第7章 酶

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酶工程_第10次_7章

酶工程_第10次_7章

或选择) 技术, 获得具有某些预期特征的改构酶。
Enzyme molecular directed evolution (or enzyme directed evolution)是模拟自然进化过程
(随机突变和自然选择),在体外进行酶向选择得到具有优良催化特性的
选择过程中设定不同的环境条件。 例如: 在较高温度的培养条件下培养重组细胞以提高酶的热稳定 性;
在含有一定浓度的β-内酰胺类抗生素的培养基中培养重组
细胞获得具有抗生素耐受性的酶。
(二)高通量筛选技术
1.平板筛选法
平板筛选法所依据的重组细胞的表型包括细胞生长情况 、颜色变化情况、透明圈情况。
酶的突变体的技术过程。
酶分子定向进化的基本过程主要包括酶分子基因
的随机突变和突变基因的定向选择。
酶定向进化的基本过程
酶基因 随机基因
酶定向进化的基本过程
Section 1 酶基因的体外随机突变
酶定向进化的常用方法
一、易错PCR技术(Error-prone PCR):在PCR技术
突变。
在通常情况下,经一轮的易错PCR、定向筛选,很难获得 令人满意的结果。所以由此发展出了连续易错PCR,该方法 是将一次PCR扩增得到的有益突变基因作为下一次PCR扩增
的模板,连续反复进行随机诱变,使得每一次获得的少量突变
累积而产生重要的有益突变。
Chen.K和Arnold在 1993年采用易错PCR对该枯草杆
PCR,最终获得发生改组的基因库。
该技术加速积累有益突变,同时实现目的蛋白多种特性的
共进化,在理论上优于连续易错PCR。Stemmer运用DNA shuffling技术对β-内酰胺酶进行了定向进化。他们从对头孢 类抗生素具有较弱抗性的β-内酰胺酶基因出发,经随机突变、 DNA改组和定向筛选,得到上百个对头孢类抗生素抗性较大 的克隆,以这些克隆携带的酶基因作为下一步DNA改组的起 始基因库,经3个循环的改组和筛选,最终获得了一个使宿主细

生物无机化学8第七章 锌酶

生物无机化学8第七章 锌酶

碳酸酐酶中配位水分子的pKa值大约为 6.8,对催化功能至关重要,如果将水分子 从第四配位点取代,碳酸酐酶的催化活性 会受到抑制。常见的碳酸酐酶抑制剂包括 卤素离子、羧酸根、酚、醇、咪唑、羧酸 酰胺、硫酰胺、硫氰酸根等,这些分子或 离子能不同程度地抑制碳酸酐酶的催化活 性。
第四节
核酸酶
双链DNA中的磷酸二酯键极其稳定,
约含300个氨基酸残基,每个酶分子含有一
个Zn2+作为辅基。羧肽酶A主要催化蛋白质
或多肽的羰基末端肽键的水解反应。除了 脯氨酸之外,羧肽酶A能不同程度地催化具 有各种C末端氨基酸的肽链水解。此外,羧 肽酶A还能催化酯类水解。
X射线结构分析表明,羧肽酶分子呈椭
圆球形,在酶分子中部有一条狭长的空腔,
这是底物结合的位置。底物的C末端沿着这
第三节
碳酸酐酶
在没有催化剂的情况下,CO2和HCO3的转换非常慢,而碳酸酐酶的存在可以使二
氧化碳水合和脱水反应的速度分别加快
13000倍和25000倍。碳酸酐酶是已知金属酶 中催化转换数最高的酶之一,它可以在2 ms 内使95%的CO2转换为HCO3-,即 CO2 + H2O == HCO3- + H+
C为Cys 半胱氨酸 H为His 组氨酸
不同种属中典型锌指的数目和相邻锌
指间连接的长度有很大不同。锌指不仅可 结合于DNA和RNA,还能与DNA-RNA 杂交体和其他锌指蛋白结合,控制生物体 中蛋白的转录和翻译过程。
在锌指蛋白中,锌的地位是不可替代的, 只有锌指蛋白才具有选择结合核酸的能力, 脱锌或用铁、铜、锰、钴、镍等金属离子置 换锌离子都将可能丧失其功能。由于锌提供 的链间交联以及锌结合位点侧面保守的疏水 核使得锌指蛋白能够维持稳定的折叠成螺旋 结构体系。锌离子缺乏会导致锌指结构及其 生理活性丧失。

