酶工程第1章酶活性单位及其测定方法

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《酶工程》课后知识题目解析

《酶工程》课后知识题目解析第一章酶工程基础1.名词解释：酶工程、比活力、酶活力、酶活国际单位、酶反应动力学①酶工程：由酶学与化学工程技术、基因工程技术、微生物学技术相结合而产生的一门新技术，是工业上有目的地设计一定的反应器和反应条件，利用酶的催化功能，在常温常压下催化化学反应，生产人类所需产品或服务于其它目的地一门应用技术。

②比活力：指在特定条件下，单位质量的蛋白质或RNA所拥有的酶活力单位数。

③酶活力：也称为酶活性，是指酶催化某一化学反应的能力。

其大小可用在一定条件下，酶催化某一化学反应的速度来表示，酶催化反应速度愈大，酶活力愈高。

④酶活国际单位: 1961年国际酶学会议规定：在特定条件(25℃，其它为最适条件)下，每分钟内能转化1μmol底物或催化1μmol产物形成所需要的酶量为1个酶活力单位，即为国际单位（IU）。

⑤酶反应动力学:指主要研究酶反应速度规律及各种因素对酶反应速度影响的科学。

2.说说酶的研究简史酶的研究简史如下：(1)不清楚的应用：酿酒、造酱、制饴、治病等。

(2)酶学的产生：1777年，意大利物理学家 Spallanzani 的山鹰实验；1822年，美国外科医生Beaumont 研究食物在胃里的消化；19世纪30年代，德国科学家施旺获得胃蛋白酶。

1684年，比利时医生Helment提出ferment—引起酿酒过程中物质变化的因素（酵素）；1833年，法国化学家Payen和Person用酒精处理麦芽抽提液，得到淀粉酶；1878年，德国科学家K?hne提出enzyme—从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”（希腊文）。

(3)酶学的迅速发展（理论研究）：1926年,美国康乃尔大学的”独臂学者”萨姆纳博士从刀豆中提取出脲酶结晶，并证明具有蛋白质的性质;1930年，美国的生物化学家Northrop分离得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶结晶，确立了酶的化学本质。

3.说说酶工程的发展概况I.酶工程发展如下：①1894年，日本的高峰让吉用米曲霉制备淀粉酶，酶技术走向商业化：②1908年，德国的Rohm用动物胰脏制得胰蛋白酶，皮革软化及洗涤；③1911年，Wallerstein从木瓜中获得木瓜蛋白酶，用于啤酒的澄清；④1949年，用微生物液体深层培养法进行－淀粉酶的发酵生产，揭开了近代酶工业的序幕；⑤1960年，法国科学家Jacob和Monod 提出的操纵子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，通过酶的诱导和解除阻遏，可显著提高酶的产量；⑥1971年各国科学家开始使用“酶工程”这一名词。

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。

酶工程总结

第一章酶学概论1.酶：具有生物催化功能的生物大分子。

2.酶工程：酶的生产、改性与应用的技术过程。

3.酶活力(enzyme activity)：指在一定条件下，酶所催化的反应初速度。

4.酶活力单位(IU)：在特定条件下(温度可采用25℃，pH值等条件均采用最适条件），每1min催化1µmol的底物转化为产物的酶量定义为一个酶活力单位，这个单位称为国际单位（IU）5.酶转换数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。

即每摩尔酶每分钟催化底物转化为产物的摩尔数，是酶催化效率的一个指标。

6.酶的催化周期：转换数的倒数，即催化周期是指酶进行一次催化所需的时间，单位为毫秒（ms）或微秒（µs）。

7.酶结合效率：又称为酶的固定化效率，是指酶与载体结合的百分率。

酶结合效率的计算一般由固定化的总活力减去未结合的酶活力所得到的差值，再除以用于固定化的总酶活力而得到。

8.酶活力回收率：指固定化酶的总活力与用于固定化的总酶活力的百分率。

9.相对酶活力：具有相同酶蛋白（或酶RNA）量的固定化酶活力与游离酶活力的比值。

10.核酸酶(ribozyme):具有催化活性的RNA。

抗体酶(Abzyme):具有催化活力的抗体。

11.组成型酶：有的酶在细胞中的量比较恒定，环境因素对这些酶的合成速度影响不大，如DNA/RNA聚合酶。

12.适应型酶/调节性酶：有的酶在细胞内的含量变化很大，其合成速度明显受到环境因素的影响，如β-半乳糖苷酶13.模拟酶：又称人工合成酶或酶模型，是指根据酶的作用原理，用人工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。

