酶工程
酶工程的应用
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酶的固定化技术
研究新型的酶固定化技术，提高酶的稳定性和可重复使用性，降低生产成本。
酶工程与其他生物技术的结合应用
酶工程与代谢工程
将酶工程与代谢工程技术相结合，优化微生物细胞工厂的生产过程，提高目标产物的产量和效率。
酶工程与合成生物学
利用合成生物学技术构建人工酶系统，实现新酶类的设计和合成，拓展酶的应用领域。
04 酶工程的未来展望
新酶的发现与开发
发现新酶
通过基因组学和蛋白质组学技术，发现新的酶类，探索其在不同生物体内的功能 和应用潜力。
酶的定向进化
利用进化工程和基因工程技术，对已知酶进行定向进化，提高其催化效率和特异 性，以满足工业生产的需求。
酶的生产与应用技术的改进
高效表达系统
开发高效表达酶的微生物或细胞培养系统，提高酶的生产效率和产量。
基因治疗
酶工程在基因治疗中发挥 关键作用，如用于基因编 辑的酶。
农业领域
生物农药
利用酶工程生产具有生物 活性的酶，可以开发出新 型生物农药，减少化学农 药的使用。
转基因作物
通过酶工程手段改良作物 的遗传性状，提高作物的 抗逆性、产量和品质。
有机肥料
利用酶工程促进有机物料 的分解，提高肥料的利用 率和土壤的可持续性。
酶工程的发展历程
酶的发现与分离提取
酶的固定化技术
自1833年以来，人们开始从动植物组织中 分离提取酶，开启了酶工程的历史。
1960年代，人们开始研究酶的固定化技术 ，使酶能够重复使用，大大提高了酶的工 业化应用价值。
酶的分子改造
酶工程的应用拓展
随着基因工程的不断发展，人们开始对酶 进行分子改造，以改变酶的催化性质和适 应特定反应条件。
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。
酶工程
酶比活力：指在特定条件下每1mg酶蛋白所具有 的酶活力单位。用于比较酶制剂的纯度和活力高 低。
酶活测定基本步骤： 酶活测定基本步骤：
在一定条件下将酶与作用底物混合均匀，反应一段时间 后，测定反应液中底物或产物变化的量。 要点： 1、选择适宜的底物和底物浓度。要求底物均匀，且浓度足 够大。至少为Km的10倍。 2、确定酶反应的pH、温度等条件。保持pH恒定通常用缓 冲液，有些酶还需加激活剂。 3、产物测定或底物含量测定可采用连续方式或间歇方式， 要求快速、简便。如不能立即测出需中止反应。
2.酶的优化生产 酶的优化生产
酶的优化生产是通过各种调控技术使酶的生产在最优化 的条件下进行，以获得更多更好的酶，这是酶工程研究 成果产业化的重要条件.常用的方法是对培养基、培养条 件和分离纯化条件等进行优化.然而在生物工程高速发展 的今天，用于生产酶的细胞大多数都是经过基因转移或 基因改造的细胞，传统的方法已不能适应酶工程发展的 要求，必须在代谢调控理论的指导下，采用先进的调控 技术对酶的生物合成进行全面的调节控制，并采用先进 的生化分离技术，才能达到优化生产的目的.
1.2
酶的基本概念
必须用发展的观点来待酶的概念－－与时俱进 早期发现的酶都是蛋白质，82年发现RNA酶 Ribozyme. 模拟酶：利用有机化学的方法合成一些比酶简单 的非蛋白质分子模拟酶的络合与催化特性。特点 催化高效、结构稳定。85年Bender等人利用环 糊精等模拟出胰凝乳蛋白酶。（催化特性相当） 酶是生物催化剂。
一种酶能够催化一类结构相似的物质进行某种相 同类型的反应。 例如胰蛋白酶选择性地水解含有赖氨酸或精氨酸 的羰基的键。通常消化相关酶都是相对专一的。
二、酶的高效催化能力
酶加快反应速度通常为1014倍,通常在常温常压下反应。 底物 催化剂 温度K 335 294 295 295 反应速度 7.4×10-7 5.0×106 56 3.5×107
酶工程
第一章绪论酶工程：酶的生产、改性和应用的技术过程。
酶的生产(enzyme production):通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程，主要包括微生物发酵产酶、动植物培养产酶和酶的提取与分离纯化等。
酶的改性(enzyme improving ):通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程，主要包括酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化和酶定向进化等。
酶的应用(enzyme application):通过酶的催化作用获得人们所需的物质或者除去不良物质的技术过程，主要包括酶反应器的选择与设计以及酶在各个领域的应用等。
酶工程的主要内容包括微生物细胞发酵产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶、细胞和原生质体固定化，酶的非水相催化，酶反应器和酶的应用等。
酶工程的主要任务是经过预先设计，通过人工操作，获得人们所需的酶；并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。
酶是一类具有催化功能的生物大分子，亦称生物催化剂。
酶的分类：1、氧化还原酶（oxidoreductase）2、转移酶（transferase）3、水解酶（hydrolase）4、裂解酶（或裂合酶lyase）5、异构酶（isomerase）6、合成酶（synthease）或连接酶（ligase）酶的催化特性：高效性、高度专一性、反应条件温和且活力可调节影响酶催化反应速率的因素：底物浓度的影响，酶浓度的影响，pH、温度的影响，抑制剂的影响，激活剂的影响米氏方程式：[S]：底物浓度V：不同[S]时的反应速度V max：最大反应速度(maximum velocity)Ｋm：米氏常数(Michaelis constant)米氏常数Km的意义：☐重要特征物理常数，与酶浓度无关。
不同的酶具有不同K m值☐物理意义：Km等于酶促反应速度为最大反应速度一半时的底物浓度。
☐Km值只是在固定的底物，一定的温度和pH条件下，一定的缓冲体系中测定的，不同条件下具有不同的Km值。
☐K m值近似等于[ES]的解离常数，可表示酶与底物之间的亲和力：K m值大表示亲和程度小，酶的催化活性低; K m值小表示亲和程度大,酶的催化活性高☐从k m可判断酶的专一性和天然底物。