临床生物化学检验-第7章 临床酶学检验技术

临床生物化学检验-第7章 临床酶学检验技术
1
酶活性的国际单位定义; 酶活性测定的连续监测法的概念、计算和分 类;酶活性测定的影响因素及最适条件的确定原则。
血清酶变化的病理机制;酶动力学参数的含义;电泳法和免疫抑制法 测定同工酶的原理。
酶蛋白质量测定的优点;定时法测定临床常用诊断酶的原理和评价; 同工酶的其他检测方法。
2
第一阶段(1908 ~ 1950) :利用化学和有机化学的反应原理测定酶促反应生成量或底物消耗量定 时法测定AMY (1908年, Wohlgemuth)、 LPS、ALP、ACP等几种酶。
2. 国际酶学委员会将每种酶用4个数字加以系统编号: 数字前冠以EC ,数字之间用黑点 隔开。第一个数字表示酶的类别 ,第二个表示亚类 ,第三个表示亚-亚类 ,第四个表示 酶的编号序数:如EC1.1.1.27 LD (乳酸脱氢酶)。
3. 同工酶:催化相同化学反应, 但酶蛋白的分子结构、理化性质乃至免疫学性质不同的
心梗、肌病、颅脑损伤、肿瘤 心梗、肌病、肺梗死、肝病、肿瘤 肝胆疾病、骨病、妊娠、结肠炎、肿瘤
红细胞、前列腺、溶酶体 γ-GT1、 γ-GT2、 γ-GT3、γ-GT4
前列腺癌、血液病、骨肿瘤 肝癌、梗阻性黄疸
P-AMY(P1、P2、P3)、S-AMY(S1、 S2、 S3、S4) ALT、 mALT AST、 mAST
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连续监测法(continuous monitoring assay): 在多个时间点连续测定产物生成量或底物消耗量 ,选取线性期的速率来
计算酶活性 ,又称速率法。将酶与底物在特定条件 (缓冲液、温度等) 下孵育 ,每隔一定时间 (2s∼60s) 连续测定酶促反应过程中某一底物或产物的特征信 号的变化 ,从而计算出每分钟的信号变化速率 ,求 出酶活性浓度。 尤其适合在自动化分析仪上使用

第七章有机介质中的酶反应

第七章有机介质中的酶反应
定义:在一定温度和压力下,反应体系中的水蒸汽压与
相同条件下纯水的蒸气压之比。该参数直接反应酶分子上 水分的多少,与体系中水含量及所用溶剂无关。
含义:水在体系中的固相(酶,载体),液相(含底物
的溶剂)和气相(液面上部的空间)之间进行分配,达到 平衡时各相水活度相等。
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溶解在溶剂中的水
结合在酶分 子上的水
例:
当枯草杆菌蛋白酶从含有竞争性抑制剂(N-Ac-Tyr-NH2) 的水溶液中冻干出来后,再将抑制剂除去,该酶在辛烷中催 化酯化反应的速度比不含抑制剂的水溶液中冻干出来的酶高 100倍,但这样处理的酶在水溶液中其活性与未处理的酶相 同。
22
第二节 有机介质中酶促反应的条件
酶分子只有在空间构象完整的状态下,才具有 催化功能。在无水的条件下,酶的空间构象被 破坏,酶将变性失活。故此,酶分子需要一层 水化层,以维持其完整的空间构象-必需水 (essential water)。
太多的水会使酶积聚成团,导致疏水性底物较难进入 酶的活性部位,引起传质阻力。
37
二. 酶的选择
1. 酶种类的选择
应具有对抗有机介质变性的潜在能力,在有机 介质中能保持其催化活性构象。
2.酶形式的选择
(1)酶粉:
例如:有人研究a-胰凝乳蛋白酶在酒精中转酯反应, 发现催化活性随反应体系中酶量的减少而显著增加。
2.可提高酶的稳定性
8. 酶易于实现固定化。
3.能催化在水中不能进行的反 9.酶和产物易于回收。

10.可避免微生物污染。
4.可改变反应平衡移动方向
5.可控制底物专一性
6.可防止由水引起的副反应
10
三. 有机相酶反应具备条件
1. 保证必需水含量。 2. 选择合适的酶及酶形式。 3. 选择合适的溶剂及反应体系。 4. 选择最佳pH值。

生物化学酶习题及答案

生物化学酶习题及答案

第七章酶化学一、填空题1.全酶由________________和________________组成,在催化反应时,二者所起的作用不同,其中________________决定酶的专一性和高效率,________________起传递电子、原子或化学基团的作用。

2.酶是由________________产生的,具有催化能力的________________。

3.酶的活性中心包括________________和________________两个功能部位,其中________________直接与底物结合,决定酶的专一性,________________是发生化学变化的部位,决定催化反应的性质。

4.常用的化学修饰剂DFP可以修饰________________残基,TPCK常用于修饰________________残基。

5.酶促动力学的双倒数作图(Lineweaver-Burk作图法),得到的直线在横轴上的截距为________________,纵轴上的截距为________________。