14.酶催化作用的特点：1.酶催化作用的专一性强(相对/绝对专一性) 2.酶催化作用的效率高3.酶催化作用的条件温和 4.酶活性受到调节和控制15.影响酶催化作用的因素：1.底物浓度的影响2.酶浓度的影响3.产物浓度的影响4.温度的影响5.pH值的影响6.抑制剂的影响7.激活剂的影响16.酶生物合成的调节：1、分解代谢物阻遏作用2、酶生物合成的诱导作用3、酶生物合成的反馈阻遏作用17. 从如下实验方法和结果分析酶生物合成的调节作用。

酶工程第一章

酶的活性中心
酶的必需基团(essential
group):
与酶活性有关的基团
酶的活性中心(active
center): 酶分子上由必需基团构成的与酶催化活性有关的特定区域
酶活性中心示意图
S-S
活性中心外必需基团
底物
结合基团
催化基团肽链
活性中心必需基团
活性中心
一些酶活性中心的氨基酸残基
3、Km值与 Vmax值的测定
（1）双倒数作图法又称林-贝氏作图法（1934） 1 Km 1 + 1
=
V
Vmax
1/V
[S]
Vmax
斜率= Km/ Vmax
1/Vmax
-1/Km
0
1/[S]
（2） Hanes作图法
[s]
v
斜率= 1/Vm
Km/Vm
-Km
0
[s]
（3）Eadie-Hofstee作图法
0.2 Vm 2 0.1
0
1
2
3
4
5
6
7
8
[S]
1、米-曼氏方程式（Michaelis-Mentenequation）
Vmax [S]
V= Km + [S]
（1）、米-曼氏方程解释：当[S]Km时，v=(Vmax/Km) [S], 比于[S] 当[S]Km时，v Vmax, 即v 正
活化能: 活化分子具有的高于平均水平的能量。
加快反应速度的方法：
供给能量，如加温、光照等降低活化能
过渡态
非催化反应活Leabharlann 能能量改变一般催化剂反应活化能酶促反应活化能

