酶工程制药技术 (2)PPT讲稿
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第24讲 第五章 酶工程制药技术(2)
过滤
6－APA
滤液
转化液
青霉素G（V）
药物的酶法生产
工艺控制要求
（1）大肠杆菌培养 • 菌株：E.coli D8165（产青霉素酰化酶） （2）E.coli固定化 • E.coli湿菌体＋10%明胶（包埋法）＋25%戊二醛（交联法）→粉碎 过筛→颗粒状固定化E.coli细胞→洗涤抽干 （3）固定化E.coli反应堆制备 • 填充床反应器 （4）转化反应 • 青霉素G（或V）→3%→pH7.5～7.8→40℃→循环转化→pH不变为 止 （5）6-APA的提取 • 过滤→浓缩→冷却→萃取→脱色→过滤→pH4.0，5℃→结晶→过滤、 洗涤、抽干、烘干→成品6-APA
药用酶的生产
酶分离纯化过程应该注意的问题 • ①防止酶的变性 温度（４℃），中性pH • ②防止辅助因子丢失 特别在超滤、透析时，要特别注意 • ③防止被蛋白酶降解 组织自身的蛋白酶、污染菌的蛋白酶
▲
药用酶的改造
为什么改造酶？
天然酶的稳定性比较差 酶催化的反应类型仅六类 在生物细胞中含量太少 专一性太强，缺乏广谱性 催化性能不能满足要求 绝大多数酶具有抗原性
药用酶的改造
改造酶的分类：
常规酶 天然酶 极端酶
酶
修饰酶 工程酶
物理修饰酶 包括固定化酶 化学修饰酶 生物修饰酶（基因修饰、蛋白质修饰等） 抗体酶 杂合酶 生物工程酶 进化酶 人工酶 化学工程酶 印迹酶 合成酶
▲
药物的酶法生产
概念： 利用酶的催化作用，将前体物质转化为药物的 过程。 主要完成一些生物自身无法完成的反应，没有 相应的催化酶、非生物反应环境（如有机相） 酶的选择： １、天然酶 ２、工程酶
药物的酶法生产
固定化细胞法生产6-氨基青霉烷酸（6-APA）
酶工程说精品PPT课件
3.4解决办法:
基于以上重点及难点，我们从教学模式、策略、手段和 方法等多方面着手寻求解决方法，在减少课内学时的同时 ，仍然能保证良好的教学效果。例如：对于 “ 各种酶分 离纯化技术及组合 ” 的难点问题，可以采用分组收集资 料、讨论等形式，按照分离纯化技术的特点分成若干专题 小组，各小组从课内外收集相关原理、规律进行主题研究 。让学生学会发现问题、提出问题和解决问题。然后在专 题研讨和交流的基础上，教师通过启发式教学，帮助学生 总结提炼共性方面的知识，通过知识的再加工使学生对抽 象原理的领悟更为透彻；
1.酶的分子修饰 (4 学时 ) ； 2.固定化技术 (3-4 学时 ) ； 3.酶的非水相催化 (2-3 学时 ) ； 4.酶反应器 (2 学时 ) ； 5.酶与现代食品工业 (2-3 学时 ) ； 6.酶与医药工业 (2-3 学时 ) ； 7.酶与绿色化工制造工业 (2-3 学时 ) ； 8.酶与环境保护 (2 学时 ) 。
教学考核
10%
平时成绩：
到课率，课堂表 现，学生遵守纪律 以及上课积极参与 情况。
30%
过程性考核：
操作熟练程度、 团队协作能力、吃 苦耐劳精神等。
60%
期末考试：
理论加技能综合 水平的考核。（理 论：技能=1：1）
6.教学条件
6.1教学团队—软件条件 近5年来，全系教师获地厅级以上科研成果奖 30余项，其中省级一等奖5项，二等奖10项，三 等奖25项，获省教育厅教改教学成果奖7项；通 过省级科研成果鉴定20项，省级教学成果鉴定10 项。全系教师在全国CN刊物上发表论文120余篇 ，其中核心期刊50余篇，英文期刊1篇，SCI1篇 ；参编出版论著、教材50余部。
4.教学实施
4.1教学模式
酶工程制药.ppt
四、固定化酶的形状与性质 ⒈固定化酶的形状 ⑴颗粒状固定化酶 ⑵纤维状固定化酶 ⑶膜状固定化酶 ⑷管状固定化酶
⒉固定化酶的性质 ⑴酶活力的变化 ⑵酶稳定性的变化
