《酶学与酶工程》PPT课件
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酶工程-01-酶和酶工程概论1.ppt
现代酶学理论与化工技术的交叉。
应用领域：
食品工业 轻工业 医药工业
酶和酶工程概论
本章主要内容
酶的基本概念和发展历史 酶催化作用特点 影响酶催化作用的因素 酶的分类与命名 酶的活力测定 酶的生产方法 酶工程发展概况
Enzyme Engineering
酶和酶工程概论
Enzyme Engineering
酶的基本概念和发展历史
远古时代 —— 古老的“食品工业”
中国夏禹时代：酿酒、酿醋 —— 粬
醪、醴、麴(曲，粬)
两周时代：饴糖、食酱、腌菜
豆：两周时代的重要礼器和食器，盛放腌菜
公元十世纪：制豆酱
利用曲霉中的蛋白酶水解豆类蛋白得到
春秋战国时代： 用麴治疗消化不良的疾病
Enzyme Engineering
酶是具有生物催化功能的生物大分子。 酶的分类？
蛋白类酶和核酸类酶。
填空练习题：
蛋白类酶分子中起催化作用的主要组分是（），核酸类酶 分子中起催化作用的主要组分是（）。 蛋白质 核糖核酸（RNA）
酶和酶工程概论
Enzyme Engineering
第二节 酶催化作用的特点
催化剂的共性
1. 用量少而催化效率高； 2. 能够改变化学反应的速率，但是不能改变化学反应平衡； 3. 降低反应的活化能，从而加速反应的进行； 4. 一般要与反应物形成过渡态。
Enzyme Engineering
酶催化作用的特点——专一性
酶催化作用专一性的相关学说
2、锁－钥学说
整个酶分子的天然构象是刚性的，酶表面具有特定的形状 酶与底物的结合，如同一把钥匙对一把锁一样。
Substrate can match the binding site
应用领域：
食品工业 轻工业 医药工业
酶和酶工程概论
本章主要内容
酶的基本概念和发展历史 酶催化作用特点 影响酶催化作用的因素 酶的分类与命名 酶的活力测定 酶的生产方法 酶工程发展概况
Enzyme Engineering
酶和酶工程概论
Enzyme Engineering
酶的基本概念和发展历史
远古时代 —— 古老的“食品工业”
中国夏禹时代：酿酒、酿醋 —— 粬
醪、醴、麴(曲，粬)
两周时代：饴糖、食酱、腌菜
豆：两周时代的重要礼器和食器，盛放腌菜
公元十世纪：制豆酱
利用曲霉中的蛋白酶水解豆类蛋白得到
春秋战国时代： 用麴治疗消化不良的疾病
Enzyme Engineering
酶是具有生物催化功能的生物大分子。 酶的分类？
蛋白类酶和核酸类酶。
填空练习题：
蛋白类酶分子中起催化作用的主要组分是（），核酸类酶 分子中起催化作用的主要组分是（）。 蛋白质 核糖核酸（RNA）
酶和酶工程概论
Enzyme Engineering
第二节 酶催化作用的特点
催化剂的共性
1. 用量少而催化效率高； 2. 能够改变化学反应的速率，但是不能改变化学反应平衡； 3. 降低反应的活化能，从而加速反应的进行； 4. 一般要与反应物形成过渡态。
Enzyme Engineering
酶催化作用的特点——专一性
酶催化作用专一性的相关学说
2、锁－钥学说
整个酶分子的天然构象是刚性的，酶表面具有特定的形状 酶与底物的结合，如同一把钥匙对一把锁一样。
Substrate can match the binding site
酶学与酶工程 (2)优秀课件
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（二）国际系统命名法
国际系统命名法原则是以酶的整体反应为基 础的，规定每种酶的名称应当明确标明酶的底物 及催化反应的性质。如果一种酶催化两个底物起 反应，应在它们系统名称中包括两个底物的名 称，并以“：”号将它们隔开。若底物之一是水 时，可将水略去不写。
ATP＋D-葡萄糖 ADP＋D-葡萄糖-6-磷酸 国际系统命名为： ATP：D-葡萄糖磷酸转移酶
退出
2． 酶与底物的结合模型
a． 锁和钥匙模型 b ．诱导锲合模型
退出
a． 锁和钥匙模型
认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结 构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的 结合如同一把钥匙对一把锁一样
退出
b ．诱导锲合模型
该学说认为酶表面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.
专一性
活性部位
必需基团
催化基团 催化性质
维持酶的空间结构
退出
三．酶的作用机制
1． 酶的作用过程 2． 酶与底物的结合模型 3 ．酶的催化作用
退出
1． 酶的作用过程
酶的活性部位：
是它结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是整个 酶分子相当小的部分，它是由在线性多肽中可能相隔很 远的氨基酸残基形成的三维实体。
退出
（三）国际系统分类法及酶的编号
国际酶学委员会，根据各种酶所催化反应的类型， 把酶分为6大类，即氧化还原酶类、转移酶类、水解 酶类、裂合酶类、异构酶类和连接酶类。分别用1、2、 3、4、5、6来表示。再根据底物中被作用的基团或 键的特点将每一大类分为若干个亚类，每一个亚类又 按顺序编成1、2、3、4……等数字。每一个亚类可 再分为亚亚类，仍用1、2、3、4……编号。每一个 酶的分类编号由4个数字组成，数字间由“·”隔开，编 号之前冠以EC（Enzyme Commision)。
（二）国际系统命名法
国际系统命名法原则是以酶的整体反应为基 础的，规定每种酶的名称应当明确标明酶的底物 及催化反应的性质。如果一种酶催化两个底物起 反应，应在它们系统名称中包括两个底物的名 称，并以“：”号将它们隔开。若底物之一是水 时，可将水略去不写。
ATP＋D-葡萄糖 ADP＋D-葡萄糖-6-磷酸 国际系统命名为： ATP：D-葡萄糖磷酸转移酶
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2． 酶与底物的结合模型
a． 锁和钥匙模型 b ．诱导锲合模型
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a． 锁和钥匙模型
认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结 构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的 结合如同一把钥匙对一把锁一样
退出
b ．诱导锲合模型
该学说认为酶表面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.