关于酶工程实验报告

一、实验目的1. 理解酶工程的基本原理和实验方法。

2. 学习酶的制备、纯化和活性测定等实验技术。

3. 掌握酶的催化特性和应用。

二、实验原理酶工程是指利用酶的催化特性，通过基因工程、蛋白质工程等手段，改造或制备具有特定功能的酶，以满足工业、医药、环保等领域的需求。

本实验通过制备、纯化和活性测定等方法，研究酶的催化特性和应用。

三、实验材料与仪器1. 实验材料：酶源（如淀粉酶、蛋白酶等）、底物（如淀粉、蛋白质等）、缓冲液、指示剂等。

2. 实验仪器：离心机、电泳仪、紫外分光光度计、酶标仪等。

四、实验步骤1. 酶的制备（1）酶源培养：将酶源接种于培养基中，在适宜条件下培养，使其大量繁殖。

（2）酶提取：将培养好的酶源进行离心分离，收集上清液。

（3）酶浓缩：采用透析、超滤等方法，去除酶液中的杂质，提高酶的浓度。

2. 酶的纯化（1）离子交换层析：根据酶的等电点，选择合适的离子交换树脂，进行酶的吸附和洗脱。

（2）凝胶过滤层析：根据酶的分子量，选择合适的凝胶过滤柱，对酶进行分离和纯化。

3. 酶的活性测定（1）酶活力单位：采用紫外分光光度法测定酶的活性。

（2）酶催化反应速率：测定酶催化底物反应的速率，计算酶的活力。

4. 酶的催化特性研究（1）温度对酶活性的影响：在不同温度下测定酶的活性，研究温度对酶活性的影响。

（2）pH对酶活性的影响：在不同pH值下测定酶的活性，研究pH对酶活性的影响。

五、实验结果与分析1. 酶的制备通过酶源培养、酶提取和酶浓缩等步骤，成功制备了酶液，酶浓度达到实验要求。

2. 酶的纯化通过离子交换层析和凝胶过滤层析，成功纯化了酶，纯度达到95%以上。

3. 酶的活性测定酶活力单位为：X U/mL；酶催化反应速率为：Y mol/min。

4. 酶的催化特性研究（1）温度对酶活性的影响：在30℃时，酶活性最高，随着温度升高，酶活性逐渐降低。

（2）pH对酶活性的影响：在pH 7.0时，酶活性最高，随着pH值的变化，酶活性逐渐降低。

酶活力及酶

浓度，即提高底物的竞
争能力来消除。
V/2
无I 有I
4）Vmax不变，Km增大
km km′
[S]
2. 非竟争性抑制
酶可同时与底物及抑制剂结合，引起酶分子构象变化，并导致酶活性下降。抑制剂与活性中心以外的基团结合，不与底物竞争酶的活性中心，所以称为非竞争性抑制剂。
如某些金属离子（Cu2+、Ag+、Hg2+）以及EDTA等，通常能与酶分子的调控部位中的-SH基团作用，改变酶的空间构象，引起非竞争性抑制。
[Ef][S] Km =
[ES]
Km [Ef]=[ES] [S]
[Ef][I] Ki =
[EI]
[I] [EI]=[Ef] Ki
竞争性抑制作用动力学
竞争性抑制作用特点：
1）竞争性抑制剂的结构与底物结构十分相似，二者竞争酶的结合部位。
2）抑制程度取决于I和S
的浓度以及与酶结合的
亲和力大小。
v
3）可以通过增大底物
要的特征物理常数。 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。
Km值表示酶与底物之间的亲和程度：Km值大表示亲和程度小，酶的催化活性低; Km值
小表示亲和程度大,酶的催化活性高。
米氏常数的测定
基本原则：将米氏方程变化成相当于y=ax+b的直线方程，再用作图法求出Km。
抑制剂类型和特点
不可逆抑制剂
非专一性不可逆抑制剂专一性不可逆抑制剂
可逆抑制剂
竞争性抑制剂非竞争性抑制剂反竞争性抑制剂
抑制作用的类型：
(一)不可逆抑制作用：
抑制剂与酶反应中心的

第一章酶工程

Monod
第一章酶工程
酶的研究简史
近代 —— 酶作用学说的提出
1894年，Emil Fisher —— 锁钥学说
酶分子和底物在结构上需有严格的互补关系底物须契合到酶活性中心，如钥匙插入锁中
Emil Fisher
第一章酶工程
酶的研究简史
1913 米彻利斯和曼吞建立米氏方程。
1926 萨姆纳得到尿酶结晶，证实酶的蛋白质本质
温度，t（℃）
υ
5. pH的影响
当酶分子处于最适pH值反应介质中时，使酶促反的催化特点及影响因素
影响酶催化作用的因素
6. 抑制剂(inhibitor)的影响
凡能降低酶催化反应速率的物质都称之为抑制剂抑制剂与酶的必需基团（包括活性基团及辅基）结合，改变其结构与性质，引起酶反应速率下降抑制剂对酶有选择性，不包括酶蛋白的水解及变性失活作用
第一章酶工程
酶工程发展概况
Enzyme Engineering
酶工程开始于人类有意识地去生产酶和酶制剂，并进行
工业应用
1894年，Takamine
Joichi（高峰让吉）
利用米霉菌固体培养法生产Taka淀粉酶（第一个商品酶制剂），并
用作消化剂，开创了酶生产和应用的先例，其方法至今仍被采用
第一章酶工程
酶的研究简史
最早6000年前——古巴比伦人利用麦芽酿酒
磨粉、去糠、打碎麦芽萌发、浸润成酒发酵、装瓶
古埃及时代——酵母发酵面包
古巴比伦人
第一章酶工程
巴斯德和李比希的论战
发酵是细胞中的某些物质起作用，这些物质只有在酵母细胞死亡裂解释放之后才能发挥作用李比希发酵与活细胞有关，发酵是整个细胞而不是细胞中的某些物质在起作用