酶工程
酶工程：又称酶工艺，是围绕酶所特有的催化性能使其在工业、农业医疗保健事业及其其它各方面发挥作用的应用技术，主要为酶制剂的生产和应用。
酶工程的主要内容：1酶的发酵和产2酶的分离纯化3酶和细胞的固定化4酶的分子修饰5酶的发应动力学和反应器6酶电板/酶传感器7酶的应用8有机介质中的酶反应9抗体酶，人工酶和模拟酶使用微生物进行酶生产时，利用微生物的优点：1微生物的种类多，酶种丰富，菌株易诱变2微生物生长繁殖快，易提取酶3培养基价格便宜，微生物培养不受季节，地理限制4发酵生产易自动控制5易获得工程菌，提高酶产率，开发新酶培养基营养成分：碳源，氮源，无机盐，微量元素，生长因子，产酶促进剂发酵条件对产酶的影响因素：温度，PH，通气量，搅拌，泡沫，湿度提高酶产量的方法：1选育优良的产酶细胞株系2添加诱导物3控制阻遏物浓度4添加表面活性剂5添加产酶促进剂提高植物细胞产物产量的途径：1选择高产出的细胞株2代谢途径的调节3控制细胞生长和分化程度4诱导物或加入前体5两相培养及次生产物的释放6毛状根（发根）培养技术酶发酵动力学：研究在发酵过程中细胞生长速度，产物生成以及环境因子对这些速度的影响。
酶的分离纯化:包括三个基本环节：一是抽提，即把酶从材料转入溶剂中来制成酶溶液；二是纯化，即把杂质从酶溶液中除掉或从酶溶液中把酶分离出来；三是制剂，即将酶制成各种剂型。
三个基本原则：1、注意防止酶的变性失活：（1）除少数情况外，所有操作必须在低温下进行，特别是有机溶剂存在时更要特别小心；（2）大多数酶在PH<4或PH>10的条件下不稳定,故不能过酸过碱（3）酶溶液常易形成泡沫而使酶变性,故应防止泡沫的形成（4）重金属能引起酶失活,有机溶剂能使酶变性,微生物污染,蛋白质使酶变性,都必须予以防止2、酶的分离纯化的目的是将酶以外的所有杂质尽可能除去，因此，在不破坏所需酶的条件下，可使用各种“激烈”手段。
此外，由于酶和它的底物，抑制剂等具有亲和性，当这些物质存在时，酶的理化性质和稳定性发生了一定变化，从而提供了更多条件和方法可供采用3、酶具有催化活性，检测酶活性，跟踪酶的来龙去脉，为选择适当的方法和条件提供了直接依据。
酶工程
酶电极具有测试Biblioteka 一、灵敏、快速、简便、准确的优点，并且稳定性较好，可以使用几十次到几百次
酶在有机介质中的催化特性: 底物专一性、对映体选择性、区域选择性、键选择性、热稳定性、PH特性
有机介质中酶催化反应的条件及其控制
酶的固定方法主要有五种：吸附法、包埋法、结合法、交联法。
各自概念和特点
1吸附法：利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上，而使酶固定化的方法称为物理吸附法，简称吸附法。
物理吸附法制成的固定化酶，酶活力损失少，但酶易脱落，很少实用价值。
2包埋法：将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中，使酶固定化的方法称为包埋法。
1.酶在有机介质中可以催化多种反应，主要包括合成反应、转移反应、醇解反应、氨解反应、异构反应、氧化还原反应、裂合反应等。
酶在有机介质中的各种催化反应受到各种因素的影响，主要有酶的种类和浓度、底物的种类和浓度、有机溶剂的种类、水含量、温度、PH和离子强度等。必须控制好各种条件并根据情况变化加以必要的调节控制。
氨基酸置换修饰的作用
1. 通过修饰可以提高酶活力2通过修饰可以增强酶的稳定性3通过修饰可以使酶的专一性发生改变
酶分子的物理修饰：通过各种物理方法使酶分子的空间构象发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的方法称为酶分子的物理修饰。
固定化酶与一般的水解酶相比具有的优点：
1极易将固定化酶和底物、产物分开；2产物中没有酶的残留，简化了工业设备；3可以反复使用；4可以提高酶的稳定性；5酶反应过程可以加以严格控制；6可以增加产物的收得率，提高产物质量；7酶使用效率提高，成本降低。
酶工程
微生物发酵产酶的前途
• 在医药方向应用比较广泛，生产出了种 类发生那多的药物，有：抗生素，维生素, 动物激素，要用氨基酸，核苷酸等 • 基因工程药品：生长素，重组一干疫苗， 某些单克隆抗体，白细胞介素—-2，抗血友 病因子等系列产品
酶发酵生产的途径 • 包括：固体培养发酵，液体深 层发酵，固体化微生物发酵， 固定化原生质体技术，其中液 体深层发酵是主流发酵技术， 其他都是非主流技术
图和真相
酶的生物合成模式
• 微生物在一定条件下培养生长，其生长 过程经历了调整期；生长期；平衡期和衰 退期阶段。
酶的合成模式四种类型：同步和成型， 延续和成型，中期合成型和滞后合成型
产酶微生物特点
• • • • • 酶的产量高 容易培养和管理 产酶稳定性好 利于酶的分离纯化 安全可靠、无毒性
微生物发酵产酶工艺流程图
保存细胞
细胞活化 原生质体
细胞扩大培养
固定化细胞
固定化原生质体
发酵
预培养 预培养
培养基
分离纯化
无菌空气
酶
酶生产中培养基的配置
• 培养基基本成分： • 碳源：能够为细胞提供碳素化合物的营养物质。 在一般情况下，碳素是为细胞提供能量的能源。 • 氮源：能向细胞提供氮元素的营养物质。 • 无机盐：无机盐的主要作用是提供细胞提供细胞 生命活动所必不可少的各种无机元素。 • 生长因素：细胞生长繁殖所必须的微量有机化合 物，主要包括各种氨基酸、嘌呤、嘧啶、维生素 等。氨基酸是蛋白质的组分；嘌呤、嘧啶是核酸 和某些辅酶或辅机的组分；维生素主要起辅酶作 用。
温度的调节控制
•
温度的调节一般采用热水升温、冷 水降温的方法。为及时的进行温度的 调节控制，在发酵罐或其他生物反应 器中均应设计有足够传热面积的热交 换装置，如：排管、蛇管、夹套、喷 淋管等，并且随时备有冷水和热水， 以满足温度调控的需要
第二章 酶工程
（四）发酵方法
1.温度的控制
– 枯草杆菌的最适生长温度为34～37℃，黑曲霉 的最适生长温度为28～32℃。
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；
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。
（3）粘性末端（sticky
ends，cohensive ends）
含有几个核苷酸单链的末端。
分两种类型： ① 5’端凸出（如EcoR I切点）