专一性
活性部位
必需基团
催化基团 催化性质
维持酶的空间结构
退出
三．酶的作用机制
1． 酶的作用过程 2． 酶与底物的结合模型 3 ．酶的催化作用
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1． 酶的作用过程
酶的活性部位：
是它结合底物和将底物转化为产物的区域，通常是整个 酶分子相当小的部分，它是由在线性多肽中可能相隔很 远的氨基酸残基形成的三维实体。
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（三）国际系统分类法及酶的编号
国际酶学委员会，根据各种酶所催化反应的类型， 把酶分为6大类，即氧化还原酶类、转移酶类、水解 酶类、裂合酶类、异构酶类和连接酶类。分别用1、2、 3、4、5、6来表示。再根据底物中被作用的基团或 键的特点将每一大类分为若干个亚类，每一个亚类又 按顺序编成1、2、3、4……等数字。每一个亚类可 再分为亚亚类，仍用1、2、3、4……编号。每一个 酶的分类编号由4个数字组成，数字间由“·”隔开，编 号之前冠以EC（Enzyme Commision)。
第一章 酶学与酶工程 (1节) 酶工程课件
60年代，用小分子化合物修饰酶分子侧链基 团,使酶性质发生改变;
70年代,修饰剂的选用、修饰方法上又有了新 的发展。
此外,对抗体酶,人工酶,模拟酶等方面,以及 酶的应用技术研究 ,在近20年均取得了较大 进展,使酶工程不断向广度和深度发展,显示
退出 出广阔而诱人的前景。
三． 酶工程的研究内容 21世纪酶工程的发展主题
退出
（一）新酶的研究与开发
3.人工模拟酶 人工合成的具有类似酶活性的高聚物。 人工模拟酶在结构上必须具有两个特殊部位，
即一个是底物结合位点，另一个是催化位点 4.杂合酶 是指由来自两种或两种以上的酶的不同结构
片段构建成的新酶。 可以利用高度同源的酶之间的杂交，这种杂
交是通过相关酶同源区间残基或结构的交换 来实现。
退出
1878 德国的Kuhne 定义Enzyme 原意为在酵母中 1896 德国的Buchner证明了酵母无细胞提取液的酒精发酵
作用（1907年诺贝尔奖） 1926 美国的Sumner从刀豆中得到脲酶结晶（1946年诺贝
尔奖） 1969 日本固定化氨基酰化酶，第一次将固定化酶成功地应
用于工业生产。——酶工程诞生 1970 美国的Smith 发现限制性内切酶（1979年诺贝尔奖） 1986 美国cech和Altnan发现核酶（1989年诺贝尔奖）
酶的分子修饰可分为化学修饰和选择性遗传 修饰。
退出
（三）酶的高效应用
3.非水相催化 1984年，美国麻省理工学院从事非水系统内
酶反应的研究，取得成果，由此产生一个全 新的分支学科－－非水酶学 非水相催化的特点： 大多数有机物在非水系统内溶解度高。 一些在水中不可能进行的反应，有可能在非 水系统内进行。 非水系统内酶的稳定性更好。 退出 在非水系统内酶很容易回收和反复使用。
70年代,修饰剂的选用、修饰方法上又有了新 的发展。
此外,对抗体酶,人工酶,模拟酶等方面,以及 酶的应用技术研究 ,在近20年均取得了较大 进展,使酶工程不断向广度和深度发展,显示
退出 出广阔而诱人的前景。
三． 酶工程的研究内容 21世纪酶工程的发展主题
退出
（一）新酶的研究与开发
3.人工模拟酶 人工合成的具有类似酶活性的高聚物。 人工模拟酶在结构上必须具有两个特殊部位，
即一个是底物结合位点，另一个是催化位点 4.杂合酶 是指由来自两种或两种以上的酶的不同结构
片段构建成的新酶。 可以利用高度同源的酶之间的杂交，这种杂
交是通过相关酶同源区间残基或结构的交换 来实现。
退出
1878 德国的Kuhne 定义Enzyme 原意为在酵母中 1896 德国的Buchner证明了酵母无细胞提取液的酒精发酵
作用（1907年诺贝尔奖） 1926 美国的Sumner从刀豆中得到脲酶结晶（1946年诺贝
尔奖） 1969 日本固定化氨基酰化酶，第一次将固定化酶成功地应
用于工业生产。——酶工程诞生 1970 美国的Smith 发现限制性内切酶（1979年诺贝尔奖） 1986 美国cech和Altnan发现核酶（1989年诺贝尔奖）
酶的分子修饰可分为化学修饰和选择性遗传 修饰。
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（三）酶的高效应用
3.非水相催化 1984年，美国麻省理工学院从事非水系统内
酶反应的研究，取得成果，由此产生一个全 新的分支学科－－非水酶学 非水相催化的特点： 大多数有机物在非水系统内溶解度高。 一些在水中不可能进行的反应，有可能在非 水系统内进行。 非水系统内酶的稳定性更好。 退出 在非水系统内酶很容易回收和反复使用。
《酶工程》课件-酶的应用
转移酶类
催化基团转移反应， 如转氨酶、磷酸酶 等。
合成酶类
催化特定化合物的 合成，如谷氨酰胺 合成酶等。
酶的特性
高效性
酶的催化效率比非酶促反应高 出很多，能显著缩短反应时间
。
专一性
一种酶通常只能催化一种或一 类化学反应。
不稳定性
在高温、强酸、强碱等极端条 件下，酶的活性会受到破坏。
活性可调节性
通过调节酶的浓度、反应条件 等，可以控制酶促反应的速度
。
酶的活性与稳定性
温度对酶活性的影响
大多数酶在低温下活性降低，而在适宜温度 下活性最高，温度过高会使酶失活。
抑制剂对酶活性的影响
有些物质可以抑制酶的活性，从而减缓或阻 止酶促反应的进行。
pH对酶活性的影响
大多数酶在一定的pH范围内活性最高，超 出这个范围酶的活性会降低或失活。
激活剂对酶活性的影响
有些物质可以增强酶的活性，从而加快酶促 反应的速度。
04
酶的应用
酶在医药领域的应用
药物生产
酶可用于合成药物，如抗 生素、抗癌药物等，具有 高效、环保的特点。
诊断试剂
酶作为生物催化剂，可用 于制备诊断试剂，如酶联 免疫试剂盒等，用于疾病 检测。
生物治疗
酶可用于基因治疗、细胞 治疗等领域，通过调控基 因表达或促进细胞生长来 治疗疾病。
酶在食品工业中的应用
THANKS
感谢观看
酶工程面临的挑战与解决方案
酶的稳定性问题
针对酶稳定性差的问题，可以通过蛋白质工程手段对酶进行改造，提高其热稳定性和化学稳定性 。
酶的生产成本问题
通过基因工程技术，实现酶的高效表达和大规模生产，降低生产成本。同时，探索新型的酶生产 方式，如利用微生物发酵或植物细胞培养等。
酶学与酶工程第二章学生ppt课件
22
3. 共价催化(covalent catalysis)
共价催化又称亲核催化（nucleophilic catalysis） 或亲电子催化（electrophilic catalysis） 亲核攻击集团： -OH，-SH，-N（咪唑基） 底物亲电中心：
磷酰基（P=O）酰基（C=O） 糖基（Glu-C-OH）
狭义酸碱催化：H＋和OH－ （specific acid-base catalysis）
广义酸碱催化：质子供体和质子受体 （general acid-base catalysis
21
三、降低反应活化能的因素
Table Functional groups involved in general
天冬氨酸、谷氨酸和赖氨酸
11
二、酶的结构和功能的关系
（一）酶的一级结构与催化功能的关系 酶的一级结构是酶的基本化学结构，是催化功能的基
