酶工程论文
生物化工论文酶工程的发展
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目录酶工程的前景 (2)酶工程的发展 (2)酶制剂: (3)国外酶制剂发展 (3)国内酶制剂发展 (4)酶的固定化 (4)酶固定化的现状 (4)酶固定化的进展 (5)( 1 ) 新载体 (5)(2)新方法 (5)(3)新机理 (5)酶的遗传修饰与化学修饰: (6)遗传修饰 (6)( 1) 多位点定点突变技术 (6)( 2) 酶定向进化技术 (7)化学修饰 (7)酶生物反应器 (8)生物反应器的发展 (8)1、以代谢流分析为核心的生物反应器 (8)2、动物细胞大规模培养生物反应器 (9)3、带pH测量与补料控制的摇床──摇床应用技术的发展 (10)4、生物反应器中试系统设计 (10)5、大型生物反应器设计与制造技术研究 (10)酶的应用现状 (11)酶工程在污染处理中的作用: (11)酶工程在农产品加工上的应用: (11)酶工程在饲料工业中的应用 (12)酶工程在食品领域的应用 (12)酶工程在中药有效成分提取及转化中的应用 (13)酶工程在中药提取中的应用; (13)酶工程在中药活性成分转化中的应用 (14)课程建议: (14)本课程优点: (14)本课程的改进建议: (14)参考文献 (15)酶工程,从定义上来说,是酶制剂在工业上的大规模应用,主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。
简而言之,酶工程就是将酶或者微生物细胞,动植物细胞,细胞器等在一定的生物反应装置中,利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。
它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶的反应器等方面内容。
酶工程的前景酶因其反应的专一性,高效性和温和性的特点,已和生物工程,信息科学和材料科学构成了当今的三大前沿科学。
而作为生物工程的重要组成部分,将在未来的发展中,在世界科技和经济发展中起着主导和支柱作用。
而工业用酶日益广泛地应用于化学,医药,纺织,农业,日化,食品,能源,化妆品以及环保等行业。
酶工程技术的研究及其在医药领域的应用
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酶工程技术的研究及其在医药领域的应用一、本文概述随着生物技术的飞速发展,酶工程技术作为其中的重要组成部分,已经在医药领域展现出广阔的应用前景。
酶,作为生物体内的一类特殊蛋白质,具有高效、专一和温和的催化特性,因此被广泛用于医药、化工、食品等多个领域。
本文旨在探讨酶工程技术的最新研究进展,并重点分析其在医药领域的应用现状和发展趋势。
本文将对酶工程技术的基本原理和方法进行简要介绍,包括酶的来源、分离纯化、固定化以及酶反应器的设计等。
在此基础上,文章将重点论述酶工程技术在医药领域的多个应用方面,如药物合成、药物转化、药物分析和疾病诊断等。
通过具体案例和数据分析,展示酶工程技术在提高药物生产效率、降低药物成本、改善药物质量和提高疾病诊疗准确性等方面的积极作用。
本文还将对酶工程技术在医药领域面临的挑战和未来发展方向进行深入探讨。
随着生物技术的不断进步,酶工程技术的研究和应用将更加深入和广泛。
例如,新型酶的发现与改造、酶固定化技术的创新、酶反应器的优化以及酶工程技术在基因治疗和细胞治疗等新兴领域的应用等,都将成为未来研究的热点和方向。
酶工程技术在医药领域的应用已经取得了显著成果,并展现出广阔的发展前景。
本文将从多个角度全面分析酶工程技术在医药领域的应用现状和发展趋势,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。
二、酶工程技术的基础理论酶工程技术,作为一门应用生物技术的分支,其基础理论主要涵盖酶学基本原理、酶反应动力学、酶分子设计和改造以及酶固定化技术等方面。
酶学基本原理是酶工程技术的基石。
酶是生物体内具有催化功能的蛋白质,具有高度专一性和高效性。
酶通过降低反应的活化能来加速生物化学反应,使得原本难以进行的反应在温和条件下也能迅速进行。
了解酶的结构、催化机制以及影响因素,对于酶工程技术的应用至关重要。
酶反应动力学是研究酶催化反应速率与反应物浓度关系的科学。
通过对酶反应动力学的研究,可以了解酶催化反应的速度控制步骤、反应速率常数以及反应机制等,为酶工程技术的优化提供理论依据。
酶工程技术在医药制药领域的应用论文(共2篇)
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酶工程技术在医药制药领域的应用论文(共2篇)本文从网络收集而来,上传到平台为了帮到更多的人,如果您需要使用本文档,请点击下载按钮下载本文档(有偿下载),另外祝您生活愉快,工作顺利,万事如意!第1篇:酶工程技术在医药制药领域的应用一、酶工程技术研究进展1固定化酶酶工程的最初10年,主要兴趣在发展固定化方法和载体,探索其应用的可能性。
第一代固定化生物催化剂的特征是单酶的固定化,发展了吸附、共价、交联和包埋等数十种固定化方法。
现已有20多种利用单酶活力的固定化生物催化剂在世界上获得工业应用。
2多酶系统的固定化固定化单酶不可能引起发酵工业的根本变革。
大多数生物化学产品的合成和转化必须依赖一连串酶反应,而且需要辅助因子和ATP的参与。
早在70年代初已尝试将催化顺序反应的几种酶共固定,发现物质转化的速度比溶液中酶混合物高。
70年代后期,辅酶的保持和再生又特别受到重视。