①操作稳定性 ②贮藏稳定性 ③热稳定性 ④对蛋白酶的稳定性
⑶酶学特性的变化 ①底物专一性 ②最适pH ③最适温度 ④米氏常数 ⑤最大反应速度
第四节 酶的人工模拟
一、模拟酶的概念 所谓人工模拟酶就是指根据酶的作用原理，
用各种方法人为制造的具有酶性质的催 化剂，简称人工酶或模拟酶。它们一般 具有高效和高适应性的特点，在结构上 比天然酶相对简单。
二、模拟酶的分类
1.主-客体酶模型 主－客体化学的基本意义来源于酶和底物 的相互作用，体现为主体和客体在结合部 位的空间及电子排列的互补。 这一类模拟酶中最具代表性的是环糊精 。 它是一种优良的模拟酶，可提供一个疏水 的结合部位并能与一些无机和有机分子形 成包结络合物，以此影响和催化一些反应。
从菌种保藏机构和有关研究部门获得。 从自然界中分离筛选。
目前常用的产酶微生物
大肠杆菌： 其遗传背景清楚，可被广泛用 于遗传工程改造成为外来基因的宿主，而成 为优良性状的“工程菌”。 枯草杆菌：是工业上应用最广泛的产酶菌之 一，主要用于发酵生产－淀粉酶、－葡萄 糖氧化酶、碱性磷酸酯酶等。 啤酒酵母：生产转化酶、丙酮酸脱羧酶、乙 醇脱氢酶等。 曲霉（黑曲霉和黄曲霉）： 糖化酶、蛋白 酶、淀粉酶、果胶酶、葡萄糖氧化酶、氨基 酰化酶和脂肪酶等。
第五节 酶的化学修饰
1. 酶化学修饰的概念 通过主链的切割、剪接和侧链基团的化学 修饰对酶蛋白进行分子改造，以改变其理 化性质及生物活性。这种应用化学方法对 酶分子施行种种“手术”的技术称为酶分 子的化学修饰。
2. 酶的化学修饰的目的和意义
酶工程制药优秀课件
酶的一次性使用：酶一般都是在溶液中与底物反应，这样 酶在反应系统中，与底物和产物混在一起，反应结束后， 即使酶仍有很高的活力，也难于回收利用。这种一次性使 用酶的方式，不仅使生产成本提高，而且难于连续化生产。
产物的分离纯化较困难：酶反应后成为杂质与产物混在一 起，无疑给产物的进一步的分离纯化带来一定的困难。
3、目前常用的产酶微生物：大肠杆菌、枯草杆 菌、啤酒酵母、青霉菌、木霉菌、根霉菌链霉 菌等。
工业用部分主要酶的生产菌种
微生物类 别
菌名 枯草杆菌
细菌
酵母 霉菌 放线菌
大肠杆菌
异型乳酸杆菌 短小芽孢杆菌 产气气杆菌 解脂假丝酵母 啤酒酵母、假 丝酵母 点青酶
转化微白色放 线菌
产生的酶
用途
淀粉酶 蛋白酶 L-天冬氨酸酶
酒精与啤酒工业、洗涤剂、糊精加工、纺织品脱浆等
生丝脱胶、皮革脱毛、胶卷回收、酱油酿造 生产L-天冬氨酸：治疗白血病
青霉素酰化酶 制备新青霉素的母核6-氨基青霉素烷酸
葡萄糖异构酶 由葡萄糖制果糖 碱性蛋白酶 皮革脱毛
异淀粉酶 脂肪酶 转化酶
分解淀粉的α-1,6-糖苷键 绢丝原料脱脂、洗涤剂、医药、乳品增香 制造转化糖
固定化技术
固定化酶的定义
是指限制或固定于特定空间位置的酶，具体来 说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不 易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化 作用的酶制剂。制备固定化酶的过程叫做酶的 固定化。
固定化所采用的酶，可以是经提取分离后得到 的有一定纯度的酶，也可以是结合在菌体（死 细胞）或细胞碎片上的酶或酶系。
由于酶的空间结构、活性位点等物理化学特性不同， 因此并不是一种固定化技术就能普遍适用于每一种酶， 所以要根据酶的应用目的和特性，来选择其固定化方 法。
产物的分离纯化较困难：酶反应后成为杂质与产物混在一 起，无疑给产物的进一步的分离纯化带来一定的困难。
3、目前常用的产酶微生物：大肠杆菌、枯草杆 菌、啤酒酵母、青霉菌、木霉菌、根霉菌链霉 菌等。
工业用部分主要酶的生产菌种
微生物类 别
菌名 枯草杆菌
细菌
酵母 霉菌 放线菌
大肠杆菌
异型乳酸杆菌 短小芽孢杆菌 产气气杆菌 解脂假丝酵母 啤酒酵母、假 丝酵母 点青酶