础。
12
胰蛋白酶原（trypsinogen）的激活
13
（二）酶的二级和三级结构与催化功能 的关系
酶的二级、三级结构是所有酶都必须具备的空 间构型。维持酶的活性部位所必须的酶蛋白的 二级和三级结构彻底改变，就会使酶遭受破坏 而丧失其催化功能，这是蛋白质变性的依据。
1．酶的变性和失活 2．活性中心的挠性 3．酶分子的结构域
14
（三）酶的四级结构与催化功能 的关系
具有四级结构的酶，按其功能可分为两类， 一类与催化作用有关，另一类与代谢调节关 系密切。
15
三、酶催化作用的基本理论
（一）酶—底物复合物
1．酶－底物复合物存在的证据 1903年，Henri用蔗糖水解酶水解蔗糖提出的。 E+S= ES= P+ E
3. 共价催化(covalent catalysis)
共价催化又称亲核催化（nucleophilic catalysis） 或亲电子催化（electrophilic catalysis） 亲核攻击集团： -OH，-SH，-N（咪唑基） 底物亲电中心：
磷酰基（P=O）酰基（C=O） 糖基（Glu-C-OH）
狭义酸碱催化：H＋和OH－ （specific acid-base catalysis）
广义酸碱催化：质子供体和质子受体 （general acid-base catalysis
21
三、降低反应活化能的因素
Table Functional groups involved in general
天冬氨酸、谷氨酸和赖氨酸
11
二、酶的结构和功能的关系
（一）酶的一级结构与催化功能的关系 酶的一级结构是酶的基本化学结构，是催化功能的基
础。
12
胰蛋白酶原（trypsinogen）的激活
13
（二）酶的二级和三级结构与催化功能 的关系
酶的二级、三级结构是所有酶都必须具备的空 间构型。维持酶的活性部位所必须的酶蛋白的 二级和三级结构彻底改变，就会使酶遭受破坏 而丧失其催化功能，这是蛋白质变性的依据。
1．酶的变性和失活 2．活性中心的挠性 3．酶分子的结构域
14
（三）酶的四级结构与催化功能 的关系
具有四级结构的酶，按其功能可分为两类， 一类与催化作用有关，另一类与代谢调节关 系密切。
15
三、酶催化作用的基本理论
（一）酶—底物复合物
1．酶－底物复合物存在的证据 1903年，Henri用蔗糖水解酶水解蔗糖提出的。 E+S= ES= P+ E
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生
要有黑曲霉、米曲霉、青霉、木霉、根霉、毛霉等。 黑曲霉：黑曲霉，半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，
丛梗孢科，曲霉属真菌中的一个常见种。
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Life Sciences
米曲霉：半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，从梗孢科， 曲霉属真菌中的一个常见种。米曲霉菌落生长快， 10d直径达5~6cm，质地疏松，初白色、黄色，后变 为褐色至淡绿褐色。背面无色。分生孢子头放射状， 一直径150~300μm，也有少数为疏松柱状。分生孢 子梗2mm左右。
链霉菌
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Life Sciences
3．酵母菌 酵母菌(yeast)是—类单细胞微生物，但不同于细菌，
属于真核微生物。
酿酒酵母 球拟酵母 假丝酵母
拟酵母
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Life Sciences
4. 霉菌 霉菌是一类丝状真菌，用于酶的发酵生产的霉菌主
二、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
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Life Sciences
三、产酶微生物的分离和筛选
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Life Sciences
第三章 酶的生物合成
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生
第一节 微生物发酵产酶
微生物发酵产酶的优点： 1）微生物种类繁多； 2) 微生物生长周期短，繁育快； 3) 微生物易改造，可通过多种手段育种。
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Sciences
一、产酶微生物的种类 用于酶的生产的细胞必须具备几个条件 (1)酶的产量高 (2) 容易培养和管理 (3) 产酶稳定性好，不易变异退化，不易被感染 (4) 利于酶的分离纯化 (5) 安全可靠，无毒性
丛梗孢科，曲霉属真菌中的一个常见种。
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Life Sciences
米曲霉：半知菌亚门，丝孢纲，丝孢目，从梗孢科， 曲霉属真菌中的一个常见种。米曲霉菌落生长快， 10d直径达5~6cm，质地疏松，初白色、黄色，后变 为褐色至淡绿褐色。背面无色。分生孢子头放射状， 一直径150~300μm，也有少数为疏松柱状。分生孢 子梗2mm左右。
链霉菌
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Life Sciences
3．酵母菌 酵母菌(yeast)是—类单细胞微生物，但不同于细菌，
属于真核微生物。
酿酒酵母 球拟酵母 假丝酵母
拟酵母
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Life Sciences
4. 霉菌 霉菌是一类丝状真菌，用于酶的发酵生产的霉菌主
二、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
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Life Sciences
三、产酶微生物的分离和筛选
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Life Sciences
第三章 酶的生物合成
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生
第一节 微生物发酵产酶
微生物发酵产酶的优点： 1）微生物种类繁多； 2) 微生物生长周期短，繁育快； 3) 微生物易改造，可通过多种手段育种。
酶学与酶工程第三章酶生物合成学生College of Sciences
一、产酶微生物的种类 用于酶的生产的细胞必须具备几个条件 (1)酶的产量高 (2) 容易培养和管理 (3) 产酶稳定性好，不易变异退化，不易被感染 (4) 利于酶的分离纯化 (5) 安全可靠，无毒性
酶工程 第一章 酶学与酶工程.ppt
