶 1．酶的定义 酶是具有生物催化功能的生物大分子，按照其 化学组成，可以分为蛋白类酶（P酶）和核酸 类酶（R酶）两大类别。蛋白酶主要是由蛋白 质组成，核酸类酶主要由核酸（RNA）组成。 目前已发现的酶有7000种以上
第一节 酶工程概述
（四）最适温度提高
（五）反应动力学常数变化
第五节 酶与细胞的固定化
四、固定化酶的指标
（一）相对酶活力 （二）酶的活力回收率 （三）固定化酶的半衰期
第六节 酶反应器
一、酶反应器的基本类型
（一）搅拌罐型反应器 （二）固定床型反应器 （三）流化床型反应器
（四）膜式反应器
间歇式酶反应器
第七节 生物传感器
三、生物传感器的发展前景
（一）功能更加全面，朝微型化方向发展 （二）智能化程度更高
第八节 酶的应用
一 、 酶 应 用 的 领 域
第八节 酶的应用
二、酶应用的例子
（一）酶在葡萄糖生产中的应用 葡萄糖的酶法生产工艺流程： 淀粉→调浆→液化→糖化→脱色→过滤→离子 交换→真空浓缩→结晶→分离→干燥→葡萄糖 产品