② 3’端凸出（如Pst I切点）
（4）粘性末端的意义
①连接便利 i）不同的DNA双链：只要粘性末端碱基互补 就可以连接。这比连接两个平齐末端容易。
ii）同一个DNA分子内连接：通过两个相同的粘性末 端可以连接成环形分子。
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：
氧化还原酶、转移酶、水解酶、 裂解酶、异构酶、合成酶
（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
– 广义：是指研究酶的生产和应用的一门技术性学 科，它包括酶的发酵生产、酶的固定化、酶的化 学修饰、酶反应器和酶的应用等方面内容。
(2)为提高酶稳定性，常加入下列稳定剂
①底物、抑制剂和辅酶，它们的作用可能是通过降低局部 的能级水平，使酶蛋白处于不稳定状态的扭曲部分转入稳 定状态。 ②对巯基酶．可加入SH—保护剂。如巯基乙醇、GSH(谷 胱甘肽)、DTT（二硫苏糖醇)等。
第四节 分子生物学技术常用的工具酶
核酸酶类是基因工程操作中必不可少的 工具酶，基因克隆的许多DNA分子的制备、 DNA片段的切割与连接、核酸探针的标记 cDNA的合成等，都需要用一系列的功能特 意核酸酶来完成。没有酶就没有基因工程。
酶工程
细胞呼吸强度Qo2：是指单位细胞量在单位时间内的耗氧量。
细胞浓度Cc:指的是单位体积培养液中细胞的量。 Ko2=Qo2?Cc
溶氧速率Kd：是指单位体积的发酵液在单位时间内溶解氧的量。调节溶解氧的方法：1、调节通气量 2、调节氧的分压 3、调节气液接触时间 4、调节气液接触面积 5、改变培养基的性质
12、简述影响酶提取的主要因素？答：影响酶提取的主要因素：酶在所使用的溶剂中的溶解度以及酶向溶剂相中扩散的速度。①温度：对酶的提取效果有明显影响。适当提高温度，可提高酶的溶解度，也可增大酶分子的扩散速度，但温度过高，易引起变性失活。0-10℃。②pH：溶液的pH值对酶的溶解度和稳定性有显著影响，为提高酶的溶解度,提取时pH值应避开酶的等电点。③体积：增加提取液用量可提高酶的提取率。提取液的总量一般为原料体积的3-5倍。在酶的提取过程中，含酶原料的颗粒体积越小，则扩散面积越大，有利于提高扩散速度。适当的搅拌，可以使提取液中的酶分子迅速离开原料颗粒表面，从而增大两相界面浓度差，有利于提高扩散速率。适当延长提取时间，可以使更多的酶溶解出来，直至达到平衡。在提取过程中，为了提高酶的稳定性，免致在引起酶的变性失活，可适当加入某些保护剂。
名词解释
酶：具有生物催化功能的生物大分子。
酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。
酶活力：指在一定条件下，酶所催化的反应初速度。
酶比活：指在特定条件下，单位质量蛋白质或RNA所拥有的没活力单位数。常用来表示酶的纯度。
酶的生产：是指通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程，主要包括微生物发酵产酶、动植物培养产酶和酶的提取与分离纯化等。酶的生产方法：提取分离法、生物合成法、化学合成法。
酶工程
利用离子交换剂上的可解离集团对各种离子的亲和力不同而达到分离目的
以各种多孔凝胶为固定相，利用流动相中所含各种组分的相对分子质量不同而 达到物质分离
亲和层析
层析聚焦ຫໍສະໝຸດ 利用生物分子与配基之间所具有的转移而又可逆的亲和力，使生物分子分离纯化
将酶等两性物质的等电点特性与离子交换层析的特性及合在一起，实现组分分离
能源开发
在全世界开发新型能源的大趋势下，利用微生物 或酶工程技术从生物体中生产燃料也是人们正在 探寻的一条新路。例如，利用植物、农作物、林 业产物废物中的纤维素、半纤维素、木质素、淀 粉等原料，制造氢、甲烷等气体燃料以及乙醇和 甲醇等液体燃料。另外，在石油资源的开发中， 课题。
在现有的废水净化方法中， 在科学技术高度发展 生物净化常常是成本最低 的同时，环境净化尤 而最可行的。微生物的新 其是工业废水和生活 陈代谢过程，可以利用废 污水的净化，作为保 水中的某些有机物质作为 所需的营养来源。因此利 护自然的一项措施， 用微生物体中酶的作用， 具有十分重要的意义。
生物传感器的出现为 环境监测的连续化和 自动化提供了可能， 降低了环境监测的成 本，加强了环境监督 的力度。
环境工程
可以将废水中的有机物质 转变成可利用的小分子物 质，同时达到净化废水的 目的。人们利用基因工程 技术创造高效菌种，并利 用固定化活微生物细胞等 方法，在废水处理及环境 保护工作中取得了显著的 成效。
酶工程的主要用途
食品加工中的应用 轻化工业中的应用
医药上的应用
能源开发
环境工程
食品加工中的应用
帮助和促进食物消化 的酶成为食品市场发 展的主要方向，包括 酶在食品工业中最大 促进蛋白质消化的酶 的用途是淀粉加工， （菠萝蛋白酶、胃蛋 其次是乳品加工、烘 白酶、胰蛋白酶等）， 烤食品及啤酒发酵。 促进纤维素消化的酶 与之有关的各种酶如 （纤维素酶、聚糖酶 淀粉酶、葡萄糖异构 等），促进乳糖消化 酶、乳糖酶、凝乳酶、 的酶（乳糖酶）和促 蛋白酶等占酶制剂市 进脂肪消化的酶（脂 场的一半以上。 肪酶、酯酶）等。
酶工程
一. 何谓酶工程，试述其主要内容和任务。
酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程。
酶工程的主要内容包括：微生物细胞发酵产酶，动植物细胞培养产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶、细胞、原生质体固定化，酶非水相催化，酶定向进化，酶反应器和酶的应用。
酶工程的主要任务是经过预先设计，通过人工操作获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶的催化特性得以改进，充分发挥其催化功能。
二. 蛋白类酶和核酸类酶的分类和命名有何异同？按照分子中起催化作用的主要组分的不同，酶可以分为蛋白类酶和核酸类酶两大类别。
它们的分类和命名总原则是相同的，都是根据酶作用的底物和催化反应的类型进行分类和命名。
两者分类与命名的显著区别是蛋白类酶只能催化其他分子进行反应，而核酸类酶既可以催化酶分子本身也可以催化其他分子进行反应。