氧化还原酶类（oxidoreductase） 转移酶类（transferases） 水解酶类（hydrolases ） 裂合酶类（lyases） 异构酶类（isomerases） 合成酶类（ligase）
(1) 氧化还原酶 Oxidoreductase
催化氧化-还原反应。 包括：脱氢酶和氧化酶。 例,乳酸脱氢酶催化乳酸脱氢。
置中利用酶的催化性质，将相应原料转化成有
用的物质 。
酶工程范围(1971年第一次国际酶工程会议)
酶的生产
酶的固定化技术
酶的化学修饰
酶动力学研究
酶反应器
酶的应用
酶工程的新内容
(1)酶的化学修饰 (2)模拟酶(mimic enzyme) (3)抗体酶(abzyme) (4)核酸酶 (5)有机相酶反应 (6)酶标免疫分析 (7)酶传感器
1.4.1 底物浓度
随着底物浓度的增加，
丙酮酸 + CO2 草酰乙酸
酶用于生物催化的概况
类别
水解酶 hydrolases
氧化还原酶 oxidoreductases 转移酶 transferases 裂合酶 lyases 异构酶 isomerases 连接酶 ligases
占总酶比例% 26 27
24 12 5 6
利用率% 65 25
1.2.4 酶的作用机制 1.2.4.1 锁钥学说 酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有
特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对 一把锁一样
1.2.4.2 诱导契合学说
酶表面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
小结
酶的分类：
氧化还原酶 转移酶 水解酶 裂合酶 异构酶 连接酶（合成酶）
(1) 氧化还原酶 Oxidoreductase
催化氧化-还原反应。 包括：脱氢酶和氧化酶。 例,乳酸脱氢酶催化乳酸脱氢。
置中利用酶的催化性质，将相应原料转化成有
用的物质 。
酶工程范围(1971年第一次国际酶工程会议)
酶的生产
酶的固定化技术
酶的化学修饰
酶动力学研究
酶反应器
酶的应用
酶工程的新内容
(1)酶的化学修饰 (2)模拟酶(mimic enzyme) (3)抗体酶(abzyme) (4)核酸酶 (5)有机相酶反应 (6)酶标免疫分析 (7)酶传感器
1.4.1 底物浓度
随着底物浓度的增加，
丙酮酸 + CO2 草酰乙酸
酶用于生物催化的概况
类别
水解酶 hydrolases
氧化还原酶 oxidoreductases 转移酶 transferases 裂合酶 lyases 异构酶 isomerases 连接酶 ligases
占总酶比例% 26 27
24 12 5 6
利用率% 65 25
1.2.4 酶的作用机制 1.2.4.1 锁钥学说 酶分子的天然构象具有刚性结构，酶表面具有
特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对 一把锁一样
1.2.4.2 诱导契合学说
酶表面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
小结
酶的分类：
氧化还原酶 转移酶 水解酶 裂合酶 异构酶 连接酶（合成酶）
工学酶学及酶工程章节PPT课件
• NAD 与 NADH ， NADP 与 NADPH 在 340nm处有6.02×103/M 的光吸收变化。
• 已糖激酶反应： • 葡萄糖+ATP→葡萄糖—6—磷酸+ADP • 测活可偶联G—6—P脱氢酶反应：
• 葡萄糖—6—磷酸+NAD第2P8→页/共63—3页磷酸葡萄糖酸+NADPH
酶活性计算
酸钠，硫酸铜 。 • 砷钼酸试剂：含钼酸铵，砷酸钠，硫酸。 • 测定方法：将酶和底物混和保温，反应一定时间后加入
Nelson试剂中断酶反应，沸水浴后加入砷钼酸试剂，
第27页/共33页
偶联测活法
• 为能使用连续监测法，将无特定光吸收变化的反 应产物做为另一个有特定光吸收变化反应的底物， 偶联反应应进行很快，且和被偶联反应可共存。
第二章 酶的性质及制备
第一节 酶的性质及活性测定
第1页/共33页
酶的性质：物化性质
• 1. 溶解性
• 影响溶解性的最主要因素：酶分子表面电荷。
• 调节酶溶解性的方法：
• 1）改变离子强度。盐溶：一定浓度的盐使盐离子吸附 在酶表面，增加表面电荷，促进与溶剂分子作用，提高溶 解度。盐析：进一步增加盐浓度则使水浓度降低，酶表面 水化作用减弱，造成相互聚集而沉淀。这个性质被用于酶 的提取及提纯。
利用 底物 和产 物在 特定 波长 的光 吸收 差别
第15页/共33页
分光光度计原理
第16页/共33页
第17页/共33页
第18页/共33页
第19页/共33页
第20页/共33页
荧光分光光度计
• 荧光分光光度计和普通分光光度计的区别在于接收 的不是通过比色杯的透射光，而是在90°位置上接收 比色杯中荧光化合物被激发的荧光。
• 已糖激酶反应： • 葡萄糖+ATP→葡萄糖—6—磷酸+ADP • 测活可偶联G—6—P脱氢酶反应：
• 葡萄糖—6—磷酸+NAD第2P8→页/共63—3页磷酸葡萄糖酸+NADPH
酶活性计算
酸钠，硫酸铜 。 • 砷钼酸试剂：含钼酸铵，砷酸钠，硫酸。 • 测定方法：将酶和底物混和保温，反应一定时间后加入
Nelson试剂中断酶反应，沸水浴后加入砷钼酸试剂，
第27页/共33页
偶联测活法
• 为能使用连续监测法，将无特定光吸收变化的反 应产物做为另一个有特定光吸收变化反应的底物， 偶联反应应进行很快，且和被偶联反应可共存。
第二章 酶的性质及制备
第一节 酶的性质及活性测定
第1页/共33页
酶的性质：物化性质
• 1. 溶解性
• 影响溶解性的最主要因素：酶分子表面电荷。
• 调节酶溶解性的方法：
• 1）改变离子强度。盐溶：一定浓度的盐使盐离子吸附 在酶表面，增加表面电荷，促进与溶剂分子作用，提高溶 解度。盐析：进一步增加盐浓度则使水浓度降低，酶表面 水化作用减弱，造成相互聚集而沉淀。这个性质被用于酶 的提取及提纯。
利用 底物 和产 物在 特定 波长 的光 吸收 差别
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分光光度计原理
第16页/共33页
第17页/共33页
第18页/共33页
第19页/共33页
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荧光分光光度计
• 荧光分光光度计和普通分光光度计的区别在于接收 的不是通过比色杯的透射光，而是在90°位置上接收 比色杯中荧光化合物被激发的荧光。
酶学及酶工程PPT课件
催化基团实施具体的催化反应。如酸碱 催化，共价催化。
活性部位的组成成分
形成活性部位的组成成分包括主链结构，侧 链基团和辅基。
主链形成活性部位的基础形状。
侧链基团完成活性部位的构成，是活性部位 的主要成分。
很多酶还包含金属或有机辅基，它们虽不是 肽链的一部分，但紧密结合在酶分子中，并 实际参与了活性部位的形成，有的是结合部 位的一部分，有的本身是催化基团，还有的 能够传递中间产物。
N
N
N
H
H
2. 共价催化
催化反应中，酶的催化基团和底物形成 临时共价键，使底物被激活为中间态， 进而实现被催化的反应而生成产物，同 时酶恢复游离态：