6.磺胺类药物可以抑制________________酶,从而抑制细菌生长繁殖。

7.谷氨酰胺合成酶的活性可以被________________共价修饰调节;糖原合成酶、糖原磷酸化酶等则可以被________________共价修饰调节。

二、是非题1.[ ]对于可逆反应而言,酶既可以改变正反应速度,也可以改变逆反应速度。

2.[ ]酶活性中心一般由在一级结构中相邻的若干氨基酸残基组成。

3.[ ]酶活力的测定实际上就是酶的定量测定。

4.[ ]Km是酶的特征常数,只与酶的性质有关,与酶浓度无关。

5.[ ]当[S]>> Km时,v 趋向于Vmax,此时只有通过增加[E]来增加v。

6.[ ]酶的最适温度与酶的作用时间有关,作用时间长,则最适温度高,作用时间短,则最适温度低。

7.[ ]增加不可逆抑制剂的浓度,可以实现酶活性的完全抑制。

7 酶反应器

7 酶反应器
第六章
酶反应器
生物与食品工程学院·食品酶学
第七章 酶反应器
酶反应器(Enzyme reactor):以酶或固定化酶作为催 酶反应器 :
化剂进行酶促反应所需的装置称为酶反应器,它处于酶催 化应过程的中心地位,是连接原料和产物的桥梁。
作用: 作用:以尽可能低的成本,按一定的速度由规定的反应
物制备特定产物。
按操作方式区分 分批式反应(batch ) 连续式反应(continuous ) 流加分批式反应 (feeding batch ) 结构+操作方式 结构 操作方式 连续搅拌罐反应器 (Continuous Stirred Tank Reactor, CSTR) 分批搅拌罐反应器 (Batch Stirred Tank Reactor, BSTR)
固定化酶膜式应器
(4)中空纤维膜反应器
4 膜 反 应 器
特点: 特点:可承受较高的操作压力,比表面
积大,但易发生浓度极化或孔堵塞。
5、鼓泡塔型反应器
7.1 7.1 酶 反 应 器 的 类 型 及 特 点
结构: 结构:与流化床反应器类似,底部有气体分散板或其它形 式的气体分散装置。 操作: 操作:固定化酶放入反应器内,底物与气体从底部通入。 通常气体经过分散板得到充分分散,或者和循环液从底部 以切线方向进入。 应用: 应用:适用于有气体吸收或产生的生物反应。
7、新发展的酶反应器
7.1 7.1 酶 反 应 器 的 类 型 及 特 点
(2)两相或多相反应器 )
问题由来: 问题由来:不溶或微溶于水的底物,在进行酶转化时, 在水相中有浓度低、反应体积大、分离困难、能耗大 等缺点。 特点:使酶反应在水-有机相中进行,大大增加反应时 特点: 的底物浓度,而且还可减少底物或产物对酶的抑制作 用,使酶反应进行到底及酶的操作稳定性延长。 操作: 操作:两相反应通常是将酶或固定化酶置于水相中, 而底物溶解于有机相中,然后在搅拌乳化条件下反应 进展: 进展:液膜反应器等。

酶工程 第七章酶的应用 第三节酶在轻工、化工方面的应用

酶工程 第七章酶的应用 第三节酶在轻工、化工方面的应用

第三节 酶在轻工、化工方面的应用
饲料用酶的作用 酶制剂在饲料养殖业中的应用是基于如下因素考虑 的: (1)补充同源酶的不足,促进动物的消化吸收,提 高饲料的利用率; 动物饲料是以淀粉、蛋白质等大分子化合物作为营 养源的,由于动物生理上的差异,不同动物消化道中的 酶系不同,数量也很有限,再加上饲料在消化道中停留 的时间一般都很短,如鸡、鱼、虾仅3~4h,在这样短 的时间内,酶的催化作用远远没有发挥出来,饲料未被 充分消化吸收而随粪便排出体外,造成部分浪费。据研 究,不少动物对饲料的消化吸收率仅为50%左右。在饲 料中添加酶制剂就可以与动物内源酶发挥协同作用,将 难消化吸收的蛋白质、淀粉等大分子化合物降解为氨基 酸、肽、胨、单糖、寡糖等小分子物质,增加饲料中的有效
第三节 酶在轻工、化工方面的应用
(3)消除抗营养因素,释放矿物元素和其他微量元素 来提高饲料利用率,促进动物健康生长;
纤维素是一种纤维二糖的高聚体,是单胃动物不能利 用的,这种大分子物质较难溶解并对单胃动物的消化有阻 碍作用。半纤维素和果胶部分溶于水后,会产生粘性溶液, 增加消化物的粘度,因而使营养物质和内源酶难以扩散, 同时还缩短了饲料在肠道内的停留时间,降低了营养物质 的同化作用,从而影响了动物的消化吸收。利用酶制剂可 以将纤维素、半纤维素、果胶以及糖、蛋白质等降解为单 糖或寡糖,减少了此类物质对动物消化、吸收和利用的障 碍作用。与此同时,结合着的矿物元素和一些微量元素在 酶的作用下被水接出来,为动物所吸收,提高了动物的健 康水平。
第三节 酶在轻工、化工方面的应用
干酶是最抗热的,能耐90℃高温达30min之久而不失 活,但在同样的温度下,供给蒸汽热,就会迅速失活。一 般在制粒前65℃的调制温度中,吸附到载体上的酶是十分 稳定的。随着调制温度升高到75℃时,酶开始失活,活力 约为开始水平的30%。