三. 蛋白类酶的分类原则如下：1.按照酶催化作用的类型，将蛋白类酶分为六大类：第一大类，氧化还原酶；第二大类，转移酶；第三大类，水解酶；第四大类，裂合酶；第五大类，异构酶；第六大类，合成酶；2.每个大类中，按照酶作用的底物、化学键或基团的不同，分为若干亚类；3.每一亚类中再分为若干小类；4.每一小类中包含若干个具体的酶。
四. 核酸类酶采用以下分类原则：1.根据酶作用的底物是其本身RNA分子还是其他分子，将核酸类酶分为分子内催化R酶（自我剪切酶、自我剪接酶）和分子间R酶（RNA剪切酶、DNA剪切酶、多肽剪切酶、多糖剪切酶、氨基酸酯剪切酶、多功能酶）两大类；2.在每个大类中，根据酶的催化类型不同，将R酶分为若干亚类。
五. 酶活力单位：在特定条件下，每1min催化1μmol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位，单位为UI。
六. 酶活力的测定方法：1.根据酶催化的专一性，选择适宜的底物，并配制一定浓度的底物溶液；2.根据酶的动力学性质，确定酶催化反应的温度、pH、底物浓度、激活剂浓度等反应条件；3.在一定条件下，将一定量的酶液和底物溶液混合均匀，适时记下反应开始的时间；4.反应到一定的时间，取出适量的反应液，运用各种生化检测技术，测定产物的生成量或底物的减少量七. 酶的生物合成有生长偶联型、中期合成型、延续合成型和非生长偶联型4种模式。
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。
酶工程
1、酶工程：是在酶的生产和应用过程中逐步形成并发展起来的学科。
2、阻遏蛋白：是一种由多个亚基组成的变构蛋白，它可以通过与某些小分子效应物的特异结合而改变其结构，从而改变它与操纵基因的结合力。
3、发酵动力学：是研究发酵过程中细胞生长速率，产物生成速率、基质消耗速率以及环境因素对这些速率的影响规律的学科。
4、端粒：是真核生物染色体的末端结构，是由富含G和T的DNA简单重复序列不断重复而成。
5、外植体：指从植株取出，经过预处理后用于植物和细胞培养的植物组织（包括根、茎、叶、花、果实、种子等）片段或小块。
6盐析沉淀法：是利用不同蛋白质在不同的盐浓度条件下，溶解度不同的特性，通过在酶液中添加一定浓度的中性盐，使酶或杂质从溶液中析出沉淀，从而使酶与杂质分离的过程。
7、分子内交联修饰：采用双功能基因化合物，与在酶分子中相距较近的两个侧链基团之间形成共价交联，从而提高酶的稳定性的修饰方法称为分子内交联修饰。
8、酶的非水相催化：酶在非水介质中进行的催化作用称为非水相催化。
9、搅拌罐式反应器：是带有搅拌装置的一种罐式反应器。
由反应罐、搅拌器和保温装置组成。
10噬菌体表面展示法：是通过可以锚定在酵母细胞表面的特定蛋白质与某些外源蛋白或多肽形成稳定的复合物，是这些外源蛋白或多肽富集在酵母细胞表面的一种展示技术，是20世纪90年代发展起来的一种基因文库筛选方法。
11、DNA改组（重排）技术：是从正突变基因文库中分离得到的同源DNA，用酶切割成随机片段，经过不加引物的多次PCR循环，使DNA的碱基序列重新排布而引起基因突变的技术过程。
12、生产强度：是指反应器每小时每升反应液所生产的产物克数。
1、酶有哪些显著的催化特性？答：高效性:酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快；专一性:在一定的条件下，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物；温和性:酶所催化的化学反应一般都在常温、常压、pH近乎中性的条件下进行的；多样性：酶的种类很多，大约有4000多种；易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏。
酶工程
一、1.酶工程：酶的生产，改性与应用的技术过程。
(生产:通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程;改性:通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程;应用:通过酶的催化作用获得人们所需物质或除去不良物质的技术过程)2固定化酶的活力测定①固定化酶:与水不溶性载体结合,在一定空间范围内起催化作用的酶.②测定方法:振荡测定法;酶柱测定法;连续测定法③评价:酶柱进行固定化时并非所有的酶都成为固定化酶，总有一部分酶没有与载体结合，所以需要测定酶结合效率或酶活力回收率以确定固定效果.当固定化方法对酶的活力无明显影响时,酶结合效率与酶活力回收率数值相近.然而固定化载体和固定化方法往往对酶的活力有一定影响，两者数值往往有较大差异.所以常通过测定酶结合效率来表示固定化效果。
3酶的生产方法①生物合成法(微生物,动物,植物):筛选诱变,细胞融合,基因重组等获得优良菌体-细胞培养(人工控制生物反应器)-代谢产物(细胞内物质新陈代谢)-分离纯化得到所需酶②提取分离法:动植物细胞,组织,器官细胞或微生物细胞-酶(提取分离纯化技术)-分离纯化得到所需酶③化学合成法4酶工程发展概况:初期:从动植微生物中提取并应用(受原料技术限制,大规模生产受限)-微生物液体深层发酵生产细菌α-淀粉酶-操纵子学说阐明合成机制,人工控制提高效率-动植物细胞培养技术-酶的改性二、1酶的发酵生产:经预先设计,通过人工操作,利用微生物生命活动获得所需酶的技术过程2优良产酶微生物应具备的条件:酶产量高;产酶稳定性好;容易培养和管理;利于酶的分离和纯化;安全可靠无毒性3培养发酵类型①固体培养发酵②液体深层发酵:液体培养基经灭菌,冷却接种产酶细胞,在一定条件下发酵产酶③固定化微生物细胞发酵:特点a细胞密度大,产酶能力高b发酵稳定性好可多次使用c细胞固定在载体上,流失较少,可在高稀释条件下连续发酵d发酵液中含菌体较少,利于分离纯化,提高产品质量④固定化原生质体发酵(特点)a去除细胞壁利于胞内物质分泌到细胞外b原来存在于细胞间的物质如碱性磷酸酶等游离到细胞外变为胞外产物c载体保护稳定性好,连续或重复使用4酶生物合成模式:①同步合成型:酶的生物合成与细胞生长同步进行②延续合成型:酶的合成在细胞的生长阶段开始,在细胞生长进入平衡期后还可以延续合成一段较长时间③中期合成型:酶的合成在细胞生长一段时间后才开始,而在细胞生长进入平衡期后,酶的生物合成也随之停止④滞后合成型:在细胞生长一段时间后或进入平衡期以后才开