转化微白色放 线菌
产生的酶
用途
淀粉酶 蛋白酶 L-天冬氨酸酶
酒精与啤酒工业、洗涤剂、糊精加工、纺织品脱浆等
生丝脱胶、皮革脱毛、胶卷回收、酱油酿造 生产L-天冬氨酸：治疗白血病
青霉素酰化酶 制备新青霉素的母核6-氨基青霉素烷酸
葡萄糖异构酶 由葡萄糖制果糖 碱性蛋白酶 皮革脱毛
异淀粉酶 脂肪酶 转化酶
分解淀粉的α-1,6-糖苷键 绢丝原料脱脂、洗涤剂、医药、乳品增香 制造转化糖
固定化技术
固定化酶的定义
是指限制或固定于特定空间位置的酶，具体来 说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不 易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化 作用的酶制剂。制备固定化酶的过程叫做酶的 固定化。
固定化所采用的酶，可以是经提取分离后得到 的有一定纯度的酶，也可以是结合在菌体（死 细胞）或细胞碎片上的酶或酶系。
由于酶的空间结构、活性位点等物理化学特性不同， 因此并不是一种固定化技术就能普遍适用于每一种酶， 所以要根据酶的应用目的和特性，来选择其固定化方 法。
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工业生物技术 （生物催化）
动力学 反应工程 反应器设计
采矿
药物 食品、营养 动物饲料 植物保护 造纸和纸浆 化学品
以生物催化法合成的主要产 品
产品名称
产量
丙烯酰胺
10万吨/年
聚乳酸
1.3万吨/年
阿斯巴甜
2万吨/年
生物柴油与汽油
1000万吨/年
抗菌素中间体6－APA
0.9万吨/年
趋势判断和需求分析
开发生物催化剂：催化性能更好、更快，成本更低 开发生物催化剂工具合：催化反应更广泛，功能更多
样 改善性能: 稳定性, 活性，溶剂兼容性 开发分子模型: 新酶的快速重新设计 创造新技术: 用于新生物催化剂的开发
生物催化剂工程技术瓶颈
对生物催化剂作用机理缺乏深入的认识 对次级代谢产物代谢途径（包括途径间相互关系）缺
新兴、前沿学科往往在学科交叉中产生
生物技术的具体应用
生物技术
医药生物技术 农业生物技术 工业生物技术 环境生物技术 材料生物技术
。 。 。 。
生物技术产业化的三个浪潮
医药生物技术 农业生物技术 工业生物技术
医药生物技术产业
1982年重组人胰岛素上市 至2000年已有基于48种重组蛋白的117种基因工程
乏理解 细胞工程化的方法十分有限（即代谢工程） 生产酶和辅因子的成本过高
当前生物催化的研究热点
新酶或已有酶的新功能的开发 根据已有底物开发新的酶反应 利用突变或定向进化技术改善生物催化剂性能 利用重组DNA技术大规模生产生物催化剂 利用有机溶剂或共溶剂开发新的反应体系 体内或体外合成的多酶体系 克服底物和产物抑制 精细化工品或医药合成技术的放大 辅因子再生 生物催化剂的修饰
生物催化剂的固定化
《酶工程制药》PPT课件
第六章 酶工程制药
本章重点: 产酶菌的要求； 酶和细胞的固定化；
本章难点：酶的人工模拟； 酶的化学修饰； 有机相的酶反应。
医学PPT
1
“绿色健康，“酶”力无限
医药、洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、酒精、食品
（包括果蔬汁、啤酒酿造、谷物食品、蛋白水解、和功
能食品以及食用油脂）、饲料、皮革、造纸和化工等工
22
使用戊二醛的酶固定化的交联方式：
医学PPT
23
酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价结合酶分子；
(a）酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶； （b）酶分子被结合到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶
医学PPT
24
（3）包埋法 将酶包埋在凝胶的微小空格内或埋于半透膜的微
固定化技术 水不溶性酶 （固定化酶）
医学PPT
9
固定化酶：是被固定在某一有限空间内不再能自 由流动而仍有催化活性的酶。
优点： • 不溶于水，易于与产物分离； • 可反复使用，反应易于控制； • 可连续化生产； • 稳定性好。
医学PPT
10
缺点： 固定化过程中往往会引起酶的失活。 增加了生产的成本 只能用于水溶性底物，而且较适用于小分子底物 胞内酶必须经过酶的分离纯化过程 不适宜用于多酶反应
医学PPT
20
优点：此法制得的固定化酶，酶分子和载体间的 共价键较牢固，在介质组成发生改变和进行反应 时，都不会造成酶的脱落，因而可以反复使用。 缺点：制取固定酶较复杂，反应条件比较剧烈， 所以要制得酶活力很高的固定化酶较为困难。 制作方法：有重氮化法、烷基化和芳基化法、肽 法和戊二醛法等。
医学PPT
医学PPT
18
第一个离子结合法固定化酶： DEAE — Cellulose 固定化过氧化氢酶
本章重点: 产酶菌的要求； 酶和细胞的固定化；
本章难点：酶的人工模拟； 酶的化学修饰； 有机相的酶反应。
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1
“绿色健康，“酶”力无限
医药、洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、酒精、食品
（包括果蔬汁、啤酒酿造、谷物食品、蛋白水解、和功
能食品以及食用油脂）、饲料、皮革、造纸和化工等工
22
使用戊二醛的酶固定化的交联方式：
医学PPT
23
酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价结合酶分子；
(a）酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶； （b）酶分子被结合到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶
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24
（3）包埋法 将酶包埋在凝胶的微小空格内或埋于半透膜的微
固定化技术 水不溶性酶 （固定化酶）
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9
固定化酶：是被固定在某一有限空间内不再能自 由流动而仍有催化活性的酶。
优点： • 不溶于水，易于与产物分离； • 可反复使用，反应易于控制； • 可连续化生产； • 稳定性好。
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10
缺点： 固定化过程中往往会引起酶的失活。 增加了生产的成本 只能用于水溶性底物，而且较适用于小分子底物 胞内酶必须经过酶的分离纯化过程 不适宜用于多酶反应
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20
优点：此法制得的固定化酶，酶分子和载体间的 共价键较牢固，在介质组成发生改变和进行反应 时，都不会造成酶的脱落，因而可以反复使用。 缺点：制取固定酶较复杂，反应条件比较剧烈， 所以要制得酶活力很高的固定化酶较为困难。 制作方法：有重氮化法、烷基化和芳基化法、肽 法和戊二醛法等。
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医学PPT
18
第一个离子结合法固定化酶： DEAE — Cellulose 固定化过氧化氢酶
《酶工程技术》PPT课件
2、分类
化学酶工程