ATP和NAD在大分子化后可保持在半透膜内,往返于催化合成的酶与再生它们的酶之间。
已知的酶有50%以上需要辅因的存在参与酶促反应。
ATP、FAD、NAD、PLP与PQQ的再生都可能通过固定化技术获得不同程度的解决,其中包括这些辅因的固定化与其他酶促反应相偶联或对辅因进行化学修饰及利用这些辅因的类似物与衍生物等。
实验发现应用固定化辅因及其衍生物对酶的活力具有良好作用,如thioNAD与A-PAD对马肝醇脱氢酶的活力比NAD更有效。
亚细胞成份都是天然地巧妙定位的多酶集合体,从理论上推测,固定化各种细胞器就可能有效地利用各种多酶系统。
我们曾固定化了羊精囊微粒体、鼠肝微粒体、线粒体和细胞质,为了克服固定化细胞器不够稳定的缺点,KangFuGu等人《构建了一种含有固定化多酶系统和NAD的人工细胞,用于将氨或尿素转变成必需的氨基酸,取得了良好结果。
3固定化细胞从单酶-多酶-细胞器固定化的进一步延伸就是进行完整细胞的固定化,其中包括微生物细胞,动物细胞与植物细胞的固定化。
酶工程技术在现代生物化工中的研究与应用
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酶工程技术在现代生物化工中的研究与应用第一篇范文酶工程技术在现代生物化工中的研究与应用随着科学技术的不断发展,生物化工领域的研究与应用日益广泛,酶工程技术作为一种具有高效、专一、温和的生物催化技术,在现代生物化工中发挥着越来越重要的作用。
本文将从酶工程技术的研究和应用两个方面进行探讨。
一、酶工程技术的研究酶工程技术的研究主要集中在酶的筛选、改造和固定化等方面。
1. 酶的筛选:通过基因工程、蛋白质工程等手段,筛选具有特定催化活性和适应性的酶。
近年来,随着测序技术的不断发展,越来越多的酶被鉴定和描述,为酶工程提供了丰富的资源。
2. 酶的改造:通过基因突变、蛋白质工程等方法,对酶的结构进行改造,提高其催化效率、稳定性和底物范围。
目前,已成功改造了许多酶,如脂肪酶、蛋白酶、淀粉酶等。
3. 酶的固定化:将酶固定在一定载体上,使其具有更好的稳定性和重复使用性能。
固定化酶技术已成为现代生物化工领域的关键技术之一,常用的固定化方法有物理吸附、共价结合、包埋等。
二、酶工程技术在现代生物化工中的应用酶工程技术在现代生物化工中的应用广泛,涵盖了食品、医药、环保、能源等多个领域。
1. 食品工业:酶工程技术在食品工业中主要用于面包制作、乳品加工、饮料生产等。
如使用酵母酶改善面团性质,使用乳糖酶分解乳糖,提高乳制品的口感和营养价值。
2. 医药领域:酶工程技术在医药领域具有重要作用,可用于药物合成、基因治疗、生物制药等。
如使用酶催化合成抗生素、激素等药物,使用重组酶治疗遗传病、心血管疾病等。
3. 环保领域:酶工程技术在环保领域具有广泛应用前景,可用于废水处理、废气净化等。
如使用微生物酶分解石油烃类污染物,使用纤维素酶降解农业废弃物,实现资源化利用。
4. 能源领域:酶工程技术在能源领域也有所应用,如生物燃料的生产、生物燃气的研究等。
通过改造酶的结构,提高其对底物的催化活性,从而提高能源转化效率。
第二篇范文探索酶工程技术:现代生物化工的加速器想象一下,如果我们能够精确地调整和优化自然界中最优秀的催化剂——酶,会发生什么?答案是,我们可以解锁生物化工领域的无限潜力。
食品酶工程论文
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湖南农业大学课程论文学院:食品科技学院班级:XXXX级食科3班姓名: X X X 学号:XXXXXXXXXXXX 课程论文题目:淀粉酶在食品行业的用途课程名称:食品酶工程评阅成绩:评阅意见:成绩评定教师签名:日期:年月日淀粉酶在食品行业的应用学生:X X X(食品科技学院XXXX级食科3班,学号XXXXXXXXXXXXX)摘要:酶工程是现代生物工程的一个分支,是当今最具有发展前景的学科之一。
酶工程工业在我国起步虽晚,但发展很快,从六十年代中期起步,至今短短的三十多年,已初步建成了完整的酶工业,产品已被广泛用于味精、淀粉糖、酿造、啤酒、食品、纺织、洗涤剂、有机酸以及医药等行业。
酶制剂的应用,促进了这些行业的发展,反过来人们也逐步认识了酶制剂,促进了酶工业自身的发展。
淀粉酶为重要的酶制剂,是酶制剂中用途最广、用量最大的一种。
在食品加工工业中,它用于面包生产中的面团改良;啤酒生产中供糖化及分解未分解的淀粉;婴幼儿食品中用于谷类原料的预处理;酒精生产中用于糖化和分解淀粉;果汁加工中用于淀粉的分解和提高过滤速度。
还广泛用于糖浆制造、饴糖生产、蔬菜加工、粉状糊精生产、葡萄糖制造业中。
在医药工业可用作辅助消化药。
另外,还可用于纺织印染工业。
关键词:淀粉酶食品应用一、淀粉酶在焙烤食品中的应用随着人民生活水平的日益提高和食品工业的不断发展,人们对面粉的品种和品质提出了愈来愈高的要求。
面粉生产企业为适应市场新的需求,近年来陆续开发生产了各类专用面粉,在生产面包、馒头等制作发酵食品的专用面粉时,除面粉的面筋、灰分、粗细度、粉质曲线稳定时间等常规质量指标外,面粉工作者越来越关注面粉的α—淀粉酶活性。
理论与实践表明:面粉的α—淀粉酶活性,直接影响到面粉的发酵力和发酵食品的质量,特别是低糖主食面包。
一般情况下,正常季节收获的小麦加工的面粉中α—淀粉酶的含量普遍不足,国外面粉生产企业通常的做法是在生产这类面粉时,添加麦芽粉或真菌α—淀粉酶,用来提高面粉中α—淀粉酶的活性,以改善和提高发酵食品的质量。
酶工程论文 端粒酶