始其生物合成并大量积累5发酵工艺条件及控制:①ph产酶最适ph不同于生长最适ph,随细胞生长代谢产物积累等会改变ph,改变培养基ph往往可以调整各种酶的产量比例②温度:产酶最适温度一般<生长最适温度;新陈代谢及热量扩散使培养基处于一平衡温度③溶解氧:调节方法:调节通气量,氧分压,气液接触时间,气液接触面积,改变培养基性质6提高酶产量的措施:添加诱导物如酶的作用底物,催化反应产物,作用底物类似物b控制阻遏物浓度(产酶阻遏,分解代谢物阻遏)c添加表面活性剂:与细胞膜作用,提高通透性,利于胞外酶的分泌d添加产酶促进剂促进产酶7酶发酵动力学的相关概念:①发酵动力学:研究发酵过程中细胞生长速率,产物生成速率,基质消耗速率以及环境因素对这些速率的影响规律的学科②稀释率:单位时间内流加的培养液与发酵容器总发酵液体积之比③细胞生长得率系数:细胞浓度变化量与基质浓度降低量的比值④产物生成得率系数:产物浓度变化量与基质浓度降低量的比值⑤细胞维持系数:单位时间内基质浓度变化量与细胞浓度的比值8固定化微生物细胞发酵产酶①固定化细胞:采用各种方法固定在载体上,在一定空间范围内进行生长繁殖和新陈代谢的细胞②固定化细胞产酶特点:a提高产酶率b反复使用或连续使用较长时间c基因工程菌质粒稳定不易丢失(载体的保护作用使质粒结构稳定性和分裂稳定性提高)d发酵稳定性好e缩短发酵周期,提高设备利用率f产品易分离纯化(固定化细胞不溶于水,完成后易与发酵液分离,且发酵液中所含游离细胞少,利于产品分离纯化,提高产品纯度和质量)g适于用胞外酶等胞外产物的生产9、固定化微生物细胞发酵产酶的条件及控制:a固定化细胞的预培养b溶解氧的供应c温度控制d培养基组分的控制三、动植物细胞培养产酶1.培养细胞:动物:悬浮培养,贴壁培养,微载体培养等;植物:固体培养,液体浅层培养,液体悬浮培养2.动物细胞产酶产物:疫苗,激素,多肽生长因子,酶,单克隆抗体,非抗体免疫调节剂3.特点:a主要用于各种功能蛋白质和多肽的生产b生长较慢c添加抗生素防止微生物污染d无细胞壁,严格控制生长条件e多数细胞具依赖性,易采用贴壁培养,部分可采用悬浮培养f培养基成分复杂,一般要添加血清或其代用品,产品分离过程复杂g细胞培养代数有限,定时分离4.动物细胞培养过程:将种质细胞用胰蛋白酶消化处理-分散成悬液细胞-接入适宜培养液中-反应器(人工控制条件)中进行悬浮培养或贴壁培养-培养完成,收集培养液分离纯化得到产物5.条件控制:a温度36.5℃+-0.25bph(7.0-7.6)c渗透压(700-850kpa)d溶解氧(不足受抑制,过多产生毒害)四、酶的提取与分离纯化1.细胞破碎方法:机械破碎法(捣碎,研磨,匀浆);物理破碎法(温度差,压力差,超声波);化学破碎法(添加有机溶剂,表面活性剂);酶促破碎法(自溶法,外加酶制剂法)2.提取方法:a盐溶液提取b酸溶液提取c碱溶液提取d有机溶剂提取3.影响提取的因素: 温度;ph;提取液体积4.沉淀分离法:a盐析法b等电点沉淀法(两性电解质在等电点时溶解度最低及不同的两性电解质有不同等电点特性)c有机溶剂沉淀法d复合沉淀法(在酶液中加入某些物质使之与酶形成复合物而沉淀)e选择变性沉淀法(选择一定条件使酶液中存在的某些杂蛋白等杂质变性沉淀而不影响所需酶)5.过滤与膜分离的方法:①非膜过滤:采用高分子膜以外的材料过滤介质(粗滤d>2um)微滤d=0.2-2um②膜过滤:一定孔径的高分子薄膜a加压膜分离:微滤,超滤,反渗透b电场膜分离:电渗析,离子交换膜电渗析c扩散膜分离:透析6.萃取:利用物质在两相中溶解度不同而使其分离的技术a有机溶剂萃取:水相+有机溶剂相b双水相萃取:互不相容的两个水相7.结晶:溶质以晶体形式从溶液中析出的过程8.结晶法:a盐析结晶法b有机溶剂结晶法c透析平衡结晶法d等电点结晶法五、酶分子修饰1.金属离子置换修饰:把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子,使酶的催化特性发生改变的修饰方法2.过程:将酶分离纯化除去杂质,获得具一定纯度的酶液-加入一定量的金属螯合剂与酶分子中的金属离子形成螯合物,再通过透析超滤等方法除去螯合物-加入一定量的另一种金属离子并除去多余置换离子3.金属离子置换修饰的作用①了解各种金属离子在酶催化过程中的作用,阐明金属离子对酶催化作用的影响②提高酶的催化效率③提高酶的稳定性④改变酶的动力学特征4.大分子结合修饰的作用:a提高酶的催化效率b提高酶的稳定性c降低或消除酶蛋白的抗原性5.酶分子修饰的应用:①酶学研究方面的应用:活性中心研究,空间结构研究,作用机制研究②医药方面的应用:降低或消除酶的抗原性,提高医药用酶的稳定性六、酶固定化1.酶固定化:采用各种方法将酶固定在水不溶性载体上,制备成固定化酶的过程.固定在水不溶性载体上并在一定的空间范围内进行催化作用的酶称固定化酶2.固定化方法:①吸附法:活性炭,氧化铝,硅藻土,硅胶等②包埋发:将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中,使酶固定化的方法(凝胶包埋法,半透膜包埋法)③结合法:选择适宜的载体,使之通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定方法④交联法3.固定化酶的特性:①稳定性a对热稳定性提高b保存稳定性好c对蛋白酶抵抗性提高,不易被蛋白酶水解d对变性剂的耐受性提高②最适温度一般较游离酶变化不大③最适ph:载体性质与产物对最适ph值均有影响④底物特异性:小分子底物一般无变化,大小分子底物均可的特异性有改变4.细胞固定化方法:a吸附法b包埋法5.微生物细胞固定化特点:①保持细胞的完整结构和天然状态,可以进行正常的生长繁殖②保持细胞内原有体系,可按原来代谢途径进行,并进行有效的代谢调节控制③发酵稳定性好,可反复使用或连续使用很长一段时间④细胞密度提高,产率提高⑤载体保护可提高基因工程菌的质粒稳定性6.固定化微生物细胞的应用:①生产各种产物(只用于生产能分泌到细胞外的产物:酒精类，aa,有机酸,酶和辅酶,抗生素)②制造微生物传感器:呼吸活性测定型和电极活性测定型7.固定化动物细胞的特点:a提高存活率b提高产率c反复使用或连续使用较长时间d易于与产物分开,利用产物分离纯化,提高产品质量8.动物细胞固定化方法:吸附法包埋法六、酶反应器1.类型(依其结构)a搅拌罐式:设备简单易操作,酶与底物混合较均匀,传质阻力小,反应较完全,反应条件易调节控制b 填充床式:设备简单操作方便,单位体积反应床的固定化酶密度大,可提高酶催化速度,在工业生产中普遍使用c流化床d 鼓泡式e膜反应器和喷射式等2.酶反应器的操作条件:温度,ph,底物浓度,酶浓度,反应液的混合与流动3.酶反应器的操作注意事项:①控制好各种条件②保持酶反应器的操作稳定性③防止酶的变性失活④防止微生物污染七、酶的应用1.酶在医药方面的应用a进行疾病的诊断(根据体内酶的活性变化诊断疾病)b进行疾病的预防和治疗(用酶测定体液中某些物质的变化诊断疾病)c制造各种药物2.酶在淀粉类食品生产方面的应用:α-淀粉酶-糊精,麦芽糊精; α-淀粉酶、糖化酶-淀粉水解糖,G; α-淀粉酶、β-淀粉酶、支链淀粉酶-饴糖、麦芽糖、啤酒酿造;支链淀粉酶-直链淀粉；糖化酶、支链淀粉酶-G。