生物酶工程
精品医学4ຫໍສະໝຸດ 固定化酶的概念、优点与实现方法
1、概念
固定化酶（immobilized enzyme）指借助物理和 化学方法将酶束缚在一定的空间内并仍具有催化活性的 酶制剂。
2、优点
➢ 提高酶的稳定性
➢ 提高酶的使用效率，降低成本
➢ 使酶的机械强度增加，可进行装柱或分批反应，使反应 连续化、自动化，适合与现代化规模的大工业生产。
精品医学
8
第三节 固定化技术的研究进展
1、提高酶的稳定性
➢ 多点共价结合固定化 ➢ 设计酶的微环境 ➢ 新材料、新技术的应用
2、提高酶的活力
➢ 诱导酶成活性构象 ➢ 增加载体的载酶能力 ➢ 无载体固定化
3、控制酶的提纯和回收过程
精品医学
9
3、控制酶的提纯和回收过程
➢ 酶的固定化纯化 ➢ 磁性材料
精品医学
10
精品医学
11
➢ 极易产生分离，简化了产品的纯化工艺。
精品医学
5
3、固定化方法
➢ 吸附法 ➢ 包埋法 ➢ 共价结合法 ➢ 交联法
精品医学
6
第二节 酶工程的应用
1、在医药中的应用
⑴ 用固定化L-氨基酰化酶生产L-氨基酸。 ⑵ 用固定化细胞以反丁烯二酸为原料生产L-苹果酸，实现
了我国L-苹果酸的工业化生产。
2、在食品中的应用
酶工程技术
薛亚男
精品医学
1
目录
第一节 酶的固定化 第二节 酶工程的应用 第三节 固定化技术的研究进展
精品医学
2
第一节 酶的固定化
一 酶工程简介 二 固定化的概念、优点与实现方法
精品医学
化学酶工程
生物酶工程
精品医学4ຫໍສະໝຸດ 固定化酶的概念、优点与实现方法
1、概念
固定化酶（immobilized enzyme）指借助物理和 化学方法将酶束缚在一定的空间内并仍具有催化活性的 酶制剂。
2、优点
➢ 提高酶的稳定性
➢ 提高酶的使用效率，降低成本
➢ 使酶的机械强度增加，可进行装柱或分批反应，使反应 连续化、自动化，适合与现代化规模的大工业生产。
精品医学
8
第三节 固定化技术的研究进展
1、提高酶的稳定性
➢ 多点共价结合固定化 ➢ 设计酶的微环境 ➢ 新材料、新技术的应用
2、提高酶的活力
➢ 诱导酶成活性构象 ➢ 增加载体的载酶能力 ➢ 无载体固定化
3、控制酶的提纯和回收过程
精品医学
9
3、控制酶的提纯和回收过程
➢ 酶的固定化纯化 ➢ 磁性材料
精品医学
10
精品医学
11
➢ 极易产生分离，简化了产品的纯化工艺。
精品医学
5
3、固定化方法
➢ 吸附法 ➢ 包埋法 ➢ 共价结合法 ➢ 交联法
精品医学
6
第二节 酶工程的应用
1、在医药中的应用
⑴ 用固定化L-氨基酰化酶生产L-氨基酸。 ⑵ 用固定化细胞以反丁烯二酸为原料生产L-苹果酸，实现
了我国L-苹果酸的工业化生产。
2、在食品中的应用
酶工程技术
薛亚男
精品医学
1
目录
第一节 酶的固定化 第二节 酶工程的应用 第三节 固定化技术的研究进展
精品医学
2
第一节 酶的固定化
一 酶工程简介 二 固定化的概念、优点与实现方法
精品医学
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3.有机相的酶反应——在含有有机溶剂的介质 中进行的催化反应。
增加疏水性物质的溶解度 热力学平衡向合成方向移动 可抑制有水参与的副反应 利于酶的回收再利用 容易从沸点低的溶剂中分离产物 酶的热稳定性高，pH适应性扩大 无微生物污染 能测定水介质中不易测定的常数 固定化酶法简单
（一）酶工程的研究进展
• 重氮化
酸酐活化法 异硫氰酸酯法 溴化氰活化法 硅烷基化法
迭氮化 酰氯法 缩合剂法 烷基化法纪
L-氨基酸 磷酸二酯酶
（一）酶工程的研究进展
亲和层析
第二节 工程制药酶 一、工程制药酶的来源
一、工程制药酶的来源
微生物种类繁多
1
繁殖快、生产周 期短、培养简便
微生物生产酶 制剂特点
2
3
适应性强，能通 过遗传变异手段 培育高产菌株