第六、七章 酶、维生素与辅酶 习题解答

第六、七章  酶、维生素与辅酶 习题解答

第六、七章酶、维生素与辅酶习题解答一、名词解释1.米氏常数(K m值):是指酶反应速度(V)达到最大反应速度(V max)一半时底物的浓度。

用Km值表示,单位M或mM。

米氏常数是酶的特征常数,只与酶的性质有关,不受底物浓度和酶浓度的影响。

2.酶作用的专一性: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。

3.辅基:是结合蛋白酶非蛋白部分,与酶或蛋白质结合得非常紧密,用透析法不能除去。

4.辅酶:是结合蛋白酶非蛋白部分,与酶结合是以非共价键的方式结合,结合得非常疏松,可用透析法将其除去。

5.寡聚酶:有几个或多个亚基组成的酶称为寡聚酶。

寡聚酶中的亚基可以是相同的,也可以是不同的。

亚基间以非共价键结合,容易为酸碱,高浓度的盐或其它的变性剂分离。

寡聚酶的分子量从35 000到几百万。

6.多酶体系:由几个酶彼此嵌合形成的复合体称为多酶体系。

多酶复合体有利于细胞中一系列反应的连续进行,以提高酶的催化效率,同时便于机体对酶的调控。

多酶复合体的分子量都在几百万以上。

7.激活剂:凡是能提高酶活性的物质,都称激活剂,其中大部分是离子或简单的有机化合物。

8.抑制剂:能使酶的必需基团或酶活性部位中的基团的化学性质改变而降低酶的催化活性甚至使酶的催化活性完全丧失的物质。

9.别构酶:或称变构酶,是一类重要的调节酶,除具有活性中心,在活性中心以外还具有别构中心,其活性受结合在别构中心中的其它分子调节。

10.同工酶:是指有机体内能够催化同一种化学反应,但其酶蛋白本身的分子结构组成却有所不同的一组酶。

11.单体酶:只有一条多肽链的酶称为单体酶,它们不能解离为更小的单位,分子量为13,000—35,000。

12.酶原:酶的无活性前体,通常在有限度的蛋白质水解作用后,转变为具有活性的酶。

13.酶的比活力:比活力是酶纯度的测量。

考研科目,动物生物化学 第7章 酶

考研科目,动物生物化学   第7章 酶

在体内参与氧化还原反应,羟化反 应。防止贫血、防止和治疗感染。
水溶性维生素及其辅酶作用
维生素 维生素
B B11 B2
学名 学名
硫胺素 硫胺素 核黄素
辅酶形式 辅酶形式
硫胺素焦磷酸(TPP) 硫胺素焦磷酸(TPP) 黄素腺嘌呤二核苷酸(FAD+) 黄素腺嘌呤单核苷酸(FMN)
酶反应中的主要作用 主要作用
NAD+:烟酰胺腺嘌呤二核苷酸。 NADP+:烟酰胺腺嘌呤磷酸二核苷酸。
NH2 CONH2 O O N
+ -
N N
N
O
CH2OPOPOCH2 N O O O OH
OH
OH
OH(OPO3H2)
功能:是多种重要脱氢酶的辅酶。
(4) 吡哆素(维生素B6)
吡多素(包括吡哆醇、吡哆醛和吡哆胺)。
CHO HO H3C N CH2 OH HO H3C N CH2NH2 CH2 OH
脂溶性: 在体内可直接参与代谢的 调节作用。 A 视黄醇 D 钙化醇 E 生育酚 K 凝血维生素 水溶性: 是通过转变成辅酶对代谢起调 节作用。 B 族维生素 C 族维生素
1、水溶性维生素与辅酶
(1) 硫胺素 (维生素 B1) 辅酶形式:焦磷酸硫胺素(TPP) 。 缺乏时表现出多发性神经炎、皮肤 麻木、心力衰竭、四肢无力、下肢水肿。
辅酶和辅基
辅酶(coenzyme):与酶蛋白部分 结合较松,用透析法易于分离。
辅基(prosthetic group):与酶或 蛋白质结合非常紧密,用透析法不易除 去。
三、维生素与辅酶
维生素(Vitamin):机体维持正常 生命活动所必需,人和动物不能合成 或合成量极少,必需由食物供给的一 类小分子有机物质。

2015酶工程第7章酶的应用

2015酶工程第7章酶的应用

乳酸脱氢酶 同工酶
心肌梗塞、恶性贫血,LDH1增高;白血病、 肌肉萎缩,LDH2增高;白血病、淋巴肉瘤、 肺癌,LDH3增高;转移性肝癌、结肠癌, LDH4增高;肝炎、原发性肝癌、脂肪肝、心 肌梗塞、外伤、骨折,LDH5增高
用酶测体液中的物质进行诊断 糖尿病诊断
葡萄糖生化仪
血糖仪
在基础电极上装固定化葡萄糖氧化酶膜,酶膜中的酶催化 葡萄糖与氧的反应,当电极插入血液或尿液样本时,导致 原溶液pH和氧含量的改变,引起基础电极电位变化,由 此测出该酶所催化的反应中葡萄糖的浓度。
Chapter 7
Enzyme Application
酶的应用
Contents of chapter 7
Go 7.1 酶在医药领域的应用 Go 7.2 酶在能源领域的应用 Go 7.3 酶在环保领域的应用 Go 7.4 酶在其他领域的应用 Go 7.5 酶制剂的安全性问题与法规
7.1 酶与医药
疾病 诊断
癌基因检测
DNA聚合酶
抗体和抗原检测 酶标免疫检测法
2 酶与疾病治疗
促进消化
健美生消化酶—帮助肠胃蠕动
【成分(每片含)】 1)消化蛋白质:木瓜蛋白酶50毫克、菠萝
蛋白酶30毫克; 2)消化脂肪:脂肪酶30毫克; 3)消化碳水化合物/淀粉:淀粉酶50毫克; 4)消化乳制品:乳糖酶30毫克; 5)消化纤维:纤维素酶15毫克。 另含:能抑制过多胃酸的葡萄糖酸钙,能
缓解反胃薄荷叶和茴香
消化酶类
消炎消肿
溶菌酶:抗菌、消炎、镇痛,还可与病毒形成复合物,用于 带状孢疹、水痘、肝炎、流感等治疗。常与抗生素合用。 来源:蛋清,细菌
作用于细胞壁
细菌溶解死亡
其他消炎酶: 核糖核酸酶、脱氧核糖核酸酶、胶原酶:抗感染、抗炎 尿酸酶:分解尿酸,治疗痛风性关节炎