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课程论文(20 12 -20 13 学年第 2 学期)课程名称:酶工程学生姓名:专业班级:学院:学号:学生成绩:关于端粒和端粒酶研究进展的综述摘要端粒是存在于真核细胞线形染色体末端的一段特殊的DNA和蛋白质的复合物,对于维持染色体稳定性具有十分重要的意义,端粒酶是一种特殊的核糖核蛋白逆转录酶,是一种RNA依赖性的DNA聚合酶,由RNA和蛋白质组成的核糖核蛋白(RNP)复合体。
端粒的长短和端粒酶的功能异常与细胞衰老、肿瘤诊断和遗传疾病综合症有密切关联。
并促进了目前正处于临床检测的基于以端粒酶活性及表达为目标的癌症治疗新策略的发展。
综述了端粒和端粒酶发现、功能、应用及发展前景的综述。
关键词端粒端粒酶染色体末端细胞衰老肿瘤细胞遗传综合症对于真核生物而言,一个细胞核内往往存在多条染色体,而每条染色体末端都存在一个特殊结构——端粒,该结构对于防止不同染色体之间末端的融合和维持染色体的完整性具有十分重要的意义,一些研究还发现端粒长度与衰老和癌症存在密切关系,成为当前生命科学领域的研究热点之一。
精细的生化研究揭示了负责染色体DNA末端合成的端粒酶这一早就预测到的对其内在RNA模板具有依赖性的酶的存在。
端粒酶的缺失将导致端粒重复结构在连续的细胞分裂中逐渐缩短,生命力受到抑制,并在复制衰老过程中以细胞死亡终结。
人体中,编码端粒酶复合物的基因编码元件发生的突变将导致以癌变、干细胞再生和组织维持缺陷为特征的遗传疾病发生。
许多能够无限增值的癌细胞能通过提高端粒酶活性来维持端粒结构稳定。
端粒酶的发现深刻地影响着生物医药的研究并促进了目前处于评估阶段的癌症治疗的发展。
1端粒的概念和结构1.1 端粒端粒是真核细胞染色体末端的特殊结构,是由端粒DNA和与端粒DNA特异结合的端粒结合蛋白组成的核糖核酸的蛋白质复合物[1],位于真核生物染色体末端,维持染色体的稳定,从而保证DNA的完整复制。
1.2 端粒的结构端粒是存在于真核细胞线形染色体末端的一段特殊的DNA和蛋白质的复合物,平均长度约为5 ~15kb,是DNA链自身回并与多种端粒结合蛋白复合而成[2]。
酶工程综述论文
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脂肪酶的研究进展及其在饲料中的应用项伟波(浙江大学宁波理工学院生物与化学工程分院浙江宁波315100)摘要:脂肪酶(triacylglycerol acylhydrolases,E.C.3.1.1.3)在自然界广泛的存在,它可催化三酰甘油酯的水解和合成。
脂肪酶在生活、生产的各个领域中具有重要的作用,有很高的商业使用价值,本文从脂肪酶的来源、结构、性质、制备方法入手,重点论述了其在猪、禽、鱼类饲料方面,国内外所得到的研究成果,为我们以后在饲料中开发应用脂肪酶提供一些参考。
关键词:脂肪酶、应用、饲料、微生物脂肪酶(1ipase EC 3.1.1.3)是广泛存在于动植物和微生物中的一种酶,在脂质代谢中发挥重要的作用。
在油水界面上,脂肪酶催化三酰甘油的酯键水解,释放含更少酯键的甘油酯或甘油及脂肪酸。
除此之外,还有多种酶活性,如催化多种酯的水解、合成及外消旋混合物的拆分。
脂肪酶在生物体内具有相当重要的生理功能,外源脂肪需要经过脂肪酶消化分解后才能透过细胞膜,体内脂肪的储藏和水解也需要脂肪酶,脂肪酶也参与细胞内脂类代谢。
脂肪酶分解三酰甘油产生的单酰甘油、脂肪酸和甘油除了作为生物体的能源外,还是合成磷脂、鞘脂等具有重要生理功能的类脂的前体。
脂肪酶反应条件温和,具有优良的立体选择性,并且不会造成环境污染,因此,在食品、皮革、医药、饲料和洗涤剂等许多工业领域中均有广泛应用。
但由于脂肪酶结构和性质的多样性、稳定性较差、底物不溶于水、提纯困难,以及生产成本较高等问题,其研究和应用相对蛋白酶和淀粉酶要少,在饲料中的应用研究还处于起步阶段。
一、脂肪酶的来源脂肪酶广泛地存在于动植物和微生物中。
植物中含脂肪酶较多的是油料作物的种子,如蓖麻子、油菜子,当油料种子发芽时,脂肪酶能与其他的酶协同发挥作用催化分解油脂类物质生成糖类,提供种子生根发芽所必需的养料和能量;动物体内含脂肪酶较多的是高等动物的胰脏和脂肪组织,在肠液中含有少量的脂肪酶,用于补充胰脂肪酶对脂肪消化的不足,在肉食动物的胃液中含有少量的丁酸甘油酯酶。
酶工程教学实践与探讨教育论文
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酶工程教学实践与探讨教育论文关键词:酶工程教学内容科研实践21世纪是生命科学和生物技术世纪。
生命科学和生物技术的持续创新和重大突破,是新世纪科学技术进展的重要标志,由其引领和孕育的生物经济将引起全球经济格局的深刻改变和利益结构的重大调整。
生物技术将会对世界经济格局和国力竞争产生重要影响,并促使人类的观念、生活方式等产生深刻变革。
酶工程是生物技术的一个重要组成部分。
其应用范围已普及工业、医药、农业、化学分析、环境爱护、能源开发和生命科学理论讨论等各个方面。
如何使酶工程的教学适合时代进展的需要,培育合格的从事酶工程讨论及生产的技术人才, 是从事酶工程教学环节中不容忽视的问题。
笔者将工作中的教学体会介绍如下。
1. 教学内容的合理化1.1 注意绪论的讲解,激发同学的学习爱好绪论是一部书的开篇,主要起到介绍和导读的作用。
在绪论部分老师向同学展现本门课程学习的思路、主要内容、重点内容、主要观点与其它学科领域的联系等,让同学对该课程有一个充分的了解。
同时, 在绪论中老师还可利用生动、鲜亮的例子使同学们了解酶工程在生物技术领域中的重要地位;酶工程进展的历史、现状和进展前景, 以及在经济进展中的地位;主要的工业产品、讨论的热点与难点等。