酶工程第1章酶活性单位及其测定方法

定酶活性。
3 荧光法
（fluorescence）
氧化态的黄素（flavin）化合物发出强烈的荧
光，还原态失去荧光。NAD + 和NADP+ 无荧光，
而NADH和NADPH有460nm蓝色荧光。荧光法灵
敏度高。
4 同位素测定法
（isotope determination）
用放射性同位素标记底物，酶反应后分离产
物，测产物的放射性强度。此法灵敏度高，但分
离产物较麻烦。若底物或产物中有一种是气体或
沉淀，就易于分离。
5 电化学方法
（electrochemistry）
① pH测定：对于某些酶促反应过程中会产生H＋或减少H＋的反应来说，用1/1000 pH单位精度的pH 计测定反应液的pH变化，或为保持pH不变而加入酸或碱，记录一段时间内加入的酸碱量。 ② 电位测定：在一些酶促氧化还原反应中，底物和产物具有不同的氧化还原电位，可用由一恒定微电流极化的两个铂电极之间的电位差来测定电位变化。 ③ 电流测定：以恒定电压的两个铂电极测电流变化。
1 分光光度法
（spectrophotometry）
硝酸还原酶将NO3－还原成NO2－，NO2－与加
入的显色剂对－氨基苯磺酸和α －萘胺反应生成玫瑰红色的偶氮化合物，在520nm处比色可测定产物的生成量。一些脱氢酶以NAD+或NADP+为辅酶， NAD+ 或NADP + 在340nm处光吸收很少，而其还原
1000 0.3 15 μmol/min/mg protein 20
U/mg protein
二、酶活性测定的主要方法
温度、pH、离子强度（I=(1/2)Σ CZ 2 ）等因素对酶活性有很大的影响，测定酶活性时一般采用最适环境条件。若酶催化反应时需要辅助因子，应加入最适量的辅助因子。底物浓度应采用零级反应时的底物浓度，这时反应速度只与酶浓度有关，而与底物浓度无关。随着反应的进行，产物浓度越来越高，而底物浓度越来越低，导致反应速度下降，所以测酶活性时应测反应的初速度，即反应开始后较短一段时间内的反应速度（反应了的底物不超过5%）。

酶工程习题集LLQ

第一章绪论【内容提要】1.重点介绍酶和酶工程的研究简史和发展概况；2.简要回顾酶催化特点、影响酶活性的因素、测定酶活力方法以及酶反应动力学。

【习题】一、名词解释酶工程；转换数；催化周期；比活力；酶活力；酶活国际单位；酶反应动力学异构酶变构酶核酶抗体酶竞争性抑制反竞争性抑制非竞争性抑制酶结合效率酶活力回收率固定化酶的相对酶活力二、填空1．酶是具有功能的生物大分子。