这种催化机制称为共价催化。 共价催化包括亲核催化和亲电催化。
亲核催化和亲电催化
如酶分子富含可提供公用电子对的亲核基 团，如氨基、巯基、羟基、咪唑基等，其 提供电子对给带部分正电的底物而形成临 时共价键，这种催化作用就是亲核催化。 由于酶的侧链基团大多是亲核的，亲核催 化是共价催化中的主要形式。
底物在活性部位的结合力
底物和结合部位有形状的配合，使底物 的原子与结合部位的原子有尽可能多的 接近到范德华半径内。
除范德华力，稳定底物结合的力还有离 子间引力、氢键和疏水作用，侧链、辅 基和底物之间存在相应的配合。
按锁钥模型假说，酶的活性中心空间结 构是刚性的。
2. 诱导契合模型假说
后来的研究发现自由酶的活性部位和底物间 并不精确地像锁钥匙一般配合，从而提出了 诱导契合模型假说。 该假说认为，酶与底物结合时，结合力促使 酶和底物分别发生一些构象的变化，从而更 有利于催化反应的发生。构象变化使活性部 位和底物达到精确配合，结合更紧密，并使 催化基团处于更有利于催化的位置上。底物 形变造成应力状态会使发生反应的键变弱， 降低反应的活化自由能，使反应速度增加。 形变所需的能量则是由结合能提供的。
活性部位的组成成分
形成活性部位的组成成分包括主链结构，侧 链基团和辅基。
主链形成活性部位的基础形状。
侧链基团完成活性部位的构成，是活性部位 的主要成分。
很多酶还包含金属或有机辅基，它们虽不是 肽链的一部分，但紧密结合在酶分子中，并 实际参与了活性部位的形成，有的是结合部 位的一部分，有的本身是催化基团，还有的 能够传递中间产物。
N
N
N
H
H
2. 共价催化
催化反应中，酶的催化基团和底物形成 临时共价键，使底物被激活为中间态， 进而实现被催化的反应而生成产物，同 时酶恢复游离态：
这种催化机制称为共价催化。 共价催化包括亲核催化和亲电催化。
亲核催化和亲电催化
如酶分子富含可提供公用电子对的亲核基 团，如氨基、巯基、羟基、咪唑基等，其 提供电子对给带部分正电的底物而形成临 时共价键，这种催化作用就是亲核催化。 由于酶的侧链基团大多是亲核的，亲核催 化是共价催化中的主要形式。
底物在活性部位的结合力
底物和结合部位有形状的配合，使底物 的原子与结合部位的原子有尽可能多的 接近到范德华半径内。
除范德华力，稳定底物结合的力还有离 子间引力、氢键和疏水作用，侧链、辅 基和底物之间存在相应的配合。
按锁钥模型假说，酶的活性中心空间结 构是刚性的。
2. 诱导契合模型假说
后来的研究发现自由酶的活性部位和底物间 并不精确地像锁钥匙一般配合，从而提出了 诱导契合模型假说。 该假说认为，酶与底物结合时，结合力促使 酶和底物分别发生一些构象的变化，从而更 有利于催化反应的发生。构象变化使活性部 位和底物达到精确配合，结合更紧密，并使 催化基团处于更有利于催化的位置上。底物 形变造成应力状态会使发生反应的键变弱， 降低反应的活化自由能，使反应速度增加。 形变所需的能量则是由结合能提供的。
酶工程第一章酶学基础知识PPT课件
酶的生物合成是一个复杂的过程，需要多种酶的参 与和调控。这些酶的作用包括提供能量、合成原料 、修饰和加工等，以确保酶的正确合成和功能。
酶的生产方式
01 02
微生物发酵
通过微生物发酵生产酶是一种常见的方法。不同微生物具有不同的代谢 途径和酶系，可以产生不同类型的酶。通过选择适当的微生物和发酵条 件，可以大规模生产酶。
酶的分离纯化
通过各种分离纯化技术手段，从生物材料中 提取和纯化酶。
酶的改造
通过基因工程技术手段对酶进行改造，以提 高酶的催化效率和稳定性。
酶的固定化
将游离酶或细胞固定在特定载体上，实现酶 的重复利用和连续化生产。
酶的生产与应用
通过生物工程技术手段实现酶的工业化生产， 并将其应用于各个领域。
酶工程的应用领域
1980年代
随着分子生物学和生物工程技术的迅速发展，酶 工程领域取得了重大突破，实现了酶的大规模生 产和应用。
02
酶的结构与功能
酶的活性中心
02
01
03
酶的活性中心是酶分子中与底物结合并催化反应的区 域，通常由少数几个氨基酸残基组成。
这些氨基酸残基在空间结构上相互接近，形成一个凹 陷的空腔，能够与底物特异结合。
酶的活性中心具有催化作用，能够降低反应的活化能 ，加速化学反应速率。
酶的专一性
酶的专一性是指酶只能催化一 种或一类化学反应的性质。
酶的专一性分为绝对专一性和 相对专一性，绝对专一性是指 酶只催化一种底物反应，相对 专一性是指酶对底物的结构有 一定选择性。
酶的专一性是由酶的活性中心 决定的，活性中心的空间结构 和化学组成决定了酶对底物的 选择性。
03
拓展酶的应用领域，将酶应用 于生物医药、食品工业、纺织 工业等领域，提高产品质量和 降低环境污染。
酶的生产方式
01 02
微生物发酵
通过微生物发酵生产酶是一种常见的方法。不同微生物具有不同的代谢 途径和酶系，可以产生不同类型的酶。通过选择适当的微生物和发酵条 件，可以大规模生产酶。
酶的分离纯化
通过各种分离纯化技术手段，从生物材料中 提取和纯化酶。
酶的改造
通过基因工程技术手段对酶进行改造，以提 高酶的催化效率和稳定性。
酶的固定化
将游离酶或细胞固定在特定载体上，实现酶 的重复利用和连续化生产。
酶的生产与应用
通过生物工程技术手段实现酶的工业化生产， 并将其应用于各个领域。
酶工程的应用领域
1980年代
随着分子生物学和生物工程技术的迅速发展，酶 工程领域取得了重大突破，实现了酶的大规模生 产和应用。
02
酶的结构与功能
酶的活性中心
02
01
03
酶的活性中心是酶分子中与底物结合并催化反应的区 域，通常由少数几个氨基酸残基组成。
这些氨基酸残基在空间结构上相互接近，形成一个凹 陷的空腔，能够与底物特异结合。
酶的活性中心具有催化作用，能够降低反应的活化能 ，加速化学反应速率。
酶的专一性
酶的专一性是指酶只能催化一 种或一类化学反应的性质。
酶的专一性分为绝对专一性和 相对专一性，绝对专一性是指 酶只催化一种底物反应，相对 专一性是指酶对底物的结构有 一定选择性。
酶的专一性是由酶的活性中心 决定的，活性中心的空间结构 和化学组成决定了酶对底物的 选择性。
03
拓展酶的应用领域，将酶应用 于生物医药、食品工业、纺织 工业等领域，提高产品质量和 降低环境污染。
《酶学与酶工程》PPT课件
约有60%以上的酶制剂已用基因改良 菌株生产,
ＮＯＶＯ公司使用的菌种有80%是基因 重组菌株。
二类是非水解酶
主要是分析试剂用酶、医药工业用酶、 淀粉加工用酶、乳制品工业用酶
第二节 酶的分类、组成、结构特 点和作用机制
精品医学
23
一、酶的分类 （一）酶的命名法 1、习惯命名法 (1) 依据底物来命名（绝大多数酶）：蛋白酶、淀粉酶； (2) 依据催化反应的性质命名：水解酶、转氨酶； (3) 结合底物和催化反应的性质命名：琥珀酸脱氢酶； (4) 有时加上酶的来源：胃蛋白酶、牛胰凝乳蛋白酶。
精品医学
24
（二）国际系统命名
➢ 基本原则：明确标明酶的底物及催化反应的性质（底物为 水时可略去不写）。
➢ 举例：
谷丙转氨酶的系统名 称 ： 丙 氨 酸 :- 酮 戊 二酸 氨基转移酶
丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶
精品医学
25
（三）国际系统分类法及编号（EC编号）
