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
酶工程期末重点总结
酶工程期末重点总结一、酶工程概述酶工程是将酶应用于工业领域的一门科学，通过对酶的研究和改良，可以提高酶的稳定性、催化活力、选择性和产量，以满足工业生产的需求。
酶工程的应用范围广泛，涉及生物技术、医药化学、食品工程等多个领域。
二、酶的产生和分离纯化1. 酶的产生：酶可以通过天然微生物、重组DNA技术等方法进行生产。
天然微生物通过发酵过程产生酶，而重组DNA技术可以将特定基因导入到宿主微生物中，使其产生目标酶。
2. 酶的分离纯化：酶的分离纯化通常包括细胞破碎、组织液处理、沉淀和层析等步骤。
其中，层析是一种常用的分离纯化方法，包括凝胶过滤层析、离子交换层析、亲和层析等。
三、酶的性质和特点1. 酶的性质：酶是一种特殊的蛋白质，具有催化作用。
酶的催化作用是高度选择性的，可以加速化学反应的速率并降低反应的能量活化值。
2. 酶的特点：酶具有高效、低成本、环境友好等特点。
由于酶具有高度选择性，因此可以在温和的条件下催化反应，减少能耗和废弃物产生。
四、酶的改良和优化酶的改良和优化是酶工程的核心内容之一，旨在提高酶的催化活力、选择性和稳定性，以满足工业生产的需求。
1. 酶的改造：通过理性设计和随机突变等手段，改变酶的氨基酸序列，以改善其性质。
常用的改造方法包括点突变、插入突变和删除突变等。
2. 酶的固定化：将酶固定在材料表面或载体上，增加酶的稳定性和重复使用性。
常用的固定化方法包括包埋法、凝胶包覆法和共价固定法等。
3. 酶的进化：通过模拟自然界的进化过程，通过多代选择和酶库筛选等方法，获得具有改良性质的酶。
进化方法包括DNA重组技术、DNA重组酶库和聚合酶链式反应等。
五、酶工程在工业中的应用酶工程在工业中的应用广泛，涉及到生物能源、纺织印染、制药等多个领域。
1. 生物能源：酶可以催化生物质转化为生物能源，如酶解纤维素制备生物乙醇。
2. 纺织印染：酶可以代替传统的化学处理方法，实现更加环保和高效的染色和整理。
3. 制药：酶可以用于合成药物和研发新药，如利用酶合成青霉素等抗生素。
酶工程
用于加工和生 产一些产品
用于化验诊断和 水质临界测试
用于生物工程 其他分支领域
酶制剂的生产
酶制剂的利用
生物工程各分支领域之间的关系
上游处理技术：基因工程和细胞工程 下游处理技术：发酵工程和酶工程
酶制剂的生产过程
动植物组织细胞 酶的提取分离、纯化
微生物发酵产物
直接利用 酶制剂
固定化酶
谢谢
酶制剂的应用
1、酶制剂可用于治疗疾病。 例如： 从曲霉中提取的淀粉酶可用于治疗消化不良； 溶菌酶可用于抗菌、消炎； 尿激酶可用于治疗血栓病。
2、酶制剂可用于食品加工。
例如： 果胶酶可用于澄清果酒和果汁； 用木瓜蛋白酶制成的嫩肉粉，可以使肉丝、 肉片等烹调后吃起来嫩滑可口。
酶制剂的应用
3、酶制剂用于生产一些药品。 例如：青霉素酰化酶可用于生产氨苄青霉素 4、酶制剂可用于化验诊断 举例：尿糖试纸检验糖尿病
酶工程拓展
享学课堂
目录
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ห้องสมุดไป่ตู้
酶的概念 酶工程
酶抑制剂
一、酶的概念
酶的概念
酶(Enzyme)是活细胞产生的一类具有 生物催化作用的有机物。
二、酶工程
酶工程
概念： 是指将酶所具有的生物催化功能， 借助工程学的手段，应用于生产、 生活、医疗诊断和环境保护等方面 的一门科学技术。 包括： 酶制剂的生产 酶制剂的应用
三、酶抑制剂
酶制剂的生产
包括： 酶的生产 提取 分离纯化
液体
固体
制成酶制剂
酶制剂的生产
包括： 酶的生产 提取 分离纯化
液体
固体
制成酶制剂
酶制剂： 分离纯化的酶加入适量的稳定剂、填充剂。 稳定剂： 为了保证在提取过程中不使酶被破坏而加 入的具有保持酶活性的物质。 填充剂： 那些能够改变酶的原有状态，若使浓度增 加，但不改变酶的性质所添加的一些物质。
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。
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。
-酶工程简介
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生物酶工程示意图