2．酶催化作用的专一性包括和。

3．影响酶催化作用的因素有、、、、、。

4．按照酶分子中起催化作用的主要组分不同可分为和。

5．分子内催化的R酶可分为和。

6．分子间催化的R酶可分为、、、、、。

7．固定化酶的活力测定方法主要有、和。

8．固定化酶的比活力一般用所具有的酶活力单位数来表示。

9．酶的生产方法主要有、和。

三、判断1．核酸类酶的作用底物均为核酸2．核酸类酶仅能作用于其他分子3．核酸类酶可以以DNA为底物4．酶的化学本质是蛋白质五、简答题1. 简述酶的研究简史。

2. 简述酶工程的发展概况。

3. 简要回答酶的催化特点。

4. 简要回答影响酶催化作用的因素。

5. 简要回答米氏方程的意义。

6. 简述酶工程的研究内容及主要任务。

答案：酶的生产与应用的技术过程称为酶工程，其主要内容包括酶的生产、分离纯化、酶的固定化、酶及固定化的反应器、酶和固定化酶的应用。

7. 举例说明酶活力的测定在酶的研究、生产和应用过程中的重要性。

酶活力是指在一定条件下，酶催化某一反应的反应速度（一般测初速度）。

酶促反应速度是指单位时间、单位体积中底物的减少量或产物的增加量。

单位：浓度/单位时间（2分）酶的活力单位（U）国际单位（IU单位）：在最适反应条件下，每分钟催化1umol底物转化为产物所需的酶量，称一个国际单位（IU），1 IU = 1umol /min国际单位（Katal, Kat单位）：在在最适反应条件下，每秒钟催化1mol底物转化为产物所需的酶量，称Kat单位。

1 Kat=60 X 106 IU酶活力的测定方法：分光光度法；荧光法；同位素法；电化学法。

第一章酶学与酶工程

习惯命名比较简单，应用历史较长，尽管缺乏系统性，但现在还被人们使用。
（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。
1894年Fisher提出酶与底物作用的“锁与钥匙” 学说。
1903年Henri提出酶与底物作用的中间复合物学说。
1913年Michaelis等导出米氏方程,1925年 Briggs等进一步修改米氏方程并提出稳态学说。
1926年Summer提取出脲酶的结晶。 1930~1936年Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶等的结晶并证实酶是蛋白质的化学本质。
第一章酶学与酶工程
酶是一种在生物体内具有新陈代谢催化剂作用的蛋白质。它们可特定地促成某个反应而它们本身却不参与反应，且具有反应效率高、反应条件温和、反应产物污染小、能耗低和反应易控制等特点。
酶工程就是利用酶催化的作用，在一定的生物反应器中，将相应的原料转化成所需要的产品。它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。
Crystals of pyruvate kinase, an enzyme of the glycolytic pathway. The protein in a crystal is generally characterized by a high degree of purity and structural homogeneity
5. 异构酶类（Isomerases）:
These enzymes catalyze the conversion of a molecule into an isomer. The cis-trans interconversion of maleate and fumarate is an example.

酶工程酶活性单位及其测定方法

1 分光光度法
（spectrophotometry）
硝酸还原酶将NO3－还原成NO2－，NO2－与加入的显色剂对－氨基苯磺酸和α－萘胺反应生成玫瑰红色的偶氮化合物，在520nm处比色可测定产物的生成量。一些脱氢酶以NAD+或NADP+为辅酶， NAD+或NADP+在340nm处光吸收很少，而其还原形式 NADH 和 NADPH 在 340nm 处光吸收较大，因此可以测定340nm处的光吸收变化来检测NADH和 NADPH的生成或减少，从而得知脱氢酶的活性。
1-氨基环丙烷-1-羧酸（ACC）
第一章酶活性单位及其测定方法
一、酶活性单位二、酶活性测定的主要方法
酶的活性
在酶的分离纯化、性质研究以及酶制剂的生产和应用时，都要遇到对酶的活性、纯度及含量进行经常的、大量的测定工作，这是必不可少的指标。
要研究某种酶，首先必须建立起该酶活性的测定方法。
酶活性是指酶催化一定化学反应的能力，检查酶的含量及存在，通常是用该酶在一定条件下催化某一特定反应的速度，即酶的活性来表示。
一、酶活性单位
酶活性指的是酶制剂催化能力的大小，它既与酶分子的浓度（量）有关，又与酶分子催化能力的大小（质）有关。人们规定一定的催化能力为一个酶活性单位。液体酶制剂的酶浓度用单位体积酶制剂所含的酶活性单位来表示，即u/ml。对于固体状态的酶制剂，其酶含量可用单位质量酶制剂所含的酶活性单位来表示，即u/mg。
4 同位素测定法
（isotope determination）
用放射性同位素标记底物，酶反应后分离产物，测产物的放射性强度。此法灵敏度高，但分离产物较麻烦。若底物或产物中有一种是气体或沉淀，就易于分离。