生动、精彩的开头既能调动同学对该门课程的学习爱好, 也能使同学在后继课程的学习中理清思路、明确目标,并利于同学对所学内容的深化理解。
1.2 讲授内容主干清楚、条理分明1.3 适时更新教学内容21世纪的今日,生物技术产业不断、快速的进展。
酶工程作为生物工程的重要组成部分,每时每刻都会有新的技术、新的产品消失。
酶制剂工业给社会带来的效益额以约18%的速度不断增加。
估计今年将到达30亿美元。
因此,对生物工程专业的同学讲授酶工程的课程更要注意内容的支配,以教材为主的同时,帮助其他的参考资料。
例如,我们将郭勇编着的《酶工程》作为指定的教材,同时融合熊振公平编着《酶工程》,梅乐和等编着《现代酶工程》,孙君社等编着《酶与酶工程及其应用》,孙俊良编着《酶制剂生产技术》,沃尔夫冈?埃拉(Wolfgang Aehle)主编《工业酶—制备与应用》等参考书籍,以及期刊和在线资料的内容,对教学内容随时加以补充和更新。
酶工程技术在现代生物化工中的研究与应用
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酶工程技术在现代生物化工中的研究与应用第一篇范文酶工程技术在现代生物化工中的研究与应用酶工程技术作为生物技术领域的一个重要分支,在现代生物化工中发挥着越来越重要的作用。
生物化工是指利用生物系统和生物反应器来生产化学品的过程,而酶工程技术则是实现这一目标的关键技术之一。
本文将详细介绍酶工程技术在现代生物化工中的研究与应用。
一、酶工程技术的研究1. 酶的筛选与改造酶是生物体内的一种特殊蛋白质,具有高效、专一和可逆的催化作用。
通过筛选和改造酶,可以提高其催化效率和稳定性,从而实现更高效的生物化工过程。
目前,研究人员已经通过基因工程技术成功改造了许多酶,例如脂肪酶、蛋白酶和淀粉酶等。
2. 酶固定化技术酶固定化技术是将酶固定在一定载体上,使其在反应体系中可重复使用的一种技术。
固定化酶具有较高的稳定性和重复使用次数,可以降低生产成本,提高产品质量。
目前,常见的酶固定化技术包括物理吸附法、共价结合法和包埋法等。
3. 酶反应器的设计与优化酶反应器是进行酶催化反应的装置,其设计和优化对生物化工过程的产量和效率具有重要影响。
目前,常见的酶反应器包括批次反应器、连续流反应器和固定床反应器等。
研究人员通过优化反应器的设计参数,可以提高酶催化反应的产量和效率。
二、酶工程技术在生物化工中的应用1. 生物制药酶工程技术在生物制药领域具有广泛的应用。
例如,在生产胰岛素、生长激素和疫苗等药物的过程中,酶工程技术可以用于优化生产流程、提高产品质量和降低生产成本。
2. 生物催化反应酶工程技术在生物催化反应中具有重要作用。
例如,在生物炼油、生物化工材料和生物能源等领域,酶工程技术可以用于提高催化效率和选择性,从而实现高效、绿色的生产过程。
3. 环境保护酶工程技术在环境保护领域也具有广泛应用。
例如,在废水处理、废气净化和固体废弃物处理等方面,酶工程技术可以用于降解有机污染物,实现环境的清洁和可持续发展。
酶工程技术在现代生物化工中具有重要的研究和应用价值。
酶工程论文
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酶工程论文酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。
其主要任务是通过预先设计,经人工操作而获得大量所需的酶,并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能。
本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展,展示酶工程在医药、农业、食品、环境保护等领域的应用进展,并对其未来前景进行了展望。
一、酶工程技术在医药工业中的应用现代酶工程具有技术先进、投资小、工艺简单、能耗粮耗低、产品收率高、效率高、效益大和污染小等优点,成为化学、医药工业应用方面的主力军。
以往采用化学合成、微生物发酵及生物材料提取等传统技术生产的药品,皆可通过现代酶工程生产,甚至可获得传统技术不可能得到的昂贵药品,如人胰岛素、McAb、IFN、6一APA、7一ACA及7一ADCA等固定化基因工程菌、工程细胞以及固定化技术与连续生物反应器的巧妙结合,将导致整个发酵工业和化学合成工业的根本性变革1、应用酶工程生产抗生素应用酶工程可以制备青霉素酞化酶、头抱菌素酞化酶、头抱菌素、头抱菌素酞化酶、青 2014下半年教师资格证统考大备战中学教师资格考试小学教师资格考试幼儿教师资格考试教师资格证面试霉素酞化酶、脱乙酸头抱菌素、头抱菌素乙酸醋酶,近年来还进行固定化产黄青霉青霉素合成酶系细胞生产青霉素的研究,合成青霉索和头抱菌素前体物的最新工艺也采用酶工程的方法。
2、应用酶工程生产维生素制造2一酮基一L—古龙糖酸【山梨糖脱氢酶及L一山梨糖醛氧化酶】、肌醇【肌醇合成酶】、L—肉毒碱【胆碱脂酶】、CoA 【CoA合成酶系】等。
由山梨醇和葡萄糖生产维生素及丙烯酸胺的生产也采用酶工程的方法四。
二、酶工程技术在农业中的应用由于酶制剂主要作为催化剂与添加剂使用,从而带动了许多产业的发展。
应用酶工程对农产品进行深加工,是人们努力的一个方向。
乳制品加工则需要用凝乳酶和乳糖酶。
此外,酶工程在饲料加工领域也有重大应用。
1、酶工程应用于农产品的深加工利用α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构酶的催化功能,以玉米淀粉等为原料生产高果糖浆等。
酶工程论文.