一、影响工程制药酶活性的因素
底物浓度
酶浓度
底物过量
温度
pH
C、常用的吸附剂
（2）离子结合法
A、离子结合法的优点----操作简单、处理条件温和，酶的活 性中心不容易被破坏。
B、离子结合法的缺点----载体和酶的结合力较弱、常常发生 酶脱落的现象
C、常用的离子结合剂 树脂----阴离子交换树脂、阳离子交换树脂、多糖类离子交换
剂、合成高分子类离子交换剂。每克载体能吸附50150mg酶蛋白。 DEAE-纤维素 Amberlite-CG-50 Amberlite-XE-97 Amberlite-IR-45 Dowex-50
（3）共价键结合法
酶分子上的氨基、羧基、羟基、咪唑基、巯基与载体表 面的反应基团形成共价键，因而将酶固定在载体上的 方法。
A、共价键结合法的优点----酶与载体结合牢固，酶不会 发生脱落。
B、共价键结合法的缺点----操作复杂、反应条件苛刻， 酶的活性中心会遭到部分性的破坏。
C、共价键结合法的类别
酶和细胞固定化、酶反应器 酶分子改造、修饰 酶抑制、激活剂 人工设计酶
三、酶工程的研究进展及应用
（一）酶工程的研究进展 1. 酶的化学修饰
抗原性、蛋白 水解酶水解、 抑制剂抑制、 体内半衰期短
应用受限
提高稳定性、 解除抗原性、
改变酶学性质、 扩大应用范围
（一）酶工程的研究进展
1.酶的化学修饰 对酶在分子水平上用化学方法进
普通催化剂
加快反应速度 降低反应活化能 不改变反应性质 反应前后数量、 质量不变
酶的特性
催化效率高 专一性强 反应条件温和 活性受到调节 和控制
高效性
以分子比表示，酶的催化反应的速度比非催化反 应高108—1020倍，比非酶催化剂高105—1013倍。
FeCl3
高效性
专一性
酶的调节
酶的分类
（6）固定化酶属于修饰酶，可以改良。
（一）固定化酶的制备
3. 酶和细胞的固定化方法
（1）物理吸附法
A、物理吸附法的优点： （1）操作简单 （2）可选用不同的吸附剂 （3）酶失活之后，载体可以再生
B、物理吸附法的缺点： （1）酶的最适吸附量无规律可寻 （2）酶与载体之间的吸附力不强，酶容易 脱落。
4.基因工程酶的构建
1
酶基因的克 隆和表达
2
酶基因的 遗传修饰
3
酶的遗 传设计
4
基因工程酶
（一）酶工程在医药工业中的应用
酶工程的特点：工艺简单、效率高、生产成本低、污染环境小， 产品收率高、纯度好。可制造出化学法无法制备的产品。
应用
药物生产
亲和层析
医疗
（一）酶工程在医药工业中的应用
固定化青霉 素酰化酶
叶绿体
光合作用怎样进行？
可见光
2H2O O2
光解
酶
吸收
4[H]
色素分子
A酶TP 能
ADP+Pi
2C3
还原
固定
CO2
多种酶 C5
C6H12O6+H2O
光反应
暗反应
光合作用的过程
第一节 概 述
一、酶的特性
酶是生物体内具有生物催化活性的生物大分 子（蛋白质或核酸）。
酶=蛋白质/蛋白质+辅酶
一、酶的特性
二、酶的反应条件 1.底物浓度对反应速度的影响 2.酶浓度对反应速度的影响 3. pH对反应速度的影响 4.温度对反应速度的影响 5.激活剂和抑制剂对反应速度的影响
三、酶和细胞的固定化技术
（一）固定化酶的制备
1. 固定化酶的定义——是指限制或者固定于特定空间位置的 酶，具体来说，就是指经过物理、化学方法处理，使酶变 成不易随水流失的固定化催化剂。
行改造，即在体外将酶分子通过人工 方法与一些化学基团，特别是具有生 物相容性的大分子进行共价连接，从 而改变酶分子的酶学性质的技术。
（一）酶工程的研究进展
2. 酶的人工模拟 根据酶的工作原
理，用人工方法合 成的具有活性中心 和催化作用的非蛋 白质结构的化合物 叫人工模拟酶。
人工磷酸化酶的催化简图
（一）酶工程的研究进展
抑制剂
非竞争性抑制剂
抑制剂-可逆性抑制
抑制剂——不可逆抑制
巯基酶 抑制
羟基酶 抑制剂
中毒、解毒
抑制剂——不可逆抑制 二巯丙醇