《酶活力的测定》课件

数据记录与整理
实验数据记录
在实验过程中，应准确、及时地记录实验数据，包括实验条件、实验步骤、实验结果等。
数据整理
将实验数据整理成表格或图表，便于分析和比较。数据整理时应确保数据的准确性和完整性。
数据分析与处理
数据分析
对实验数据进行统计分析，包括平均值、标准差、误差等指标的计算。
数据处理
对异常值或离群数据进行处理，如剔除、替换或修正，以确保数据分析的准确性。
未来，酶活力测定技术的发展将更加注重高灵敏度、高特异性和自动化方向，为生物工程领域的研究提供更加精准和高效的工具。
感谢您的观看
THANKS
问题
实验操作复杂，耗时较长。
改进建议
优化实验流程，简化操作步骤，提高实验效率。
酶活力测定在生物工程领域的应用前景
酶活力测定是生物工程领域中重要的研究手段，可用于研究酶促反应动力学、酶的抑制剂和激活剂等方面的研究。
随着生物工程技术的不断发展，酶活力测定的应用范围将不断扩大，如应用于生物制药、生物能源和生物环保等领域。
通过实验，我们掌握了酶活力测定的基本原理和方法，学会了如何设置实验条件和操作实验。
实验过程中，我们观察到了酶促反应的动力学特征，如米氏方程的适用性和酶促反应的速率常数。
实验中存在的问题与改进建议
问题
改进建议
实验过程中存在误差，如温度控制不精确、底物浓度不均匀等。
采用更精确的仪器和设备，如恒温控制器和磁力搅拌器，以提高实验的准确性和可重复性。
米氏方程是描述酶促反应速率与底物浓度关系的方程，其形式为V=Vmax[S]/（Km+[S]），其中V代表反应速率，Vmax代表最大反应速率，[S]代表底物浓度，Km代表米氏常数。

酶工程1-5-7 酶活力测定--

酶的提取 ---- 酶的分离纯化
酶的提取
一般是在一定条件下，用适当的溶剂处理含
酶原料，使酶充分溶解到溶剂中的过程。
依提取液分类：（T，pH值，离子强度等）
盐溶液取
酶的分离纯化
是采用各种生化分离技术，如离心分离、过滤与膜分离、萃取分离、沉淀分离、层析分离、电泳分离以及浓缩、结晶、干燥等，使酶与各种杂质分离，达到所需的纯度，以满足使用的要求。
酶的生产是指通过人工操作获得所需酶的技术过程。
酶的生产方法可以分为3种：
提取分离法（最早采用、沿用至今）
生物合成法（20 世纪50 年代以来）
化学合成法（实验室阶段）
（1）提取分离法
定义：
是采取各种提取、分离、纯化技术从动物、植物的组织、器官、细胞或微生物细胞中将酶提取出来，再进行分离纯化的技术。
模拟酶
是在分子水平上模拟酶的活性中心的结构特
征和催化作用机制、设计并合成的仿酶体系。
小分子仿酶体系
环状糊精模型、冠醚模型、卟啉模型、环芳烃模
型等大环化合物模型。
大分子仿酶体系
分子印迹模型和胶束酶模型
第七节酶工程的发展概况
酶工程（enzyme engineering）是在1971年第一
届国际酶工程会议上才得到命名的一项新技术。酶工程主要研究酶的生产、纯化、固定化技术、酶分子结构的修饰和改造以及在工农业、医药卫生和理论研究等方面的应用。根据研究和解决问题的手段不同将酶工程分为化学酶工程和生物酶工程。
（三）酶的转换数和催化周期
酶的转换数KP，指每个酶分子每分钟催化底物转化为产物的摩尔数，又称摩尔催化活性（mol catalytic activity）。即每摩尔酶每分钟催化底物转化为产物的摩尔数，是没催化效率的一个指标。 KP通常用每摩尔酶的酶活力单位数表示，单位min-1。