酶工程原理和基本过程
菌种 → 扩大培养→ 发酵→ 发酵酶液 →酶的提取 → 酶成品
原料→ 前处理→ 杀菌→ 酶反应器 ← ↓ 反应液→ 产品提取→ 产品
酶的固定化
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酶工程研究热点
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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
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The Nobel Prize in Chemistry 1946
― for his discovery "for their preparation of enzymes and that enzymes virus proteins in a pure form" can be crystallized"
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The Nobel Prize in Chemistry 1907
"for his biochemical researches and his discovery of cell-free fermentation"
Eduard Buchner Germany Landwirtschaftliche Hochschule (Agricultural College) Berlin, Germany b. 1860 d. 1917
核心目标：大规模利用生物体系（如细胞 或酶）作为催化剂实现物质是生物技术的重要组成部分
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。
酶工程总结PPT课件
酶的分子改造技术
酶的分子改造技术是通过化学或生物 方法对酶的分子结构进行修饰和改造， 从而改变酶的催化性质和功能的技术。
酶的分子改造技术包括化学修饰、定 向进化、点突变等关键技术，这些技 术的应用能够优化酶的催化性能和稳 定性，提高酶的生产效率和降低成本。
THANKS
生物能源开发
酶工程技术可用于生物能源开发，如生物柴油、生物 酒精等。
06
酶工程的前景与挑战
酶工程的发展前景
酶工程在工业生产中的应用前景广阔，特别是在生物制药、生物燃料、环保等领域。
随着酶工程技术的不断进步，酶的产量、活性和稳定性将得到进一步提高，为工业 生产提供更高效、环保的解决方案。
酶工程在医疗领域的应用前景也十分看好，例如用于药物设计和开发、疾病诊断和 治疗等。
环保领域的应用
有毒有害物质降解
01
酶工程技术可用于降解有毒有害物质，如重金属、有机污染物
等。
废水处理
02
酶工程技术可以用于废水处理，通过酶促反应将废水中的有机
物转化为无害物质。
生物修复
03
酶工程技术可用于生物修复，通过酶促反应降解污染物，恢复
生态环境。
食品工业领域的应用
食品添加剂生产
酶工程技术在食品添加剂生产中发挥着重要作用，如生产甜味剂、 防腐剂等。
专一性
一种酶通常只能催化一种或一类化学反应，具有明显的专一性。
不稳定性
大多数酶是蛋白质，容易受温度、pH、重金属离子等环境因素的影响，表现出不稳定性。
酶的活性调节
1 2
共价修饰
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
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。
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。
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。
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。
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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。
K m最小的底物，通常就是该酶的最适底物，也就是天然底物。
☐km还可以推断某一代谢物在体内可能的代谢途径。