第七章-酶抑制法

第七章-酶抑制法
农兽药残留检测-酶抑制法
• 2.比色法 • 检测箱法、酸碱指示剂法、试剂盒法、速测灵法 • 检测原理:利用有机磷和氨基甲酸酯类农药对动物
和昆虫的毒性作用是通过特异性抑制胆碱酯酶 ( ChE )来实现的,但结果的判定是根据比色管 溶液的变化通过目测比色来完成的。
农兽药残留检测-酶抑制法
• 白色药片变成蓝色,说明农药残留无或在检出限 下;
• 白色药片不变蓝,说明含有超出检出限的农药。
农兽药残留检测-酶抑制法
农兽药残留检测-酶抑制法
• 农药速测卡对几种常用农药的最低检测限(单位 mg/kg)如下:
• 甲胺磷 1.7 马拉硫磷 2.0 • 水胺硫磷 3.1 对硫磷 1.7 • 久效磷 2.5 乙酰甲胺磷 3.5 • 敌敌畏 0.3 乐果 1.3 • 敌百虫 0.3 呋喃丹 0.5 • 西维因 2.5 好年冬 1.0
农兽药残留检测-酶抑制法
三、酶的基质和显色反应类型
• 1.酶的基质 • 酶抑制剂显色反应可使用的基质(底物)和显色
剂很多。 • 各种乙酰胆碱( ACh )、乙酰萘酯以及其他羧酸
酯、乙酸羟基吲哚及其衍生物 考虑:灵敏度,适用性,酶源、基质、显色剂获得
难易
农兽药残留检测-酶抑制法
四、检测方法
1. 肉眼观察法
农兽药残留检测-酶抑制法
• ③ 农药速测卡使用的最佳 pH 值是 7.5 ,若样液 的 pH 值偏离太大,会产生错误的结果。
• ④ 应用农药速测卡时,反应的温度和时间对显色 有影响,必须同时进行空白对照。
农兽药残留检测-酶抑制法
• 试纸法(速测卡法)操作简单、成本低,但对于 深颜色样品的检测, 实验误差较大,而植物酶片 用于植物样品检测时也存在基体干扰问题,操作 者人为因素较大,灵敏度较低,只能勉强算是一 种定性方法。

第7章 酶促反应动力学

第7章 酶促反应动力学

符合一级反应动力学,酶未被全部饱和,因此在[S]低时不能 正确测得酶活力; (2)当[S]>>Km时,v=Vmax,此条件下可正解测得酶活力 (3)当[S]=Km时,v=Vmax/2
Km的意义
1、Km是酶的特征物理常数 Km的大小只与酶的性质有关,而与酶浓度无关,但与底物、 温度、pH及离子强度有关。 2、Km可判断酶的专一性和天然底物 Km最小的底物称为该酶的最适底物或天然底物。1/km近似 表示酶与底物的亲和力。 3、当k3<<k2时,Km=k2/k1,Km=Ks(解离常数),严格 地说是1/Ks表示酶与底物的亲和力,当k3极小时,1/Km才 表示酶与底物的亲和力。
二、酶的抑制作用
➢ 酶的失活与抑制的区别 ➢ 酶抑制程度的表示方法 ➢ 酶抑制作用的类型 ➢ 可逆与不可逆抑制作用的鉴别 ➢ 可逆抑制作用动力学 ➢ 一些重要的抑制剂
(一)酶的失活与抑制的区别
凡是使酶蛋白质变性而引起酶活力丧失的作用称为失 活作用;由于酶必需基团化学性质的改变,但酶未变 性,而引起酶活力的降低或丧失而称为抑制作用。 变性剂对酶的变性作用无选择性 抑制剂对酶的抑制作用有选择性
特点:
A.抑制剂结构与底物的分子结构不相似。 B.抑制剂与酶活性中心外的必需基团结合。 C.抑制作用的强弱取决于[I],不能通过增加[S]减弱或解 除抑制。 D.Vmax降低,Km不变。
酶的可逆抑制作用——反竞争性抑制
酶只有与底物结合后才能与抑制剂结 合。L-Phe,L-Arg等对碱性磷酸酶的 作用是反竞争性抑制,肼类化合物抑 制胃蛋白酶、氰化物抑制芳香硫酸酯 酶的作用也属此类。
抑制剂只与酶—底物复合物结合生成抑制 剂—酶—底物死端复合物(ESI),从而抑 制酶的活性。