酶的活力单位数

酶的活力单位数
酶的活力单位数是衡量酶活性的指标，它反映了酶分子在特定条件下催化反应的能力大小。

酶的活力单位数与酶的浓度、催化速率和反应物浓度等因素相关。

酶是一种生物催化剂，能够加速化学反应的速率。

它们在细胞内起着至关重要的作用，参与了几乎所有的生物代谢过程。

酶能够促使化学反应在较低的温度和压力下进行，从而使生物体能够高效地利用能量和营养物质。

酶的活力单位数通常用国际单位（IU）表示，它是通过测定酶在特定条件下催化反应的速率来确定的。

一单位的酶活力被定义为在特定温度和pH值下，酶催化反应的速率使得反应物中的物质浓度每分钟变化1摩尔。

酶的活力单位数越高，表示酶的催化能力越强。

在实验室中，测定酶的活力单位数通常需要一系列的步骤。

首先，需要确定酶的最适温度和最适pH值，以确保酶在最佳条件下发挥最大的活性。

然后，通过测定酶催化反应的速率，可以计算出酶的活力单位数。

这个过程需要精确的实验操作和仪器设备的支持。

酶的活力单位数的测定对于研究酶的性质和功能具有重要意义。

它可以帮助科学家了解酶的催化机制，揭示酶与底物之间的相互作用，以及酶催化反应的速率限制步骤。

同时，酶活力单位数还可以用于比较不同酶的活性，评估酶的纯度和稳定性。

酶的活力单位数是衡量酶活性的重要指标。

通过测定酶在特定条件下催化反应的速率，可以计算出酶的活力单位数。

这个指标对于研究酶的性质和功能具有重要意义，有助于揭示酶的催化机制和评估酶的活性。

Chapter 1 酶与酶工程(整理)

第一章酶与酶工程第一节酶的底子概念与开展史〔一〕酶与酶工程酶〔enzyme〕：由活细胞发生的具有生物催化功能的生物大分子。

酶工程(enzyme engineering)：酶的出产、应用的技术过程。

★酶工程已在工业、农业、医药、食品等方面有广泛应用，并在资源、能源、环保等方面起着举足轻重的作用。

〔二〕酶的开展史1、酶在古代的应用★早在4000年前的周朝，我国人们就不自觉地将酶的催化作用应用于酿酒、制酱工业。

★一种古老的酶技术〔酒曲〕从远古时代被用于豆成品调味料 (豆面酱) 和发酵饮料 (米酒、酒精) 的出产，而且一直沿用到今天。

★蒸过的米参加霉菌混合物就能得到酒曲，这项技术世代相传。

2、酶学研究的历史★最早的酶学尝试：1783年，意大利科学家Spallanzani发现鸟的胃液能分解消化肉类。

斯帕兰扎尼〔Spallanzani〕他用本身饲养的山鹰做了一个十分耐人寻味的尝试。

他将一块生肉塞进一个上面布满许多孔眼的金属小管子里，管子两端盖紧，不使肉掉下来，然后迫使山鹰吞下小管。

过一段时间再设法取出小管。

小管依然完好无损，盖子仍牢牢地固定在小管上，但是管中的肉不见了，只留下一些淡黄色的液体，这使斯巴兰沙尼惊讶不已。

这恐怕要算最早的酶学尝试。

虽然他未说明此物为酶，但后来有人还是把他看作是酶的最早发现者。

★酶水解作用的发现： 1814年，德国物理学家 Kirchhoff研究了酶的水解现象。

基尔霍夫〔Kirchhoff〕发现淀粉经稀酸加热后可水解为葡萄糖，而某些谷物种子在发酵时也能生成复原糖。

假设把种子抽芽时的水提取物加到泡在水里的谷物中，也能发生不异的水解反响，很显然，活的谷物种子的水解能力取决于包含在此中的水溶性物质，这种水溶性物质脱离了生物体后仍能阐扬作用。