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
酶工程
1．酶工程定义：酶工程是一项利用酶、含酶细胞器或细胞（微生物、植物、动物）做为生物催化剂来完成重要化学反应，并将底物转化成有用物质的应用型生物高新技术。
2．酶工程研究的核心内容：1）酶的产生2）酶的分离纯化3）酶的固定化4）酶分子定向改造与修饰5）酶生物反应器6）酶的应用3．近代酶制剂工业的发展的3个里程碑：1、20世纪50年代末，葡萄糖淀粉酶催化淀粉生产葡萄糖新工艺研究成功。
2、70年代末，固定化酰化酶用于拆分DL－氨基酸，开始了固定化酶的应用。
3、各种试剂用于遗传工程，蛋白质工程4．酶的应用可分为7个方面：1、作为一种新的工业催化剂2、用于食品加工3、用做医药4、用作分析试剂5、用于筛选新的生理活性物质6、用于开发新能源7、用于污水处理。
5．酶工程研究的技术方法：1、酶的分离纯化。
2、酶的固定化。
3、酶蛋白的化学修饰4、侧链修饰5、酶的亲和修饰6、酶的化学交联7、酶分子的定向改造6．酶的化学本质：除核酶外，酶的化学本质都是蛋白质7．酶的活性中心：酶分子上必需基团比较集中并构成一定空间构象、与酶的活性直接相关的结构区域称为酶的活性中心或活性部位。
8．酶的特点：1）都有结合部位和催化部位2）活性中心只占酶分子很小一部分3）酶的高级结构是一个三维实体4）诱导契合5）酶活性中心位于酶分子表面一个裂缝内6）酶与底物结合一般是通过氢键、范力和疏水作用等次级键相结。
9．酶催化作用的特点：1、酶的温和性2、酶的专一性3、酶的高效性4、酶的可调性10．反应速率：是以单位时间内反应物的减少量和产物的生成量来表示，通常指底物浓度消耗不超过5％时的速率。
10．米氏方程，米氏常数的意义11．双底物酶促反应动力学1）顺序机制：酶结合底物和释放产物是按顺序先后进行的①有序顺序机制②随机顺序机制2）乒乓机制12．1、酶活力概念：又称酶活性，酶催化某一化学反应的能力2、酶活力单位：表示酶量多少的单位3、酶的比活力：比活力＝活力单位数/每毫克酶蛋白4、转换数：表示酶催化中心的活性，它是指单位时间内每一催化中心所能转换的底物分子数或每mol活性中心单位时间转换13．产酶微生物的种类：1、细菌2、放线菌：蛋白酶、葡萄糖异构酶、溶菌酶等3、酵母菌：酿酒酵母4、霉菌：14．产酶微生物的来源：1、土壤中的产酶微生物2、水体中的产酶微生物3、空气中的产酶微生物4、极端环境中的产酶微生物15．原生质体融合的亲本、培养基和遗传标记的选择1、亲本菌株的选择：1）原始亲本2）直接亲本2．培养基：①完全培养基②基本培养基③有限培养基④补充培养基16．酶合成调节的类型1）诱导：凡能促进酶生物合成的现象。
酶工程
二、酶工程简介由酶学与化学工程、基因工程、微生物学技术相结合而产生的一门新的技术科学。
它从应用目的出发，研究酶的产生、酶的制备与改造、酶反应器以及酶的各方面应用。
（酶的生产、改性与应用的技术过程称为酶工程）分为：化学酶工程与生物酶工程。
1.化学酶工程（初级酶工程）酶化学与化学工程技术相结合的产物。
主要研究内容：酶的制备、酶的分离纯化、酶与细胞的固定化技术、酶分子修饰、酶反应器和酶的应用。
2. 生物酶工程（高级酶工程）在化学酶工程基础上发展起来的、酶学与现代分子生物学技术相结合的产物。
生物酶工程主要研究内容（1）用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）（2）用蛋白质工程技术定点改变酶结构基因（突变酶）（3）设计新的酶结构基因，生产自然界从未有过的性能稳定、活性更高的新酶。
当前酶工程的主要任务是：研制分解纤维素和木质素的酶、使低分子有机物聚合的酶、检测用酶、能分解有毒物质的酶及废物综合利用酶。
利用基因工程技术开发新酶品种和提高酶产量。
固定化酶和细胞、固定化多酶体系及辅助因子再生体系，特定生物反应的研究和应用。
用微生物和动植物组织研究生物传感器。
非水系统的反应技术，酶分子的修饰与改造以及酶型高效催化剂的人工合成研究。
一、酶的分类（一）根据酶的化学组成可将酶分为：1.单纯蛋白酶类：只含有蛋白质成分2.结合蛋白酶类（全酶）：含有蛋白成分（酶蛋白）和非蛋白成分（辅助因子）二）根据酶蛋白结构特点可将酶分为单体酶：以一个独立的三级结构为完整生物功能分子的最高结构形式的酶。
寡聚酶：以一个独立的四级结构为完整生物功能分子的最高结构形式的酶。
多酶复合体：由多种酶彼此镶嵌成一个功能完整的具有特定结构的复合体, 它们相互配合依次进行，催化连续的一系列相关反应。
国际酶学委员会（EC）规定，每个酶都有唯一的特定标码，其书写方式是：EC 数字.数字.数字.数字乙醇脱氢酶的编码是： EC1.1.1.1第一个“1”——第1大类，即氧化还原酶类；第二个“1”——第1亚类，供氢体为CHOH；第三个“1”——第1亚亚类，受氢体为NAD+；第四个“1”——在亚亚类中的顺序号。
生物工程的酶工程
生物工程的酶工程酶工程是生物工程领域中的一个分支，它涉及到利用酶在生物体内或外的产生、提取、纯化和改性等过程，以实现对酶的研究、开发和应用。
酶是一类特殊的蛋白质，具有催化作用，能够加速化学反应的速率，同时具有高效、选择性和可控性等特点，因此在医药、食品、化工等领域具有广泛的应用前景。
第一部分：酶的特性及应用1. 酶的特性酶是由生物体合成的蛋白质，具有特异性、高效性和可逆性等特点。
酶可以加速生物体内的化学反应，降低反应的活化能，提高反应速率。
酶还可以在温和的条件下催化反应，具有较好的选择性，可以实现对具体底物的特异性催化。