（1）按反应性质分六大类，用1、2、3、4、5、 6表示：氧、转、水、裂、异、合；
➢ 1：氧化还原酶 2：转移酶 ➢ 4：裂合酶 5：异构酶
是酶学和工程学相互渗透结合、发展而成的 一门新的技术科学 。
是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有 机结合而产生的边缘科学技术。
（2）酶工程的历史
1894年，日本科学家首次从米曲霉中提炼出淀粉酶， 治疗消化不良，开创人类有目的地生产和应用酶 制剂的先例。
1908年,德国科学家罗门等利用胰酶 (胰蛋白酶、胰 淀粉酶和胰脂肪酶的混合物)，用于皮革的鞣制。
第一章 酶学与酶工程
第一节 酶工程概述
1、酶学发展历史
新陈代谢是生命活动的基础,是生命活动 最重要的特征。
ＮＯＶＯ公司使用的菌种有80%是基因 重组菌株。
二类是非水解酶
主要是分析试剂用酶、医药工业用酶、 淀粉加工用酶、乳制品工业用酶
第二节 酶的分类、组成、结构特 点和作用机制
精品医学
23
一、酶的分类 （一）酶的命名法 1、习惯命名法 (1) 依据底物来命名（绝大多数酶）：蛋白酶、淀粉酶； (2) 依据催化反应的性质命名：水解酶、转氨酶； (3) 结合底物和催化反应的性质命名：琥珀酸脱氢酶； (4) 有时加上酶的来源：胃蛋白酶、牛胰凝乳蛋白酶。
精品医学
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（二）国际系统命名
➢ 基本原则：明确标明酶的底物及催化反应的性质（底物为 水时可略去不写）。
➢ 举例：
谷丙转氨酶的系统名 称 ： 丙 氨 酸 :- 酮 戊 二酸 氨基转移酶
丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶
精品医学
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（三）国际系统分类法及编号（EC编号）
（1）按反应性质分六大类，用1、2、3、4、5、 6表示：氧、转、水、裂、异、合；
➢ 1：氧化还原酶 2：转移酶 ➢ 4：裂合酶 5：异构酶
是酶学和工程学相互渗透结合、发展而成的 一门新的技术科学 。
是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有 机结合而产生的边缘科学技术。
（2）酶工程的历史
1894年，日本科学家首次从米曲霉中提炼出淀粉酶， 治疗消化不良，开创人类有目的地生产和应用酶 制剂的先例。
1908年,德国科学家罗门等利用胰酶 (胰蛋白酶、胰 淀粉酶和胰脂肪酶的混合物)，用于皮革的鞣制。
第一章 酶学与酶工程
第一节 酶工程概述
1、酶学发展历史
新陈代谢是生命活动的基础,是生命活动 最重要的特征。
-酶工程简介ppt课件
33
Buchner兄弟的试验：
用细砂研磨酵母细胞，压取汁液，汁液 不含活细胞，但仍能使糖发酵生成酒精和二 氧化碳。 证明：发酵与细胞的活动无关。
34
The Nobel Prize in Chemistry 1907
"for his biochemical researches and his discovery of cell-free
19
生物催化剂发展的工业展望
Competitive Imperative
Speed to Market
Current Chemical Varieties
2-5 years
Current Biocatalyst
s
10 years
Biocatalyst of the Future
2-3 years
Cost to Manufacture
机结合而产生的边缘交叉科学。
• 应用主要集中于食品工业、工业和医药工业等领 域。
• 酶工程是生物技术的重要组成部分。
3
二、酶工程相关概念
生物工程(Bioengineering)又称生物技术 或生物工艺学(Biotechnology). 20世纪70 年代发展起来的一门新的综合性技术学科。 综合运用生物学、化学和工程学技术，改造 物种、创造新物种，改造生物体中的某些组 分(如酶、蛋白质、核酸、细胞器)，利用生物 体的某些特殊机能(如酶的催化功能、抗体 的免疫功能等) 为工农业生产以及医疗卫生 服务。
that enzymes
virus proteins in a pure form"
can be
crystallized"
James Batcheller Sumner
Buchner兄弟的试验：
用细砂研磨酵母细胞，压取汁液，汁液 不含活细胞，但仍能使糖发酵生成酒精和二 氧化碳。 证明：发酵与细胞的活动无关。
34
The Nobel Prize in Chemistry 1907
"for his biochemical researches and his discovery of cell-free
19
生物催化剂发展的工业展望
Competitive Imperative
Speed to Market
Current Chemical Varieties
2-5 years
Current Biocatalyst
s
10 years
Biocatalyst of the Future
2-3 years
Cost to Manufacture
机结合而产生的边缘交叉科学。
• 应用主要集中于食品工业、工业和医药工业等领 域。
• 酶工程是生物技术的重要组成部分。
3
二、酶工程相关概念
生物工程(Bioengineering)又称生物技术 或生物工艺学(Biotechnology). 20世纪70 年代发展起来的一门新的综合性技术学科。 综合运用生物学、化学和工程学技术，改造 物种、创造新物种，改造生物体中的某些组 分(如酶、蛋白质、核酸、细胞器)，利用生物 体的某些特殊机能(如酶的催化功能、抗体 的免疫功能等) 为工农业生产以及医疗卫生 服务。
that enzymes
virus proteins in a pure form"
can be
crystallized"
James Batcheller Sumner
生物工程07 酶与酶工程ppt
酶工程的主要内容
化学酶工程：通过对酶的化学修饰或固定化处 理，改善酶的性质以提高酶的效率和减低成本， 甚至通过化学合成法制造人工酶。
生物酶工程：用基因重组技术生产酶以及对酶 基因进行修饰或设计新基因，从而生产性能稳 定，具有新的生物活性及催化效率更高的酶。
化学酶工程
化学修饰酶 固定化酶 人工模拟酶 抗体酶
(2) 酶的大分子修饰
非共价修饰
使用聚乙二醇、右旋糖苷等，它们既能通过氢键固定在 酶分子表面，也能通过氢键有效地与外部水相连，从而保 护酶的活力。
共价修饰
用可溶性大分子，如聚乙二醇、右旋糖苷、肝素等，通 过共价键连接于酶分子的表面，形成一层覆盖层。 例如：每分子胰凝乳蛋白酶与11分子右旋糖酐结合， 酶活力达到原有酶活力的5.1倍
SH Cl
H C CHCl
巯基酶 路易士气
S E As
S
H C CHCl + 2HCl
失活的酶
酸
S
H
H2C SH
E As C CHCl + HC SH
S
H2C OH
失活的酶BALSHH2CSAs
H C
CHCl
E + HC S
SH H2C OH
巯基酶 BAL与砷剂结合物
（2）、 可逆抑制
A、 竟争性抑制
天门冬酰胺酶