抑制剂——不可逆抑制 解磷定、阿托品
第三节 药物的酶法生产
一、酶的选择 1.底物特异性 2.pH 3.温度 4.激活剂和抑制剂 5.价格因素
第三节 药物的酶法生产
氧化还原酶类 水解酶类 异构酶类
转移酶类 裂合酶类 合成酶类
二、酶工程的研究内容
酶工程是酶学和工程学相互渗透结 合、发展而形成一门新的技 术学科。 它是从应用的目的出发研究酶、应用酶 的特异性催化功能，并通过工程化将相 应原料转化成有用物质的技术。
二、酶工程的研究内容
内容
分离、提取、大生产、应用 基因工程、遗传修饰酶 有机相酶反应 抗体、核酸酶
酶工程制药技术 (2)课件
学习目标
掌 握 酶工程的基本概念和基本技
术，酶和细胞的固定化技术
熟
悉
影响工程制药酶活性的因 素及工程制药酶的来源
了
解
酶工程的研究内容及应用
目录
1
概述
ห้องสมุดไป่ตู้
2
工程制药酶
3 药物的酶法生产
思考
叶绿体的生 理功能是什 么？
光合作用
光能
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
• 制备固定化酶的过程称为酶的固定化。
• 酶可以采用经过分离后高纯度的提纯酶、也可以是菌体细
胞碎片上的酶系，甚至可以是死细胞上的酶。
三、酶和细胞的固定化技术
（一）固定化酶的制备 2. 固定化酶的特点
（1）稳定性很高，可以多次连续使用。 （2）产物中不含酶，易于纯化。 （3）反应条件易于控制，可实现连续化和自动控制。 （4）酶的利用率高，实际使用量较少。 （5）比水溶性酶更适合进行多酶反应。
增加疏水性物质的溶解度 热力学平衡向合成方向移动 可抑制有水参与的副反应 利于酶的回收再利用 容易从沸点低的溶剂中分离产物 酶的热稳定性高，pH适应性扩大 无微生物污染 能测定水介质中不易测定的常数 固定化酶法简单
（一）酶工程的研究进展
• 重氮化
酸酐活化法 异硫氰酸酯法 溴化氰活化法 硅烷基化法
迭氮化 酰氯法 缩合剂法 烷基化法纪
L-氨基酸 磷酸二酯酶
（一）酶工程的研究进展
亲和层析
第二节 工程制药酶 一、工程制药酶的来源
一、工程制药酶的来源
微生物种类繁多
1
繁殖快、生产周 期短、培养简便
微生物生产酶 制剂特点
2
3
适应性强，能通 过遗传变异手段 培育高产菌株
一、影响工程制药酶活性的因素
底物浓度
酶浓度
底物过量
温度
pH
C、常用的吸附剂
（2）离子结合法
A、离子结合法的优点----操作简单、处理条件温和，酶的活 性中心不容易被破坏。
B、离子结合法的缺点----载体和酶的结合力较弱、常常发生 酶脱落的现象
C、常用的离子结合剂 树脂----阴离子交换树脂、阳离子交换树脂、多糖类离子交换
剂、合成高分子类离子交换剂。每克载体能吸附50150mg酶蛋白。 DEAE-纤维素 Amberlite-CG-50 Amberlite-XE-97 Amberlite-IR-45 Dowex-50
（3）共价键结合法
酶分子上的氨基、羧基、羟基、咪唑基、巯基与载体表 面的反应基团形成共价键，因而将酶固定在载体上的 方法。
A、共价键结合法的优点----酶与载体结合牢固，酶不会 发生脱落。
B、共价键结合法的缺点----操作复杂、反应条件苛刻， 酶的活性中心会遭到部分性的破坏。
C、共价键结合法的类别
酶和细胞固定化、酶反应器 酶分子改造、修饰 酶抑制、激活剂 人工设计酶
三、酶工程的研究进展及应用
（一）酶工程的研究进展 1. 酶的化学修饰
抗原性、蛋白 水解酶水解、 抑制剂抑制、 体内半衰期短
应用受限
提高稳定性、 解除抗原性、
改变酶学性质、 扩大应用范围
（一）酶工程的研究进展
1.酶的化学修饰 对酶在分子水平上用化学方法进
普通催化剂
加快反应速度 降低反应活化能 不改变反应性质 反应前后数量、 质量不变
酶的特性
催化效率高 专一性强 反应条件温和 活性受到调节 和控制