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酶的固定化方法李启东 0810135酶在现代生物生产中扮演着重要角色。
酶作为一种生物催化剂,因其催化作用具有高度专一性、催化条件温和、无污染等特点,广泛应用于食品加工、医药和精细化工等行业。
但在使用过程中,人们也注意到酶的一些不足之处,如酶稳定性差、不能重复使用,并且反应后混入产品,纯化困难,使其难以在工业中更为广泛的应用。
为适应工业化生产的需要,人们模仿人体酶的作用方式,通过固定化技术对酶加以固定改造,来克服游离酶在使用过程中的一些缺陷。
本文结合当前酶的固定化研究和本人的一些观点,论述酶的固定化简史和方法。
酶的固定化有很多优点。
将酶固定化以后,既保持了酶的催化特性,又克服了游离酶的不足之处,使其具有一般化学催化剂能回收反复使用的优点,并在生产工艺上可以实现连续化和自动化。
事实上,早在1916年,Nelson和Griffin就用吸附的方法实现了酶的固定化,他们将蔗糖酶吸附在骨炭粉上,发现吸附以后酶不溶于水而且具有和液体酶同样的活性,然而这个重要的发现长期以来没有得到酶学家的重视。
直至1953年Grubhofer和Schleith将聚氨基苯乙烯树脂重氮化,然后将淀粉酶、羧肽酶、胃蛋白酶和核糖核酸酶等酶与这种载体结合,制成了固定化酶。
酶的固定化方法很多,包括吸附法、包埋法、共价结合法、交联法、无载体固定化和不同固定方法联用。
固定化以尽可能保持酶的催化活性及专一性、酶与载体必须有一定的结合程度、固定化酶应有最小的空间位阻、固定化酶的成本适中等为原则。
(一)吸附法利用酶与载体之间的范德华力、疏水相互作用、离子键和氢键等作用力实现固定化,分为物理吸附法和离子吸附法。
物理吸附法常用的有机载体如纤维素、胶原、淀粉及面筋等;无机载体如活性炭、氧化铝、皂土、多孔玻璃、硅胶、二氧化钛、羟基磷灰石等。
该法操作简单、价廉、条件温和,载体可反复使用,但酶和载体结合不牢固,在使用过程中容易脱落,使用受限。
常与交联法结合使用。
现代生物化工中酶工程技术研究与应用
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现代生物化工中酶工程技术研究与应用摘要:众所周知,人的生存与发展都离不开新陈代谢,而酶是人体新陈代谢中不可或缺的催化剂。
在新陈代谢的基础上,机体进行细胞的更迭,维持机体各项功能。
酶作为新陈代谢中常见的催化剂,对于加快新陈代谢速度、促进化学反应起到重要作用。
最初的淀粉酶主要是从麦芽提取液中得到的,随着现代生物化工技术的不断进步,人们对于酶工程了解更加深入,为现代生物化工的发展提供了更多支持。
笔者结合自身工作和学习经验,探讨现代生物化工中酶工程技术研究与应用,希望对相关人士有一定借鉴价值。
关键词:现代生物化工;酶工程技术;应用引言新陈代谢是生物体细胞日常生活中的重要环节。
通过新陈代谢来满足生物体的正常运转,对于生物的生长和繁衍都有着重要意义。
酶作为新陈代谢的重要催化剂,发挥着积极作用,能加快新陈代谢的速度。
现代生物化工技术的发展为酶的研究提供了技术支持,加强酶的研究,不仅能为生物化工行业的发展创造出新的活力,同时也能为酶的应用创造条件。
因此加强对酶工程技术的分析和研究就显得尤为重要。
1概述1.1生物酶的概述生物酶是一种蛋白质,主要存在于活细胞中,可以将其看作是诸多细胞新陈代谢的催化剂。
此外,在其他行业的生产中,酶也能发挥一些积极的促进作用。
结合生物酶的具体应用来看,大部分酶在生物体活动中扮演的都是催化剂。
生物酶主要有以下特点:首先就是稳定性差。
作为一种蛋白质,生物酶在发挥自身作用的过程中容易受到其他负面因素的影响,降低生物酶的活性。
其次就是专一性较强。
大部分催化剂的适应性都比较强,能够结合不同的需要进行选择,但是生物酶的专一性比较强,一般只能对一种化合物发挥催化作用。
再次就是催化效率较高。
相较之传统的催化剂,生物酶的催化效果大大提高。
最后就是酶的活性可以随时进行调节。
换个角度来看,也有利于提高催化工作的效率。
1.2酶的基本原理想要探究酶同生物体之间的作用过程,就要对酶的自身特性有一个较为全面的把握,同时还要明确生物酶的在自身功能。
现代生物化工中酶工程技术研究-工程技术论文-工程论文
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现代生物化工中酶工程技术研究-工程技术论文-工程论文——文章均为WORD文档,下载后可直接编辑使用亦可打印——摘要:酶是人体新陈代谢中不可或缺的催化剂,在加快新陈代谢速度、促进化学反应等方面发挥着巨大的作用,随着现代生物化工技术的进步发展,以及人们对基因工程和细胞工程的研究不断深入,酶工业化量产不断取得突破进展,并为生物工程的应用提供了更大的发展空间。
在酶工程的实施过程中,其主要是通过使用蛋白质工程技术或化学修饰法改变酶分子,继而改变酶的性质,从而使酶产生不同的作用,并在环境、医药、农业、工业等领域发挥着重要的作用。
基于此,本文就现代生物化工中酶工程技术研究与应用进行了分析。
关键词:生物化工;酶工程技术;应用酶在各行各业中的应用是通过酶工程技术对原料进行生物催化,通过生物催化制备使酶在不同的产业领域发挥不同的作用。
目前,酶工程技术在在现代生物化工中研究不断深入,酶工程的主要任务已经从最开始的单纯提高酶产量过渡到对酶的生物学性质进行特征性研究与改变,其在提升各行业经济效益上具有十分重要的现实意义。
一、酶工程技术概述(一)生物酶(1)生物酶特点。
生物酶其本质属于蛋白质,主要成分为DNA。
生物酶的酶分子结构由氨基酸长链组成,与蛋白质类似,并且具有极强的催化功能。
生物酶具体的特点主要有以下几点:一是能够随时调节酶的活力,由于存活的蛋白酶具有较好的特性,因此类型不同的蛋白酶可以利用一定的机制来达到个体之间的彼此结合,从而提高其催化活力的效果;二是生物酶具有专一性,只是对于一种化合物将自身的催化作用作用于此;三是生物酶的催化效率较高,酶的催化效率比其高1013倍,是一般催化剂不可达到的效率;四是酶的稳定性能较差,其正常的催化作用中交易受到一些因素的影响而导致蛋白质问题,造成酶活性消失。
(2)生物酶作用。
生物酶的主要作用是催化,它包括分解系酶、合成系酶两大类,每类又包含不同种的生物酶。
不同的生物酶有着不同的催化作用。
酶工程课程论文