固定化酶的应用 1． 固定化酶在工农业生产上的应用
氨基酰化酶 乙酰 -DL — Ala
L — Ala +乙酸 乙酰 -D — Ala
A-LAla
A-D-
Ala 储
罐
固定化酶
柱子
消
泵
离心机
旋
反
应
器 反应产物
酶与酶工程绪论PPT课件
酶是具有生物催化功能的生物大分 子。
1982年Cech小组发现RNA本身可以是一 个生物催化剂，称之为核酶Ribozyme。
事先设计好的过渡态类似物为半抗原，按 一般单克隆抗体制备程序获得具有催化活 性的抗体。称之为抗体酶Abzyme。
酶有两大类别：
主要由蛋白质组成称为蛋白类 酶（P酶）；
改造酶的特性最有效的方法是定位突变 （Site-directed Mutagenesis）和定向进 化（Directed Evolution in Vitro）。
定位突变技术只对某些氨基酸残基进行 替换、删除、天加或修饰，并不能从根 本上改变酶的高级结构，故有一定的局 限性。
体外定向进化不需要酶的结构、功能关系 和催化机制方面的信息。
生物酶工程则是以酶学和以基因重组 技术为主的现代分子生物学技术相结 合的产物，
主要包括：
①用基因工程技术大量生产酶（克隆 酶）；
②修饰酶基因产生遗传修饰酶（突变 酶）；
③设计新的酶基因，合成自然界不曾有 的新酶。
1.3 分子酶学工程（Molecular Engineering）
是酶工程在分子水平上的体现。
❖ 一是发展构建工程酶的理论、策略和方法； ❖ 二是在考察和研究生物多样性的基础上发现
新的酶及其工程化； ❖ 三是扩大工程酶的应用领域。
分子酶学工程的基本策略和方法
1）在对酶结构与功能分析的基础上，应 用基因工程、蛋白质工程（包括分子进化） 技术改变或完善天然酶某些性质并构建出 更加实用的新酶，如进化酶、模块酶和杂 和酶等；
蛋白质工程 生物催化过程的开发流程
生物催化过程又是典型的高度不均一过 程，理论上
需要特殊设计的硬件部分， 需要有高催化效率的生物催化剂， 需要实施计算机控制的软件， 需要能降低成本的回收和再利用技术，
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我国酶制剂工业诞生于1965年。现有100多家生产厂，最大的是无锡酶制剂厂。 万吨以上企业有10家。品种有20多种，应用在食品、饲料、制革、洗涤剂、纺 织、酿造、造纸、医药等许多行业。
使用的酶制剂类型:
一类是水解酶类
淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶、乳糖酶等,占有市场销售 额的75%以上。
（1）酶工程的产生 （2）酶工程的历史
(3) 酶工程研究内容
（1）酶工程的产生
生物工程学(biotechnology)也叫生物技术或 生物工艺学,是20世纪70年代初在分子生物学和 细胞生物学基础上发展起来的一个新兴技术领 域。
酶工程(enzyme engineering)是生物工程的 主要内容之一、酶学发展历史
新陈代谢是生命活动的基础,是生命活动最重要的特征。
约公元前21世纪夏禹时代,人们就会酿酒。 公元前12世纪周代已能制作饴 糖和用豆类做酱。
1810年Jaseph Gaylussac发现酵母可将糖转化为酒精 。 1833年Payen和Persoz从麦芽得到淀粉酶制剂(diastase),其意思是“分
当然酶工程的研究不是孤立的,而是与各个 学科相互关联、相互渗透、相互促进的。
(3)酶工程的内容
酶工程主要指酶制剂在工业上的大规模应用及 其相应的研究，由以下部分组成: ① 酶的生产； ② 酶的分离纯化； ③ 酶的固定化； ④ 酶分子的改造和修饰 ⑤ 酶抑制剂的研究 ⑥ 生物反应器。
化学酶工程和生物酶工程
约有60%以上的酶制剂已用基因改良菌株生产, ＮＯＶＯ公司使用的菌种有80%是基因重组菌株。
二类是非水解酶
主要是分析试剂用酶、医药工业用酶、 淀粉加工用酶、乳制品工业用酶
第二节 酶的分类、组成、结构
特
点和作用机制
一、酶的分类 （一）酶的命名法 1、习惯命名法 (1) 依据底物来命名（绝大多数酶）：蛋白酶、淀粉
丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶
（三）国际系统分类法及编号（EC编号）
： （1）按反应性质分六大类，用1、2、3、4、5、6表示 氧、转、水、裂、异、合；
➢ 1：氧化还原酶 2：转移酶
➢ 4：裂合酶 成酶 (连接酶)
5：异构酶
3：水解酶 6：合
酶； (2) 依据催化反应的性质命名：水解酶、转氨酶； (3) 结合底物和催化反应的性质命名：琥珀酸脱氢酶； (4) 有时加上酶的来源：胃蛋白酶、牛胰凝乳蛋白酶。
（二）国际系统命名
➢ 基本原则：明确标明酶的底物及催化反应的性质（底物 为水时可略去不写）。
➢ 举例：
谷丙转氨酶的系统名称：丙 氨 酸 :- 酮 戊 二 酸 氨 基 转 移酶
切赫T.R.Cech（1947－） S.Altman(1939-)
奥尔特曼
1986年Schultz与Lerner等人研制成功抗体酶(abzyme),这一研究成果对酶 学研究具有重要的理论意义和广泛的应用前景。
它集生物学、免疫学、化学于一身，采用单克隆、多克隆、基因工程、 蛋白质工程等高新技术，开创了催化剂研究和生产的崭新领域。
1917年,法国人用枯草杆菌产生的淀粉酶作纺织工业 上的退浆剂。
1949年,日本采用深层培养法生产α-淀粉酶获得成 功,使酶制剂生产应用进入工业化阶段。
1959年, 葡萄糖淀粉酶催化淀粉生产葡萄糖新工艺 研究成功, 大大地促进了酶在工业上应用的前景。
1953年，德国科学家首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化，然后将淀粉酶等与这种 载体结合，制成了固定化淀粉酶。
1971年，第一次国际酶工程学术会议在美国召开，会议的主题就是固定化酶的 研制和应用。
20世纪70年代大规模开展了固定化细胞、辅 酶共固定、增殖细胞固定、动植物细胞固定等 研究。建立多种类型的酶反应器, 酶工程蓬勃 发展。 近20年来，酶分子修饰技术、酶的化学合成以 及酶的人工合成等方面的研究，也在积极地开 展中，从而使酶工程更加显示出广阔而诱人的 前景。
是酶学和工程学相互渗透结合、发展而成的 一门新的技术科学 。
是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有 机结合而产生的边缘科学技术。
（2）酶工程的历史
1894年，日本科学家首次从米曲霉中提炼出淀粉酶， 治疗消化不良，开创人类有目的地生产和应用酶 制剂的先例。
1908年,德国科学家罗门等利用胰酶 (胰蛋白酶、胰 淀粉酶和胰脂肪酶的混合物)，用于皮革的鞣制。
化学酶工程指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用 生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物, 主要包括3个方面: ① 用基因工程技术大量生产酶(克隆酶) ② 修饰酶基因产生遗传修饰酶(突变酶) ③ 设计新的酶基因合成自然界没有的新酶
全世界著名的酶制剂企业有： 丹麦Novozymes公司、美国杰能科国际公司（Genencor)。