高效性
以分子比表示，酶的催化反应的速度比非催化反 应高108—1020倍，比非酶催化剂高105—1013倍。
FeCl3
高效性
专一性
酶的调节
酶的分类
（6）固定化酶属于修饰酶，可以改良。
（一）固定化酶的制备
3. 酶和细胞的固定化方法
（1）物理吸附法
A、物理吸附法的优点： （1）操作简单 （2）可选用不同的吸附剂 （3）酶失活之后，载体可以再生
B、物理吸附法的缺点： （1）酶的最适吸附量无规律可寻 （2）酶与载体之间的吸附力不强，酶容易 脱落。
4.基因工程酶的构建
1
酶基因的克 隆和表达
2
酶基因的 遗传修饰
3
酶的遗 传设计
4
基因工程酶
（一）酶工程在医药工业中的应用
酶工程的特点：工艺简单、效率高、生产成本低、污染环境小， 产品收率高、纯度好。可制造出化学法无法制备的产品。
应用
药物生产
亲和层析
医疗
（一）酶工程在医药工业中的应用
固定化青霉 素酰化酶
叶绿体
光合作用怎样进行？
可见光
2H2O O2
光解
酶
吸收
4[H]
色素分子
A酶TP 能
ADP+Pi
2C3
还原
固定
CO2
多种酶 C5
C6H12O6+H2O
光反应
暗反应
光合作用的过程
第一节 概 述
一、酶的特性
酶是生物体内具有生物催化活性的生物大分 子（蛋白质或核酸）。
酶=蛋白质/蛋白质+辅酶
一、酶的特性
二、酶的反应条件 1.底物浓度对反应速度的影响 2.酶浓度对反应速度的影响 3. pH对反应速度的影响 4.温度对反应速度的影响 5.激活剂和抑制剂对反应速度的影响
三、酶和细胞的固定化技术
（一）固定化酶的制备
1. 固定化酶的定义——是指限制或者固定于特定空间位置的 酶，具体来说，就是指经过物理、化学方法处理，使酶变 成不易随水流失的固定化催化剂。
行改造，即在体外将酶分子通过人工 方法与一些化学基团，特别是具有生 物相容性的大分子进行共价连接，从 而改变酶分子的酶学性质的技术。
（一）酶工程的研究进展
2. 酶的人工模拟 根据酶的工作原
理，用人工方法合 成的具有活性中心 和催化作用的非蛋 白质结构的化合物 叫人工模拟酶。
人工磷酸化酶的催化简图
（一）酶工程的研究进展
抑制剂
非竞争性抑制剂
抑制剂-可逆性抑制
抑制剂——不可逆抑制
巯基酶 抑制
羟基酶 抑制剂
中毒、解毒
抑制剂——不可逆抑制 二巯丙醇
抑制剂——不可逆抑制 解磷定、阿托品
第三节 药物的酶法生产
一、酶的选择 1.底物特异性 2.pH 3.温度 4.激活剂和抑制剂 5.价格因素
第三节 药物的酶法生产
氧化还原酶类 水解酶类 异构酶类
转移酶类 裂合酶类 合成酶类
二、酶工程的研究内容
酶工程是酶学和工程学相互渗透结 合、发展而形成一门新的技 术学科。 它是从应用的目的出发研究酶、应用酶 的特异性催化功能，并通过工程化将相 应原料转化成有用物质的技术。
二、酶工程的研究内容
内容
分离、提取、大生产、应用 基因工程、遗传修饰酶 有机相酶反应 抗体、核酸酶
酶工程制药技术 (2)课件
学习目标
掌 握 酶工程的基本概念和基本技
术，酶和细胞的固定化技术
熟
悉
影响工程制药酶活性的因 素及工程制药酶的来源
了
解
酶工程的研究内容及应用
目录
1
概述
ห้องสมุดไป่ตู้
2
工程制药酶
3 药物的酶法生产
思考
叶绿体的生 理功能是什 么？
光合作用
光能
6CO2+12H2O
C6H12O6+6O2+6H2O
• 制备固定化酶的过程称为酶的固定化。
• 酶可以采用经过分离后高纯度的提纯酶、也可以是菌体细
胞碎片上的酶系，甚至可以是死细胞上的酶。
三、酶和细胞的固定化技术
（一）固定化酶的制备 2. 固定化酶的特点
（1）稳定性很高，可以多次连续使用。 （2）产物中不含酶，易于纯化。 （3）反应条件易于控制，可实现连续化和自动控制。 （4）酶的利用率高，实际使用量较少。 （5）比水溶性酶更适合进行多酶反应。