酶浓度对反应速度的影响：应用：控制[S]足够大，测酶活力酶的抑制剂：能够使酶的催化活性降低或者丧失的物质。
激活剂: 凡能使酶由无活性变为有活性或使酶活性增加的物质。
酶的抑制剂与酶变性的区别：抑制剂对酶有一定的选择性，而变性剂对酶没有选择性酶活力（enzyme activity)：酶催化某一反应的能力。
用在一定条件下，酶催化某一反应的反应速度表示。
反应速度快，活力就越高。
酶活力是酶量的量度指标酶活力单位：习惯单位（U）:底物(或产物)变化量/单位时间国际单位(IU)：在特定的条件下，每分钟催化1μmol底物转化为产物所需的酶量为一个国际单位（1μmoL变化量/分钟）催量单位(katal)：１催量(kat)是指在特定条件下，每秒钟使１mol底物转化为产物所需的酶量。
（1moL变化量/秒）kat与IU的换算：1Kat =6 107 IU 1 IU=16.67×10-9 kat酶的比活力是酶纯度的量度指标，是指在特定条件下，单位重量（mg）的酶所具有的酶活力单位数。
酶的转化数（turnover number) K cat，又称为摩尔催化活性，是指每个酶分子每分钟催化底物的分子数，即酶摩尔酶每分钟转化为产物的摩尔数。
是酶催化效率的量度指标酶活力的测定：连续监测法: 连续测定反应过程中产物、底物或辅酶的变化量，直接测定出酶反应的初速度。
中止法: 酶反应进行到一定时间后终止其反应，再用化学或物理方法测定产物或反应物量的变化。
酶活力测定的步骤：1、酶与底物反应（1）确定底物及最佳反应条件（2）底物溶液及酶液的准备（缓冲液、新鲜、预热）（3）酶与底物反应（恒温、及时终止）2、测底物或产物变化量第二节酶工程酶的生产方法：提取分离法、生物合成法、化学合成法第三节酶的应用酶在医药方面的应用：1、在疾病诊断方面：葡萄糖氧化酶2、在疾病预防与治疗方面：消化酶3、药物制造方面：青霉素酰化酶第二章微生物发酵产酶微生物发酵产酶特点：微生物种类多代谢类型多酶种类多易培养代谢能力强酶产量高第一节酶的生产菌优良的产酶菌种应该具备的条件：酶的产量高、容易培养和管理、产酶的稳定性好、利于酶的分离纯化、安全可靠常用的产酶微生物：细菌、霉菌、放线菌、酵母第二节酶的发酵技术酶的发酵方式：固体发酵、液体深层发酵、固定化细胞发酵、固定化原生质体发酵培养基的配制原则：选择适宜的营养物质营养物的浓度及配比合适物理、化学条件适宜经济节约精心设计、试验比较培养基的五大要素----水、碳源、氮源、无机盐和生长因子发酵条件对产酶的影响：温度的控制、pH的控制、溶解氧的控制、搅拌的作用、泡沫的控制、湿度的控制温度的控制：（1）细胞产酶最适温度往往低于最适生长温度（2）不同阶段控制不同的温度（3）温度调节方法：热水升温、冷水降温pH值的控制：调节培养基的原始pH缓冲液稳定pH值保持一定的C/N值调节通气量，使发酵液中的氧化还原电位差能维持在一定水平流加适宜的酸、碱溶液补料的方式溶解氧的控制：调节通气量：通气量，K d调节氧分压：氧分压，K d调节气液接触面积：面积，K d使空气分散成小气泡调节气液接触时间：t ，K d增加挡板等改变培养液特性：降低粘度第三节酶的生物合成及调节酶生物合成的调节：转录水平的调节转录产物的加工调节翻译水平的调节翻译产物的加工调节和酶降解的调节等转录水平的调节对酶的生物合成是最重要的调节!操纵子的结构元件：结构基因、操纵基因、启动子、调节基因分解代谢物阻遏：指某些物质（主要是葡萄糖和其他容易利用的碳源等）经过分解代谢产生的物质阻遏某些酶（主要是诱导酶）生物合成的现象。
第四节提高酶产率的措施一、使用优良的产酶细胞：通过筛选、诱变、原生质体融合、基因重组、定向进化等手段，获得生长快、产率高、稳定性好的产酶细胞。
二、使用优良的发酵生产设备：通过精心设计或者选择使用高产、低耗的发酵罐等发酵生产设备。
三、采用先进的分离纯化技术和设备：采用操作简便、收得率高的分离纯化技术和设备，以达到高产丰收的效果。
四、控制好工艺条件：在发酵过程中，要根据菌种特性，确定培养基和发酵工艺条件，进行工艺优化，并根据需要和变化的情况及时加以调节控制。
五、采取某些行之有效的措施，诸如添加诱导物、控制阻遏物浓度、添加表面活性剂等。
第五节酶的发酵动力学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、基质消耗速率及其影响因素的学科。