生物化工工艺学--第7章--生物反应器

生物化工工艺学--第7章--生物反应器

十一 冷却装置 • 5M3以下发酵罐一般采用夹套冷却。大型发酵罐采用列管 冷却(四至八组)。带夹套的发酵罐罐体壁厚要按外压计 算。 • 夹套内设置螺旋片导板,来增加换热效果,同时对罐身起 加强作用。冷却列管极易腐蚀或磨损穿孔,最好用不锈钢 制造。
十二 发酵罐装料容积 • 发酵罐装料容积:在一般情况下,装料高度取罐圆柱 部分高度,但须根据具体情况而定。采用有效的机械 消泡装置,可以提高罐的装料量。
第二节 鼓泡反应器
鼓泡反应器是以气体为分散相、液体为连续相、涉及气液界面的反应器。 高径比较大的反应器常称为塔式反应器。 特 点:结构简单,易于操作,操作成本低,混合和传质传热性能好,因此广 泛应用于生物工程行业中,例如乙醇发酵、单细胞蛋白发酵、废水处理、 废气处理(例如用微生物处理气相中的苯)等。鼓泡反应器无传动部件,
• 通常通风管的空气流速取20米/秒。为了防止吹管吹入的空 气直接喷击罐底,加速罐底腐蚀,在空气分布器下部罐底上 加焊一块不锈钢补强。可延长罐底寿命。 • 通风量在0.02~0.5ml/sec时,气泡的直径与空气喷口直径的 1/3次方成正比。也就是说,喷口直径越小,气泡直径也越 小。因而氧的传质系数也越大。但是生产实际的通风量均超 过上述范围,因此气泡直径仅与通风量有关,而与喷口直径 无关。
原生流速与搅拌转速成正比,次生流速近似地与搅拌转速的平方成正比。因此, 当转速提高时,主要靠次生流加速流体的轴向混合,使传热传质速率提高。因 此,新型桨型的开发主要侧重于使轴向流速得到加强。
二、发酵罐的结构
• 罐体 :由圆柱体及椭圆形或碟形封头焊接而成,材料为碳钢或不 锈钢,对于大型发酵罐可用衬不锈钢板或复合不锈钢制成,衬里 用的不锈钢板厚为2-3毫米。 • 为了满足工业要求,在一定压力下操作、空消或实消,罐为一个 受压容器,通常灭菌的压力为2.5公斤/厘米2(绝对压力)。