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酶工程在污染治理中的应用木日西提江摘要:文章介绍了酶在污染治理中的研究和应用,其中包括辣根过氧化物酶木质素过氧化物酶、聚酚氧化酶和漆酶在含酚废水及含难降解的芳香族化合物废水,造纸废水的处理中的研究和应用。
氰化物酶在含氰废水处理,蛋白酶和淀粉酶在食品加工废水处理中的应用。
利用 Pseu & xnonas alcaligens CO 和 Pseu & xnonas putidaI R5-3细胞融合构建纤雏素降解茵、芳香族降解茵,用于含纤雏素废水和化纤废水处理。
通过基因工程的方法设计复合代谢途径,拓宽氧化酶的专一性及增强无机磷的去除率。
酶、细胞和基因工程在环境污染治理中的研究和应用显示了生物工程在环境污染治理和生物修复上有着广阔的应用前景。
关键词:酶;细胞融合;基因重组;废水处理。
前言:与传统的物理化学过程和生物处理过程相比,酶处理有机废水有以下几个优点:能处理难以降解的有机化合物;高浓度或低浓度废水都适用;操作时的pH,温度和盐度的范围都很宽;不会因生物物质的聚集而减慢处理速度,处理过程的控制简便易行;不易被有生物毒性的物质所抑;具有固定化酶的反应器抗冲击能力强。
正文:含酚废水处理芳香族化合物,包括酚和芳香胺,属于优先控制污染物。
石油化工厂、树脂厂、塑料和染料厂等企业的废水中都含有这类污染物。
很多酶已用于这类废水处理。
过氧化物酶过氧化物酶是由微生物或植物所产生的一类氧化还原酶。
它们能催化很多反应,但都要求有过氧化物,如过氧化氢的存在来激活。
现在研究和应用较多的过氧化酶有辣根过氧化物酶 (Horseradis h peroxidase,HRP) 、木质素过氧化物酶( Lignin peroxidase ,LiP )及其他酶类_ 5J 。
辣根过氧化物酶,辣根过氧化物酶是酶处理废水领域中应用最多的一种酶。
有过氧化氢存在时,它能催化氧化多种有毒的芳香族化合物,其中包括酚、苯胺、联苯胺及其相关的异构体,反应产物是不溶于水的沉淀物。
酶工程论文
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酶的固定化摘要:酶是一种生物催化剂,广泛用于食品加工、医药和精细化工等行业.而酶自身的缺点如稳定性差,不能重复使用而难以广泛的在工业中应用,这就限制了酶制剂产品的开发和应用.因此,人们开始对酶的特性进行研究,通过模仿人体膜的作用机理,利用固定化技术对其加以固定改造,克服它的固有缺陷.21世纪,酶固定化技术的发展因其诸多优点,正得到全面深入的研究.关键词:固定化酶应用制备研究前景一引言酶是在生物体内自身合成的生物催化剂,它具有催化高效性和高度专一性的特点,但当它受强碱、强酸、高温等条件的影响时,性质会随之改变从而失去催化活性。
在实际应用中,对环境过于敏感、反应后难以回收等缺点限制了酶及其制剂产品的开发和应用,这就使得固定化酶应运而生。
固定化酶是指在一定生物空间内呈闭锁状态存在的酶,能够参与连续反应,反应后酶可以回收再利用。
与游离的酶相比,固定化酶具有的优点有:可以在较长时间内反复利用,反应过程可严格控制,提高酶的稳定性,提高酶的使用效率,易于与底物和产物分开,增加产物收率,提高产品质量,成本降低等。
酶的固定化就是通过化学或物理方法,使原来水溶性的酶与固态的水不溶性支持物相结合或被载体包埋。
固定化方法有物理吸附法、交联法、共价结合法及包埋法等。
一固定化酶的制备方法1.1 载体结合法1.1.1 物理吸附法物理吸附法是指使酶直接吸附在载体上的方法。
常用的载体有:(1)有机载体,如谷蛋白、淀粉、甲壳素等[2];(2)无机载体,如活性炭、多孔陶瓷、酸性白土、金属氧化物等。
用此法制成的固定化酶,酶活力部位及其空间构象不易被破坏的特点,但酶与载体的结合不牢固,易于脱落,因此很少有实用价值。
1.1.2 离子结合法离子结合法是将酶与含有离子交换基团的水不溶性载体以静电作用力相结合的固定化方法。
离子吸附法操作简单,酶吸附于载体上较为牢固,因而在工业上应用较广泛,常用的载体有多糖类离子交换剂和合成高分子离子交换树脂,如二乙氨基乙基(DEAE)--纤维素、混合胺类(ECTE0LA)--纤维素、四乙氨基乙基(TEAE)--纤维素、(cM)一纤维素、纤维素一柠檬酸盐等[3]。
酶工程的研究及进展
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LUOYANG NORMAL UNIVERSITY 2010年酶工程学年论文分子酶工程研究进展院(系)名称生命科学系专业名称生物科学学生姓名李艳艳学号101314022指导教师程彦伟完成时间2013年12月分子酶工程研究进展李艳艳(生命科学系生物科学专业学号:101314022)摘要:酶工程的研究已经发展到分子水平,通过基因操作,已实现了许多酶的克隆和表达定点突变成为研究酶结构与功能的常规手段,并被广泛用于改善酶的性能。
体外分子进化方法则大幅提高了酶分子的进化效率,并有可能发展新功能酶。
融合蛋白技术的发展使构建新型多功能融合酶成为可能。
这里对分子酶工程学的研究与发展情况进行了综述。
关键词:分子酶工程;基因克隆;改造;定向进化;融合;人工模拟酶,由于其特异和高效的催化作用,在生命活动中扮演重要的角色。
其中,尤其是源于微生物的酶。
很早就被广泛开发服务于人类的各种需求,如酿造、酶法转化、疾病诊断与治疗、药物生产、环境污染物去除,等等。
然而,天然酶常常十分昂贵,且大多数酶由于非常“娇嫩”而难以实际应用。
近年来,结构生物学和基因操作技术的发展使得科学家能够对酶分子进行有效地改造,甚至开始为“目的”而设计,从而导致了分子酶工程学的发展。
概括地说,分子酶工程学就是采用基因工程和蛋白质工程的方法和技术,研究酶基因的克隆和表达、酶蛋白的结构与功能的关系以及对酶进行再设计和定向加工,以发展性能更加优良的酶或新功能酶。
当前的研究热点可以概括为3个方面:一是利用基因工程技术大量生产酶制剂;二是通过基因定点突变和体外分子定向进化对天然酶蛋白进行改造;三是通过基因和基因片段的融合构建双功能融合酶。
1 酶的基因克隆与异源表达天然酶在生物体中含量一般较低,难以提取和大量制备。
限制了它的推广应用。
重组DNA技术的建立,使人们可以较容易地克隆各种各样天然的酶基因,并将其在微生物系统中高效表达,从而在很大程度上摆脱对天然酶源的依赖。