2. 酶在医药领域的应用酶在医药领域具有广泛的应用，包括制药、诊断和治疗等方面。
例如，酶可以用于生产制剂，合成抗生素和药物原料。
酶还可以作为诊断试剂，用于检测特定疾病的标志物。
此外，酶还可以用于生物催化，催化特定底物转化成特定产物，用于治疗疾病。
3. 酶在食品领域的应用酶在食品领域也有广泛的应用。
酶可以用于食品加工，例如面包中的酵母发酵和奶酪中的乳酸菌发酵。
酶还可以用于食品改良，例如果汁澄清、酒精酿造和乳制品生产等。
此外，酶还可以用于食品保鲜，延长食品的保质期。
第二部分：酶工程的研究与开发1. 酶工程的研究内容酶工程的研究主要包括酶的筛选、酶的改造和酶的表达等方面。
通过筛选具有良好催化性能和稳定性的酶，可以用于特定反应的催化。
通过酶的改造，可以提高酶的催化效率、耐温性和耐酸碱性等性质。
通过酶的表达，可以将酶产生的菌株进行工业化生产。
2. 酶工程的开发应用酶工程的开发应用主要涉及到生产酶制剂、生产酶催化反应和生物催化合成等方面。
通过工程菌株的发酵和酶的提取纯化等工艺，可以大规模生产酶制剂，并应用于医药、食品和化工等领域。
酶催化反应可以用于制备特定化合物，例如生产饲料中的氨基酸和食品中的添加剂等。
生物催化合成可以利用酶催化合成具有特定功能的化合物，例如合成抗癌药物和氨基酸等。
第三部分：酶工程的挑战与前景1. 挑战酶工程面临的挑战主要包括酶的稳定性、催化效率和特异性方面的改进。
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酶的定义：酶是具有生物催化功能的生物大分子，按分子中起催化作用的主要任务不同，自然界中天然存在的酶可以分为蛋白类酶和核酸类酶。
模拟酶：又称人工酶，酶模型，是在分子水平上模拟酶活性部分的形状、大小及微环境等特征以及酶的作用机理和立体化学等特征的一门科学。
生物印迹：一种通过酶与配体间的相互作用、诱导，从而改变酶的构象的方法。
酶：活细胞产生的、能在细胞内外起作用（催化）的生理活性物质。
酶工程：酶的生产性与与应用的技术过程。
酶工程的主要任务：经过预先设计，通过人工操作获得人们所需要的酶，并通过各种方法使酶的催化特性得以改进充分发挥其催化的功能。
酶的活性中心：酶分子中能同底物结合并催化反应的空间部位。
提起分离法：采用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们所需酶的技术过程同步合成型：酶的生物合成在细胞的生长阶段开始，而在细胞生长进入平衡期后，酶的生物合成也随之停止。
滞后合成型：酶在细胞生长一段时间或者进入平衡期以后才开始其生物合成并大量积累，又称为非生长偶联型。
固定化酶：固定在一定水不溶性载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶。
固定化细胞：固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动（生长、繁殖、新陈代谢）的细胞、也称为固定化活细胞或固定化增殖细胞。
定向进化：是模拟自然进化的过程、进行人工随机突变，并子啊特定的环境条件下进行选择，使进化朝着人们所以需方向发展的技术过程。
酶反应器：用于酶进行催化反应的容器机器附属设备。
共价调节酶：由于其他酶对其结构进行了共价修饰，使其能在非活性与活性形式之间相互转变的酶，也是调节酶的一种类型。
分子印迹：合成对其某种特异选择性结合的高分子聚合物技术。
酶原的激活：酶原在一定条件下经过适当的切割肽键，可以转变为有活性的酶。
酶活力：又称为酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力，可在一定条件下，酶催化某一化学反应的反应速率表示。
酶反应动力学;是研究反应速度及各种因素对酶反应速度影响的学科。
诱导型操纵子：在无诱导物的情况下，其基因的表达水平很低或不表达，只有在诱导物存在的条件下，才能转录生成mRNA，进而合成酶。
阻遏型操纵子：在无阻遏的情况下，其基因正常表达，当有阻遏物存在时，转录受到阻遏二次生长现象（葡萄糖效应）：细菌在含有葡萄糖和乳糖的培养基上生长，优先利用葡萄糖，待葡萄糖耗尽后才开始利用乳糖，产生了两个对数生长期中间隔开一个生长延滞期。
酶原：有些酶在细胞内合成时是无活性的，这种无活性的酶是有活性的前体，叫做酶原别构酶：又称变构酶，是调节物酶的一种类型，这种酶分子上除有与底物结合的活性中心以外还有一个与调节物结合的别构中心。
同工酶：催化同一种化学反应而酶蛋白本身的分子结构和组成都有所不同的一组酶。
诱导酶：细胞中一般情况下不存在或含量很小，而在加入特定诱导物产生的酶。
抗体酶：它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，本质上是一类具有催化活性的免疫球蛋白，在其可变区赋予了没的属性。
酶生物合成的反馈阻遏作用：指在酶催化反应的产物或代谢途径的末端产物使酶的生物合成受到阻遏的现象。
酶生物合成的诱导作用：加入某些物质使酶的生物合成开始或加速进行的现象，检测诱导作用。
酶活力单位：在特定条件下，每1min催化1umol的底物转化为产物的酶量国际单位是IU 另一个酶活力单位：卡特（kat）。
酶的比活力：是酶纯度的一个指标，是指在特定条件下单位质量（mg）蛋白质或RNA所具有的酶活力单位数。
酶催化作用的特点：专一性强，催化效率高和作用条件温和等影响酶催化作用的因素：底物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂、抑制剂、底物结构类似物蛋白类酶酶的分类与命名：氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶、连接酶或合成酶酶的生产方法：提取分离法、生物合成法、化学合成法酶生物合成的模式：同步合成法、延续合成法、中期合成法、滞后合成型酶的固定化方法：吸附法、包埋法、结合法、交联法、和热处理法等可逆抑制动力学：竞争性抑制作用Vm不变Km变大、非竞争抑制作用Vm变小Km不变、反竞争抑制作用Vm和Km都变小酶工程主要内容：微生物细胞发酵产酶，动植物细胞培养产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶细胞原生质体固定化，酶非水相催化，酶定向进化，酶反应器和酶的应用等酶活力的测定方法：终止法（化学法，放射性化学法，酶偶联法）；连续反映法（光谱吸收法，量气法，量热法，偶联的连续法）总结酶合成的过程：转录是以DNA为模版以核苷酸为底物在转录酶的作用下合成RNA的过程，它包括转录的起始RNA延伸及RNA链合成的终止。