第七章 高尔基体及溶酶体

第七章 高尔基体及溶酶体
次级溶酶体——正进行 消化作用;内含多种生物大 分子、颗粒性物质、线粒 体等细胞器及细菌等
残余小体/后溶酶体—— 未被消化的物质残留其中, 胞吐方式内含物排出细胞
溶酶体的功能
3种途径:
吞噬作用 胞饮作用 自噬作用
消化功能
① 清除无用的生物大分子、 衰老的细胞器及衰老死 亡细胞等
② 防御功能:识别并吞噬 病毒或细菌
第七章 高尔基体及溶酶体
高尔基体
高尔基体(Golgi body)
存在:是比较普遍地存 在于真核细胞内的一种 细胞器
含量:数目较少,在含 量丰富的肝细胞中也仅 有50个左右
1. 形态结构与极性
特征结构:由一些(常常4~8个)排 列较为整齐的扁平膜囊堆叠在一起, 构成高尔基体的,膜囊多呈弓形,也 有呈半球形或球形。
溶酶体的结构特点
单层膜
多种酸性 水解酶
溶酶体是动物细胞中一种膜结合 细胞器,来自高尔基体,呈小球 状,直径一般0.25~0.8μm
60多种,多为可溶性酶 有质子泵,以维持酸性的内环境 最适pH为5左右
溶酶体的结构类型
异质性
初级溶酶体 次级溶酶体
自噬溶酶体 异噬溶酶体 残余体
初级溶酶体——没有进 行消化作用, 无明显颗粒 物质
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1-2.中间囊膜
1. 由扁平囊膜与管道组成,形成间 隔,功能上是连续的,完整的。
2. 糖基修饰、糖脂形成、多糖合成
1-3.反面囊ER膜GIC / VTCs TGN
体积较大的分泌泡与分泌 颗粒,将经过高尔基体分 类与包装的物质运送到细
胞特定的部位
1. Ph较高尔基体其他部位低 2.蛋白质的分类和包装,并输出
3.形态不断变化
2. 高尔基体的功能
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颜色
• 脂肪氧合酶
有益的方面:小麦粉和大豆粉的漂白; 在面筋中形成二硫键 不利的方面: 使色素降解发生褪色; 产生青草味等不良气味; 破坏维生素和蛋白质类物质; 破坏必需脂肪酸
多酚氧化酶
• 催化两类反应:羟基化反应、氧化反应
• 酶作用下形成邻-苯醌类化合物,再进一步通 过非酶催化的氧化反应,聚合成黑色素。 • 邻苯醌与蛋白质中的赖氨酸残基反应,会引起 蛋白质营养质量和溶解度下降。褐变反应也会 造成食品质地和风味的变化。
二、酶活力单位
• 是衡量酶活力大小的计算单位,即在一定 是衡量酶活力大小的计算单位, 条件下, 条件下,单位时间内完成一个规定的反应 量所需要的酶量。 量所需要的酶量。 • 国际酶学会规定:一个酶活力单位是指在 国际酶学会规定: 特定条件下, 特定条件下,在一分钟内能转化一微摩尔 底物的酶量, 底物的酶量,或是转化底物中一微摩尔的 有关基团的酶量。 有关基团的酶量。
100
80 Relative Activity (%)
60
40
20
0 10 20 30 40 50 60
O
70
80
90
Temperature C
五、激活剂对酶促反应速度的 影响
1、激活剂:凡是能提高酶活性的物质。 、激活剂:凡是能提高酶活性的物质。 金属离子和低分子有机化合物。 如:金属离子和低分子有机化合物。 2、激活机制: 、激活机制: • 与酶分子侧链基团结合,稳定酶的构象; 与酶分子侧链基团结合,稳定酶的构象; • 作为底物与酶分子之间联系的桥梁; 作为底物与酶分子之间联系的桥梁; • 作为辅基或辅酶的组成成分; 作为辅基或辅酶的组成成分; 3、使用时注意事项: 、使用时注意事项: • 激活剂对酶有一定的选择性 • 激活剂的浓度要适当
4、生物体中的酶 、
• 在完整的细胞内,许多多酶体 系具有自我调节的能力。 • 一旦组织受损,将使酶与底物 接近,导致食品色泽、风味、 营养和质地的改变。 • 酶在食品中的活力与其生长环 境和成熟度有关。
7.2 酶的催化反应动力学
• 酶促反应动力学:是研究各种 酶促反应动力学: 理化因素 对酶促反应速度影响 的科学。 的科学。 •影响酶促反应速度的因素: 影响酶促反应速度的因素: 影响酶促反应速度的因素 底物浓度、酶浓度、PH值 底物浓度、酶浓度、PH值、 温度、激活剂、 温度、激活剂、抑制剂
1 00
80 Rate of Reaction(v)
60
40
20
0 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1 2 8 0 C n en tio o S b o c tra n f u strate m l/L (u o )
米氏方程
• •
• 米氏常数 米氏常数(Km)概念 概念 • 米氏常数即为反应速度达到最大反 米氏常数 应速度一半时的作用物浓度。它是 酶的特征性常数,表示酶与作用物 的亲和力大小。Km越大,酶与作用 物的亲和力越小。
蛋白质食品加工中使用的酶制剂 • 肉类嫩化剂:木瓜蛋白酶、 菠萝蛋白酶 • 凝乳酶:生产干酪 • 防止啤酒混浊 • 酱油和豆浆生产 • 冻鱼脱腥
3.酶在食品分析中的应用 3.酶在食品分析中的应用
• 被测化合物是酶的底物
终点测定法、 终点测定法、 动力学方法
• 被测定的化合物是酶的激活剂或抑制剂
食品热烫和灭菌效果的酶指示剂
一、底物浓度对酶促反应速度的影响
在低底物浓度时, 在低底物浓度时, 反应 速度与底物浓度成正比, 速度与底物浓度成正比, 表现为一级反应特征。 表现为一级反应特征。 底物浓度增加, 底物浓度增加,反应速 度也在增加, 度也在增加,但增加缓 慢。 当底物浓度达到一定值, 当底物浓度达到一定值, 几乎所有的酶都与底物 结合后, 结合后,反应速度达到 ),表现 最大值( max), 最大值(Vmax),表现 为零级反应。 为零级反应。
2、酶的特征
• 酶的催化作用 • 酶的专一性 • 酶的催化理论 锁与钥匙学说(lock and key theory) 诱导契合学说(induced-fit hypothesis)