莫诺德（Monod）方程：µ：比生长速率µm：最大比生长速率S：限制性基质的浓度Ks：莫诺德常数，µ=0.5 µm时的限制性基质浓度酶生物合成的模式：通过分析比较细胞生长和酶产生的关系，可将酶的生物合成分为以下四种模式：同步合成型酶的生物合成速度与细胞生长速度紧密联系酶的合成可诱导，但不受分解代谢物阻遏和反应产物阻遏。
对应的mRNA很不稳定大部分组成酶和部分诱导酶的合成属于此种模式。
如：米曲霉在含有胆宁或者没食子酸的中生长，合成胆宁酶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，酶还可以延续合成较长一段时间可受诱导，一般不受分解代谢物和产物阻遏对应的mRNA相当稳定属于该类型的酶可以是组成酶，也可以是诱导酶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以后，酶的合成也随着停止。
酶的合成受产物的反馈阻遏或分解代谢物阻遏。
对应的mRNA不稳定滞后合成型只有当细胞生长进入平衡期以后，酶才开始合成并大量积累。
许多水解酶的生物合成都属于这一类型受分解代谢物的阻遏作用所对应的mRNA稳定性高影响酶生物合成模式的主要因素：高：可在细胞停止生长后继续合成酶1）mRNA的稳定性差：随着细胞停止生长而终止酶的合成2）培养基中阻遏物的存在不受阻遏：随着细胞的生长而开始酶的合成。
受阻遏：细胞生长一段时间或平衡期后，酶才开始合成。
酶生产中最理想的合成模式延续合成型：发酵过程中没有生长期和产酶期的明显差别。
细胞开始生长就有酶的产生，直至细胞生长进入平衡期后，酶还可以继续生成一段时间。
固定化细胞的特点：提高产酶率可以反复使用或连续使用较长时间基因工程菌的质粒稳定，不易丢失发酵稳定性好缩短生产周期，提高设备利用率产品容易分离纯化适用于胞外酶等胞外产物的生产固定化细胞发酵产酶的工艺条件控制：1、固定化细胞的预培养，利于固定化细胞生长繁殖2、溶解氧的供给（1）不能剧烈搅拌（2）加大通气量（3）改变固定化方法3、温度的控制：连续培养时，培养液需预先调温4、培养基成分的控制：需注意载体的稳定性、溶氧固定化原生质体的特点：1、稳定性较好2、利于胞内物质的分泌3、利于氧气和营养物质的传递吸收，提高产酶率固定化原生质体发酵产酶的工艺条件及控制：1、发酵液中需加渗透压稳定剂2、防止细胞壁再生3、固定化原生质体时，保证原生质体浓度第三章动、植物细胞培养产酶第四章酶的分离纯化酶的提取和分离纯化——是指将酶从细胞或培养基中取出，再与杂质分开，而获得与使用目的要求相适应的有一定纯度的酶产品的过程，是酶工程的主要内容之一。
医药98％、99.9％遵循的原则：1、原料易得，成本低，含酶量高2、各过程条件温和3、尽可能使用缓冲液4、操作中，注意保护酶活力:如加EDTA、半胱氨酸、蛋白酶抑制剂等5、跟踪酶分离每一步的总活力和比活力，判别每步方法的可行性6、注意分离方法的使用顺序（1）先用低分辨率的方法:离心、沉淀、过滤等（2）后用高分辨率方法:结晶、膜分离、离子层析（3）昂贵、分离规模小的放最后:凝胶层析、亲和层析、HPLC(高压液相色谱）等第二节细胞的破碎与提取细胞破碎：通过各种方法使细胞外层结构破坏的技术过程。
目的：使胞内酶释放细胞破碎的方酶分子修饰天然酶的局限：稳定性较差活性不够高可能具有抗原性酶分子修饰：通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的技术过程。
酶分子修饰的作用：提高酶的活力activity增强酶的稳定性stability降低或消除酶的抗原性immunological property研究和了解酶分子中主链、侧链、组成单位、金属离子和各种物理因素对酶分子空间构象影响structure酶分子修饰的方法：金属离子置换修饰(metal ion replacement modification)大分子结合修饰(macromolecules combine modification)侧链基团修饰(side-chain group modification)肽链有限水解修饰(peptide chain limited hydrolysis modification)氨基酸置换修饰(amino acid replacement modification)物理修饰(physical modification)大分子结合修饰：采用水溶性大分子与酶的侧链基团共价结合，使酶分子的空间构象发生改变，从而改变酶的催化特性的修饰。