酶工程论文
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酶工程在食品领域的应用研究进展摘要:20世纪70年代以来,基因工程与酶催化理论的结合给酶工程带来前所未有的生机。
应用基因工程技术可以生产出高效能、高质量的酶产品,多种类型的酶制剂(合成酶、抗体酶、分子印迹酶、化学修饰酶、杂合酶等)实现了产业化生产。
迄今从生物界已经发现了3 000多种酶,用于工业生产的有百余种,但在食品加工中应用的酶仅有几十种,因此,酶工程在保健食品加工中的应用尚存在有巨大的潜力。
人们将利用酶工程开发出更多的新一代功能食品以造福于人类。
本文浅述了酶工程技术,如酶的固定化技术的概念、性质及应用。
介绍了酶工程在食品加工、食品保鲜和食品分析与检测中的应用现状,并对酶工程的作用和发展作出了展望。
关键词:酶工程;固定化酶;食品加工技术前言工业化酶制剂的品质改良及新品种的开发是现代生物技术介入最多的一个领域,并已取得令人瞩目的成果。
80年代末,就已经开发出多种蛋白酶、脂肪酶,到目前为止,国际上工业用酶超过50多种。
酶制剂主要用于果汁、啤酒、葡萄酒、乳制品、甜味剂、淀粉加工、糖果、面包等的生产。
DNA重组技术对酶工业的渗透,导致了酶工业的飞跃,已有多个国家实现了β-淀粉酶的克隆化;日本经过质粒重组的嗜热芽孢杆菌蛋白酶的活力为原菌酶活力的18倍;利用DNA重组技术,使葡萄糖异构酶和木糖异构酶的活力提高了5倍[1]。
酶工程技术是利用酶和细胞或细胞器所具有的催化功能来生产人类所需产品的技术,包括酶的研制与生产,酶和细胞或细胞器的固定化技术,酶分子的修饰改造,以及生物传感器。
酶是活细胞产生的具有高效催化功能、高度专一性和高度受控性的一类特殊蛋白质。
其催化作用的条件非常温和,可在常温、常压下进行,又有可调控性,食品工业是应用酶工程技术最早和最广泛的行业。
近年来,由于固定化细胞技术、固定化酶反应器的推广应用,促进了食品新产品的开发,产品品种增加,质量提高,成本下降,为食品工业带来了巨大的社会经济效益。
酶工程在食品加工中已经广泛应用。
课题研究论文:酶工程课程教学改革探索
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146772 学科教育论文酶工程课程教学改革探索酶工程的概念最早出现于20世纪70年代,随着该学科的不断发展,被认为是组成现代生物工程四大技术体系(基因工程、细胞工程、酶工程和发酵工程)之一。
它是酶学、微生物学的基本原理与工程学有机结合而产生的边缘学科,在工业、农业、医药、保健、环保等领域发挥着重要作用[1-2]。
酶工程是生物工程、生物技术、发酵工程等专业教学计划中一门非常重要的专业课,本课程内容丰富,涉及面广,其教学体系的合理安排和设置对生物工程专业的人才培养起着至关重要的作用。
如何使酶工程适合时代发展的需要,培养和造就高素质、创造性人才,如何在有限的课时内使学生掌握酶工程最基本的内容,提高他们在实践中分析问题、解决问题的能力,并为今后的发展打下坚实的基础,是我们需要认真思考的问题。
笔者结合在课堂教学中的切身感受,谈几点体会。
一、教学内容改革1.上好绪论课,激发学生的学习兴趣绪论课是高校每一门课程教学时教师面对学生的第一次课,上好绪论课具有非常重要的意义。
绪论是教材的发端之言,是总揽教材的纲领,是教材的先导与灵魂。
绪论课是学生学习的一个指南,是建立新课程整体观念的起步。
是培养新课程良好兴趣的重要环节[3]。
绪论课内容丰富,但教学时数有限,所以在讲授酶工程绪论时一定要注意。
第一,要在教学中让学生明确知道酶工程这门课程的内涵、特点。
第二,必须要让学生了解学习该门课程的意义。
要结合生动的例子介绍酶工程在生物技术领域中的重要地位,酶工程发展历史、现状和发展方向,在经济发展中的地位,主要产品、研究热点与难点等,激发学生的学习兴趣。
第三,要让学生了解该门课是如何实施教学的。
让学生从总体上了解教师如何“教”,自己应该如何“学”。
2.结合生产实际,突出课程教学重点,避免重复教学内容是人才培养的主要落脚点,是教学改革的关键,21世纪人才的知识结构需要既具有系统性又具有开拓性,既具有扎实的理论基础又具有一定的实践技能。
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酶分子定向进化的研究进展及应用郭黄英材料与化工学院生物工程摘要:酶分子定向进化史模拟自然进化过程,具有适应面广、目的性强、效果显著等特点,可以在较短的时间内获得具有新的催化特性的酶突变体。
定向进化可以显著提高酶活力,增强酶的稳定性,改变酶的底物专一性等,已经成为一种快速有效的改进酶的催化特性的手段。
本文详细综述了酶分子定向进化的概念、过程、基本策略和核心技术,并列举了该技术在现实中的应用实例。
关键词:酶,定向进化,生物催化,应用酶分子定向进化(enzyme molecular directed evolution)简称为酶定向进化,是模拟自然进化过程(随即突变和自然选择),在体外进行酶基因的人工随机突变,建立突变基因文库,在人工控制条件的特殊环境下,定向选择得到具有优良催化特性的酶的突变体的技术过程。
酶定向进化的基本过程包括随机突变、构建突变基因文库、定向选择等步骤酶的定向进化技术在一定程度上弥补了定点突变技术的不足,极大地拓展了蛋白质工程学的研究和应用范围,特别是能够解决合理设计所不能解决的问题,为酶的结构与功能研究开辟了崭新的途径,并且正在工业、农业、食品业、环境保护和药物开发等领域逐渐显示其生命力。
1.酶分子定向进化的研究背景酶作为催化剂,已在生产精细化学品、手性药物、食品添加剂等方面得到广泛应用。
但随着酶催化应用范围的不断扩大和研究的逐步深入,研究者发现,酶催化的精确性和有效性常常不能很好地满足酶学研究和工业化应用的要求,而且天然酶的稳定性差、活性低等缺陷使得酶催化效率很低,还缺乏有商业价值的催化功能。
因此对天然酶分子的改造显得十分重要。
1993年,美国科学家Arnold F H L3首先提出酶分子的定向进化的概念,并用于天然酶的改造和构建新的非天然酶。
酶分子定向进化技术在一定程度上弥补了定点突变技术的不足,在过去几十年,定向进化已经成为作为生物催化剂的天然酶克服限制的重要工具,其对潜在的经济、环境、社会和医疗的影响是不可预计的,并且酶产品未来发展前景是无限的。