白质性质 。奠定了现代酶学、蛋白质化学的基础。
萨姆纳,J.B. 美国生物化学家 1946年诺贝尔化学奖
1958年，Koshland提出了“诱导契合”理论，以解释酶的催化理论和专一性。
1965年Phillips首次用X射线晶体衍射技术阐明了鸡蛋清溶菌酶的三维结构。
80年代初Cech和Altman分别发现了核酶(ribozyme), 开辟了酶学研究的新 领域, 1989年共同获得诺贝尔化学奖。
离” 。首先发现了酶。
1878年,Kuhne才给酶一个统一的名词,叫Enzyme, 希腊文意思是“在酵母 中” 。
1903年，Herlri提出了酶与底物作用的中间复合物学说。
1913年Michaelis和Mentern导出了米氏方程,酶由定性到定量, 奠定了酶学
发展的里程碑 。
1926年美国科学家Sumner从刀豆提取出了脲酶并获得结晶,证明脲酶具有蛋
Boyer和walker阐明了ATP合酶(ATP synthase)合成与分解ATP的分子机制, 于1997年获得诺贝尔化学奖。
ATP合酶的结构（引自Lodish等1999）
现已鉴定出4000多种酶,数百种酶已得到结晶。 这些问题的提出和解决，都与酶学知识和理论的掌握有直接的关系。
2、酶工程简介
使用的酶制剂类型:
一类是水解酶类
淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶、乳糖酶等,占有市场销售 额的75%以上。
（1）酶工程的产生 （2）酶工程的历史
(3) 酶工程研究内容
（1）酶工程的产生
生物工程学(biotechnology)也叫生物技术或 生物工艺学,是20世纪70年代初在分子生物学和 细胞生物学基础上发展起来的一个新兴技术领 域。
酶工程(enzyme engineering)是生物工程的 主要内容之一、酶学发展历史
新陈代谢是生命活动的基础,是生命活动最重要的特征。
约公元前21世纪夏禹时代,人们就会酿酒。 公元前12世纪周代已能制作饴 糖和用豆类做酱。
1810年Jaseph Gaylussac发现酵母可将糖转化为酒精 。 1833年Payen和Persoz从麦芽得到淀粉酶制剂(diastase),其意思是“分
当然酶工程的研究不是孤立的,而是与各个 学科相互关联、相互渗透、相互促进的。
(3)酶工程的内容
酶工程主要指酶制剂在工业上的大规模应用及 其相应的研究，由以下部分组成: ① 酶的生产； ② 酶的分离纯化； ③ 酶的固定化； ④ 酶分子的改造和修饰 ⑤ 酶抑制剂的研究 ⑥ 生物反应器。
化学酶工程和生物酶工程
约有60%以上的酶制剂已用基因改良菌株生产, ＮＯＶＯ公司使用的菌种有80%是基因重组菌株。
二类是非水解酶
主要是分析试剂用酶、医药工业用酶、 淀粉加工用酶、乳制品工业用酶
第二节 酶的分类、组成、结构
特
点和作用机制
一、酶的分类 （一）酶的命名法 1、习惯命名法 (1) 依据底物来命名（绝大多数酶）：蛋白酶、淀粉
丙氨酸：α-酮戊二酸氨基转移酶
（三）国际系统分类法及编号（EC编号）
： （1）按反应性质分六大类，用1、2、3、4、5、6表示 氧、转、水、裂、异、合；
➢ 1：氧化还原酶 2：转移酶
➢ 4：裂合酶 成酶 (连接酶)
5：异构酶
3：水解酶 6：合
酶； (2) 依据催化反应的性质命名：水解酶、转氨酶； (3) 结合底物和催化反应的性质命名：琥珀酸脱氢酶； (4) 有时加上酶的来源：胃蛋白酶、牛胰凝乳蛋白酶。
（二）国际系统命名
➢ 基本原则：明确标明酶的底物及催化反应的性质（底物 为水时可略去不写）。
➢ 举例：
谷丙转氨酶的系统名称：丙 氨 酸 :- 酮 戊 二 酸 氨 基 转 移酶
切赫T.R.Cech（1947－） S.Altman(1939-)
奥尔特曼
1986年Schultz与Lerner等人研制成功抗体酶(abzyme),这一研究成果对酶 学研究具有重要的理论意义和广泛的应用前景。
它集生物学、免疫学、化学于一身，采用单克隆、多克隆、基因工程、 蛋白质工程等高新技术，开创了催化剂研究和生产的崭新领域。
1917年,法国人用枯草杆菌产生的淀粉酶作纺织工业 上的退浆剂。
1949年,日本采用深层培养法生产α-淀粉酶获得成 功,使酶制剂生产应用进入工业化阶段。
1959年, 葡萄糖淀粉酶催化淀粉生产葡萄糖新工艺 研究成功, 大大地促进了酶在工业上应用的前景。
1953年，德国科学家首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化，然后将淀粉酶等与这种 载体结合，制成了固定化淀粉酶。
1971年，第一次国际酶工程学术会议在美国召开，会议的主题就是固定化酶的 研制和应用。
20世纪70年代大规模开展了固定化细胞、辅 酶共固定、增殖细胞固定、动植物细胞固定等 研究。建立多种类型的酶反应器, 酶工程蓬勃 发展。 近20年来，酶分子修饰技术、酶的化学合成以 及酶的人工合成等方面的研究，也在积极地开 展中，从而使酶工程更加显示出广阔而诱人的 前景。
是酶学和工程学相互渗透结合、发展而成的 一门新的技术科学 。
是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有 机结合而产生的边缘科学技术。
（2）酶工程的历史
1894年，日本科学家首次从米曲霉中提炼出淀粉酶， 治疗消化不良，开创人类有目的地生产和应用酶 制剂的先例。
1908年,德国科学家罗门等利用胰酶 (胰蛋白酶、胰 淀粉酶和胰脂肪酶的混合物)，用于皮革的鞣制。
化学酶工程指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用 生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物, 主要包括3个方面: ① 用基因工程技术大量生产酶(克隆酶) ② 修饰酶基因产生遗传修饰酶(突变酶) ③ 设计新的酶基因合成自然界没有的新酶
全世界著名的酶制剂企业有： 丹麦Novozymes公司、美国杰能科国际公司（Genencor)。
白质性质 。奠定了现代酶学、蛋白质化学的基础。
萨姆纳,J.B. 美国生物化学家 1946年诺贝尔化学奖
1958年，Koshland提出了“诱导契合”理论，以解释酶的催化理论和专一性。
1965年Phillips首次用X射线晶体衍射技术阐明了鸡蛋清溶菌酶的三维结构。
80年代初Cech和Altman分别发现了核酶(ribozyme), 开辟了酶学研究的新 领域, 1989年共同获得诺贝尔化学奖。
离” 。首先发现了酶。
1878年,Kuhne才给酶一个统一的名词,叫Enzyme, 希腊文意思是“在酵母 中” 。
1903年，Herlri提出了酶与底物作用的中间复合物学说。
1913年Michaelis和Mentern导出了米氏方程,酶由定性到定量, 奠定了酶学
发展的里程碑 。
1926年美国科学家Sumner从刀豆提取出了脲酶并获得结晶,证明脲酶具有蛋
Boyer和walker阐明了ATP合酶(ATP synthase)合成与分解ATP的分子机制, 于1997年获得诺贝尔化学奖。
ATP合酶的结构（引自Lodish等1999）
现已鉴定出4000多种酶,数百种酶已得到结晶。 这些问题的提出和解决，都与酶学知识和理论的掌握有直接的关系。
2、酶工程简介