锁钥学说: (1)锁钥学说:认为整个酶 分子的天然构象是具有刚性 结构的, 结构的,酶表面具有特定的 形状。 形状。酶与底物的结合如同 一把钥匙对一把锁一样 诱导契合学说: (2)诱导契合学说:该学说认为酶表面 并没有一种与底物互补的固定形状, 并没有一种与底物互补的固定形状,而 只是由于底物的诱导才形成了互补形状。 只是由于底物的诱导才形成了互补形状。
淀粉酶
• α–淀粉酶:内切酶 ,水解分子内的α– 1,4 –糖苷键 • β–淀粉酶:外切酶,从淀粉的非还原末端 水解α–1,4 –糖苷键,不能水解支链淀粉 的α–1,6 –糖苷键,但能完全水解直链淀 粉为β-麦芽糖 • 葡糖淀粉酶又名葡糖糖化酶:从淀粉的非 还原末端水解α–1,4 –糖苷键生成葡萄糖
二.酶浓度对反应速度的影响 酶浓度对反应速度的影响
•当底物浓度足够大时,酶 当底物浓度足够大时, 当底物浓度足够大时 反应速度与酶浓度之间成 正比。 正比。 •有时会出现非线性关系, 有时会出现非线性关系, 有时会出现非线性关系 可能是底物浓度不足或有 激活剂、抑制剂等原因。 激活剂、抑制剂等原因。
2.食品工业中使用的酶制剂 2.食品工业中使用的酶制剂
甜味剂生产使用的酶制剂
• 高果玉米糖浆的生产 • 焙烤工业: α–淀粉酶 • 转化酶
纤维素酶和果胶酶在食品 加工中的应用
• 水解纤维素,增加其溶解 度和改善风味 • 澄清果汁,提高得率
脂肪酶在食品加工中的应用
• 主要用于食品的特殊风味 形成:奶酪、面包等
六、抑制剂对酶促反应速度的 影响
抑制剂: 抑制剂:凡是使酶的活性丧失或降 低的物质,称为酶的抑制剂。 低的物质,称为酶的抑制剂。 不可逆抑制: (一)不可逆抑制:以共价键与酶 蛋白中的必需基团结合, 蛋白中的必需基团结合,使酶活性 降低甚至丧失。 降低甚至丧失。 有机磷中毒、重金属中毒。 如:有机磷中毒、重金属中毒。
蛋白酶
不仅用于提高食品的质地和风味,而且 也常用于肉制品和乳制品的加工。 干酪制造 焙烤工业 肉类嫩化 啤酒生产 注意:用酶水解蛋白质应尽量避免产生苦 味肽或氨基酸
风味
• 过氧化物酶:风味、颜色、营 养。热处理的指标酶 • 脂肪氧合酶 • 柚皮苷酶
营养质量
• 脂肪氧合酶:降低必需脂肪酸含量, 产生自由基,使食品中的类胡萝卜 素、生育酚、维生素C和叶酸含量 减少。破坏氨基酸残基或引起蛋白 质交联。 • 抗坏血酸酶 • 硫胺素酶 • 核黄素水解酶
特点:只要有抑制剂存在, 特点:只要有抑制剂存在,无论怎样加大底物
浓度,反应速度都不可能完全恢复。动力学特点: 浓度,反应速度都不可能完全恢复。动力学特点: 减小,Km不变 VMAX减小,Km不变
5.酶活力的测定 5.酶活力的测定
一、酶活力:也称酶活性,是指酶 酶活力:也称酶活性, 催化一定化学反应的能力。 催化一定化学反应的能力。 • 实质就是测定酶促反应的速度 • 反应的快慢由产物的生成量或底物 的减少量决定
米氏常数Km的意义 的意义 米氏常数
Km可以近似地反应酶与底物的亲合力。 可以近似地反应酶与底物的亲合力。 可以近似地反应酶与底物的亲合力 Km是酶的特征常数,与酶浓度无关。 是酶的特征常数 是酶的特征常数,与酶浓度无关。 鉴定酶:通过测定Km,可鉴别不同来源或相 鉴定酶:通过测定 , 同来源但在不同发育阶段, 同来源但在不同发育阶段,不同生理状态下 催化相同反应的酶是否是属于同一种酶。 催化相同反应的酶是否是属于同一种酶。 判断酶的最适底物。(天然底物) 。(天然底物 判断酶的最适底物。(天然底物) 计算一定速度下底物浓度。 计算一定速度下底物浓度。
(二)可逆抑制:以非共价键与酶蛋白中的 可逆抑制:
必需基团进行可逆性结合, 必需基团进行可逆性结合,使酶活性降低甚至丧 失的抑制剂。 失的抑制剂。
根据抑制剂与底物的关系, 根据抑制剂与底物的关系,可逆性抑 制可分为: 制可分为: 1、竞争性抑制:抑制剂在化学结构上与底物相 、竞争性抑制:
似,都竞争着与酶活性中心结合,由于抑制剂与底物 都竞争着与酶活性中心结合, 的结合影响了正常底物的结合, 的结合影响了正常底物的结合,从而降低了酶促反应 速度。 速度。
Chapter 7 Enzyme 第7章 酶 章
7.1. 概述 Introduction
1、酶的化学本质 、
• 蛋白质不是生物催化领域唯一的酶。根据酶蛋白分子的特点,可将酶分为 三类:单体酶、寡聚酶、多酶体系 • 辅助因子:辅酶(coenzyme)、辅基 (prosthetic group)
测定时应采用最适反应条件
小结
国际酶学会规定: 1. 国际酶学会规定:一个酶活力单位是指在 特定条件下, 特定条件下,在一分钟内能转化一微摩尔 底物的酶量, 底物的酶量,或是转化底物中一微摩尔的 有关基团的酶量。 有关基团的酶量。 酶的比活力: 2. 酶的比活力:每毫克蛋白所具有的酶活力 内源酶在食品质量中的作用颜色、质地、 3. 内源酶在食品质量中的作用颜色、质地、 风味、营养质量(了解一些实例) 风味、营养质量(了解一些实例) 食品工业中使用的酶制剂:淀粉酶、 4. 食品工业中使用的酶制剂:淀粉酶、纤维 素酶、果胶酶、脂肪酶、 素酶、果胶酶、脂肪酶、蛋白酶 5. 酶在食品分析中的应用
酶高效催化性的机制
• 底物与酶的靠近与定向效应 • 底物分子的敏感键产生张力和 变形 • 共价催化机制 • 酸碱催化 • 活性中心部位的微环境效应
3、酶的命名与分类 、
• 习惯命名法 例:淀粉酶、水解酶、琥珀酸 脱氢酶、胃蛋白酶 • 国际系统命名法与分类 氧化还原酶 转移酶 水解酶 裂解酶 异构酶 连接酶
7.3
酶在食品中的作用
• 控制酶的活力有利于提高食品质量和 延长货架期。 延长货架期。 • 在食品加工中添加外源酶以改善食品 在食品加工中添加外源酶 外源酶以改善食品 的特性和用于许多产品的生产。 的特性和用于许多产品的生产。
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