★最早的酶制剂：1833年，法国化学家Payen和Persoz得到了diastase。

佩恩〔Payen〕和帕索兹 (Persoz) 他们从麦芽的水抽提物中，用酒精沉淀得到一种可使淀粉水解成可溶性糖的物质，称之为淀粉酶〔diastase['daiəsteis]〕。

酶活力测定方法

2．酶活力测定法
1）基本原理：酶活力是指酶催化一定化学反应的能力。
酶活力测定实质上是测定一个被酶所催化的化学反应速度。酶反应速度越快所表示的酶活力越高。
酶反应速度可以用单位时间反应底物的减少或产物的增加来表示。
通常酶活力测定时，先制备酶反应进程曲线和酶浓度曲线。通过酶反应速度的测定，求得酶的浓度或含量。
浓度：A：0.575～.0585 N-苯甲酰-L-精氨酸乙酯 N-苯甲酰-L-精氨酸
NH
NH-CO-
H2N-C-NHCH2CH2CH2-CH-COOC2H5
253nm处的A随酶促反应递增，根据酶活力单位定义计算酶活力。
酶活性单位：在最适的条件下，每分钟能转化一个微摩尔底物的酶量定为一个活性单位。测定：空白：底物溶液 + 0.001mol/L HCl
2）酶促反应的条件及影响因素底物的浓度：一般选用底物的浓度[S]=100Km。 pH：选用一个适宜的缓冲离子和离子强度、适宜的pH值的缓冲系统来控制pH。温度：酶反应的温度通常选用25℃、30℃或 37℃，实验中温度变动应控制在±0.1℃以内。辅助因子：有些酶需要金属离子，有些需要相应的辅酶。
空白和对照试验：空白试验：是指杂质反应和自发反应引
起的变化量，它提供的是未知因素的影响。空白值可以通过不加酶，或不加底物，或二者都加（酶预先经过失效处理）。
对照试验：是指用纯酶或标准酶制剂测得的结果，主要作为比较或标定的标准。
3）测定方法：
取样测定法：
酶变性剂：5% 三氯醋酸 3% 高氯酸其它酸、碱、醇类
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练习与思考
1．何谓：生化药物、生物技术药物、基因工程药物和生物制品？ 2．生化药物和基因工程药物各分哪几种？ 3．与化学合成药物的分析相比，生物药物的分析有何特点？

-酶活力的测定

可以用此法测定。
张晓静 2009.09
二、酶活力的测定

由于分光光度法有其独特的优点，因此可以把一些
原来没有光吸收变化的酶反应通过与一些能引起光吸
收变化的酶反应偶联，使第一个酶反应的产物转变成
为第二个酶的具有光吸收变化的产物来进行测量。这种方法称为酶偶联测定法。
张晓静 2009.09
二、酶活力的测定

张晓静 2009.09
一、酶活力
3.酶的比活力

酶的比活力代表酶的纯度，通常用下式表示：
酶比活力=[ 酶活力单位数(U) / 蛋白质量(mg) ]
有时也采用每克(g)酶制剂或每毫升(mL)酶制剂含有多少个活力单位来表示。比活力的大小可用来比较每单位质量蛋白质的催化能力。比活力是酶学研究及生产中经常使用的指标。
张晓静 2009.09
二、酶活力的测定
2.酶活力的测定方法
测定反应液中物质的变化量，可采用光学检测法、化学检测法等生化检测技术。

一种酶可能有多种测定方法，要根据实际情况选用。

张晓静 2009.09
二、酶活力的测定
1.分光光度法
酶活力的测定方法
2.荧光法 3.同位素测定法 4.电化学方法 5.其他方法

酶单位的定义：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的酶量。这样酶的含量就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，即 “U/g” 或 “U/mL” 。

世界各地实际应用的酶活力单位的定义各不相同。同一种酶往往有几种不同的单位。

例如，1IU＝lμmol/min；1Kat = 1mol/s
准确计时并终止反应
确定酶促反应条件： pH、温度等

酶工程第1章酶活性单位及其测定方法

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