翻译将RNA分子上的碱基排列次序转变为多肽链上氨基酸排列次序的过程，它包括氨基酸的活化，肽链合成的起始，肽链的延伸，肽链合成的终止及新生肽链的加工。
酶生物合成的调节（三个调节机制）A:分子代谢的阻遏作用；本质：AUP通过启动基因对酶生物合成进行调节控制。
B：酶生物合成的诱导作用；原理：诱导物与阻遏蛋白结合，使阻遏蛋白的结构发生改变，从而使它与操作基因结合加成减弱，阻遏蛋白不能与操纵基因结合就使RNA聚合酶可以与启动基因结合进行转录而合成结构基因所对应的酶。
C：酶生物合成的反馈阻遏作用；原理当环境中阻遏物达到一定浓度时，阻遏蛋白与阻遏物结合，使其结构发生改变，从而使阻遏蛋白与阻遏基因结合力增强，阻遏蛋白与操纵基因结合，就排挤RNA聚合酶与启动基因的结合，使转录无法进行，酶的生物合成收到阻遏。
酶分子合成模型分步合成型：是酶的生物合成与细胞生长同步进行的一种酶生物合成模式，该类酶对应的mRNA 很不稳定。
延续合成型：是酶的生物合成在细胞生长阶段开始，在细胞生长进入平衡期后还可以延续合成一段较长过时间的一种酶的生物合成模式。
中期合成型：是在细胞生长一段时间后才开始的，而在细胞生长进入平衡期以后酶的生物合成也随之停止，酶所对应的mRNA稳定性差。
滞后合成型：是在细胞生长一段时间或进入平衡期以后才开始生物合成并大量积累。
产酶微生物特点：酶的产量高；容易培养和管理菌种遗传性稳定不易变异；不易感染噬菌体。
提高酶产量的措施：添加诱导物；控制阻遏物的浓度；添加表面活性剂；添加产酶促进剂固定化酶的特征稳定性：对热稳定性高，保存稳定性好，对蛋白酶抵抗性增强，对变性剂的耐受性提高。
最适温度：固定化酶的最适温度可能会受到固定化方法和固定化载体的影响一般其作用最适温度比游离酶的低5-15O C。
最适PH：载体性质对最适PH影响产物性质对最适PH影响。
底物的特异性：由于载体的空间位阻作用，固定化酶的特异性改变，选择能进入载体的底物。
酶固定酶的方法:吸附法（通过氢键，疏化作用离子键等物理作用将酶固定于水不溶载体表面固定化方法）；包埋法（是将酶分子截留在具体特定网状结构载体中）；共价结合法（酶分子与载体之间以共价键作用而实现结合的固定化方法）；交联法（利用双功能或多功能试剂在酶分子间，酶分子与惰性蛋白间或酶分子与载体间进行交联反应）。
酶的分离纯化过程（对未知酶分离纯化策略）动物细胞特点及动物细胞培养特点和培养方式a动物细胞特点：无细胞壁，适应环境的能力差，全能性，贴壁生长，锚壁依赖性，接触抑制性，功能全能性。
b，动物细胞培养特点：可生产各种蛋白酶产物；生长缓慢；为防止微生物污染添加青霉素；动物细胞因为体积极大又无细胞壁保护所以对外界剪切力敏感，严格控制T和PH；锚壁依赖性，贴壁培养；培养成分复杂，一般需要添加血清或其代替品，产物分离纯化复杂，成品较高；后代细胞培养50代后，就会退化死亡。
c动物细胞培养方式：悬浮培养；贴壁培养；固定培养植物细胞的特点及植物培养特点植物细胞特点:植物细胞比微生物细胞大体积约为微生物细胞的103-106；植物细胞的生长速率和代谢速率低倍增时间长；营养要求较为简单；植物细胞生长需要一定的光照强度和光照时间；对剪切力敏感在研制和培养过程中通风搅拌方面严加控制；植物细胞主要目的的产物为色素药物香精和酶等刺激代谢产物。
植物细胞培养产酶的特点：提高产率；缩短周期；易于管理，减轻劳动力强度；提高产品质量；其他。
酶的修饰法及其典型应用酶的修饰方法：酶分子侧链基因的化学修饰（氨基的化学修饰，羧基的化学修饰，硫基的化学修饰，组氨酸咪唑基的化学修饰，精氨酸。
基的化学修饰，色氨酸吲哚基的化学修饰，酪氨酸残疾和脂肪族氨基酸残基羟基的化学修饰，甲流氨酸残疾的化学修饰）酶分子表面化学修饰（聚二醇对酶的修饰，右旋糯酥及右旋糖肝硫酸对酶的修饰，糖肽对酶的修饰，且有生物活性的大分子对酶的修饰，蛋白质对其分子对酶的修饰。
P101-113。
固定化细菌发酵产酶的特点1细胞密度大，提高产酶的能力2发酵稳定性好，可反复连续使用较长时间3细胞流失少，可在高稀释率的条件下连续发酵4发酵液中菌体含量少，利于产品的分离纯化酶反应器的定义和类型定义：以酶作为催化剂进行酶促反应的设备称为酶反应器类型：搅拌罐式反应器；填充床反应器；流化床反应器；酶反应器；鼓泡式反应器；喷射式反应器。
酶的应用酶在医药食品轻工化工，能源，环保，检测和生工等领域有广泛的应用。
在疾病的治疗方面，蛋白酶可以做消化剂，用于治疗消化不良和食欲不振，使用时往往与淀粉酶等制成复合剂以增加疗效。
酶的催化机制酶活性中心，酶分子底物结合并专一催化反应的部位1.活性中心的共性（1)酶的活性中心仅占酶体积的很小一部分（2）酶的活性中心是一个具有特定的三维空间结构的实体，这样才能使构成活性中心的氨基酸在空间上靠近酶和底物的结合的专一性，取决于活性中心。
（3）原子的精确排列，而且酶活性中心的构像不是刚性的，它与底物结合时可以发生变化，变得与底物形状互补（4）底物靠许多相当弱的键力与酶活性中心结合。
（5）酶活性中心处于酶分子表面的下凹穴中，底物分子就结合在这个凹穴当中。
2.酶与底物的结合过程（1)锁与钥匙（2）诱导契合主要内容a.酶与底物的结合之前，酶分子构象不一定和底物互相结合。
B酶分子活性中心不是刚性的结构，当底物与酶亲近时，底物分子可以诱导酶分子的构象发生一定变化。
C由于酶分子构象发生变化，因而使酶活性中心催化基因形成正确排列和定向酶分子和底物分子契合而合成中心复合物，并导致底物发生反应。
D当反应完毕时，产物从酶分子掉下来，这酶分子又恢复到原来的构象。
3.加快反应速度，降低反应活化能4.降低反应活化能E+S=E+P酶与底物结合形成中间复合物，中间复合物又恢复到原来的构象，这个趋势给底物的化学键一个力从而使断裂此化学键所需的能量降低。
影响酶反应速度的因素:底物浓度;酶浓度;温度;PH;激活剂浓度;抑制剂浓度;底物结构类似物米氏方程意义：（1）提供两个重要的动力学常数K M和K I（2）提供V与S之间的关系（3）提供V与F之间的关系km特定条件下的特征常数KI表示每个分子在单位时间内底物转为产物的分子数，反应E催化中间复合物转变为产物的能力。