2. 酶分子定向进化的主要方法2.1 易错PCR技术易错PCR(error—prone PCR)技术是从酶的单一基因出发,在改变反应条件的情况下进行聚合酶链式反应(PCR),是扩增得到的基因出现碱基配对错误,从而引起基因突变的技术过程。
在进行PCR扩增目的基因时,使碱基在一定程度上随机错配而引入多点突变,导致目的基因发生随机突变。
通过构建突变库,筛选出所需的突变体;经一次突变的基因很难获得满意的结果,由此发展出连续易错PCR,即将一次PCR扩增得到的有益突变基因作为下一次PCR扩增的模板,连续反复地进行随机突变,使每一次获得的小突变累积进而产生重要的有益突变。
在该方法中,遗传变化只发生在单一分子内部,属于无性进化,但使用该方法易出现同型碱基转换。
易错PCR使原始蛋白质中仅有较小的序列空间发生突变,当片段超过800bp 时,其突变率会下降。
2.2 DNA重排技术DNA重排技术(DNA shufling),又称DNA改组技术,是从正突变基因文库中分离得到的同源DNA,用酶切成随机片段,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。
DNA重排技术是由Stemmer等于1994年创建的。
他们通过该技术对β-内酰胺酶进行了定向化研究,是该酶的催化效率提高了32000倍。
该技术将存在于两种或多种不同的基因中的正突变结合在一起,通过DNA碱基序列的重新排布,形成新的突变基因,属于有性生殖。
2.3 交错延伸PCR技术交错延伸PCR(staggered extension process,SEP)技术:即在同一反应体系中以两个或多个相关的DNA片段为模板进行PCR反应,把PCR反应中常规的退火和延伸合并为一步,并且大大缩短了反应时间(55℃,5s)。
在反应过程中,引物先与一个模板结合,进行延伸,随之进行多次变性和短时的退火——延伸反应循环,在每个循环中,不同长度的延伸片段在变形时与原先的模板分开,退火时与另一个模板结合,再进行延伸。
通过在不同的模板上交替延伸,所合成的DNA片段中包含有不同模板上的信息,直到获得全长的突变基因为止。
采用交错延伸PCR技术进行酶的有性进化,可以省去DNA重拍技术中DNase Ⅰ切割这一步骤,具有简便、快速的特点2.4 随机引物体外重组技术随机引物体外重组技术(random-priming in vitro recombination,RPR)是采用单链DNA为模板,配合若干条随机序列的引物进行PCR反应,产生若干个与模板不同部分的序列互补的短DNA片段,然后除去模板,这些DNA小片段互为模板和引物进行扩增,通过碱基序列的重新排布而获得全长突变基因。
RPR具有以下特点:①可用单链DNA或mRNA为模板。
对模板量要求少,减少了亲本组分的干扰;②克服了DNA shuffling中DNaseⅠ所具有的序列偏爱性,保证了子代全长基因中突变和交叉的随机性;③片段组装体系与片段合成体系缓冲系统可兼容,无需中间的纯化步骤。
2.5 过渡模板随机嵌合生长技术过渡模板随机嵌合生长技术(random chimeragenesis on transient templates,RACHITT)是基于DNA同源重组原理而实现的随机突变技术,是将随机切割的基因片段杂交到另一个相同家族的DNA临时模板上进行排序、修剪、空隙填补和连接,消化掉DNA临时模板,复制出新生的DNA链分子,从而建立高度重组的突变体文库的过程。
2.6 随机插入/删除链的交换突变技术Murakami等创建了随机插入/删除链的交换突变技术(random insertion/deletion strand exchange mutagenesis,RAISE)。
其主要步骤是:①用DNaseⅠ切割目的基因并回收100—300 bp小片段;②用末端脱氧核苷酸转移酶(terminal deoxynucleotidyl transferase,TdT)在小片段的3端随机添加/删除几个核苷酸;③自引物PCR重组小片段直至扩增出全长基因。
特点是简便并且可以通过控制插入或删除的核苷酸长度来调整突变程度。
利用此法对一内酰胺酶进行进化,显著提高了对头孢他啶(cefiazidime)的降解能力,其最小抑制浓度提高了5 000倍。
2.7 易错滚环扩增法技术Fujii等将DNA滚环扩增的原理应用于易错PCR技术,创建了易错滚环扩增法(error—prone rol1ing circle amplification,EP—RCA)。
其主要步骤:①随机引物六聚体(经硫代磷酸化修饰)杂交到环状DNA上,在φ29 DNA聚合酶(并加入Mn2+提高突变)的作用下多位点同时扩增延伸;②利用φ29 DNA聚合酶具有高的链置换活性的特点,以环状DNA为模板不问断扩增释放产生具有多重模板序列的DNA分子;③以线性DNA为模板继续扩增形成长短不一的线性产物,可直接用于转化,利用首尾重复序列在宿主内同源重组重新环化。
该法省去了酶切、连接等步骤,甚至不需要特定引物和PCR仪等设备(常温扩增)。
不仅简化了进化过程,也使得随机突变技术的应用变得更为普遍。
Fujii等利用EP—RCA法对pUC19质粒上的β-内酰胺酶(头孢氨苄抗性)进行改造,经一轮进化获得7个水解头孢他啶的突变体,改变了β-内酰胺酶的底物选择性,具有较高的突变率与突变谱。
2.8 复合自组装基因组工程复合自组装基因组工程(multiplex automated genome engineering,MAGE)是以整个染色体DNA为模板,在体外设计并合成一系列的小分子DNA片段,通过转化的方法不断导入细胞内,随着染色体DNA的复制来构建突变库的方法。
其主要原理:①在细胞生长对数期诱导细胞体内的β-蛋白表达(防止寡核苷酸降解),制备细胞悬液;②针对特定代谢途径的相关基因设计一组约90 bp左右的单链小片段DNA;③通过电转化的方法把在体外合成的单链小片段DNA导入细胞中;④单链DNA可作为随机引物渗人染色体复制,造成基因的突变,细胞再生后可进行下一轮循环或筛选。
该方法的优点是效率高,既可以对细胞的整个代谢途径进行突变,也可以通过小片段DNA的设计重点突变基因组中的某些代谢途径。
3.酶分子定向进化的应用通过定向进化对酶进行改造,在研究酶的构效关系,提高酶热、酶活性、或有机溶剂的稳定性,改变底物特异性等方面得到了广泛应用。
如张建云等利用易错PCR技术对OL淀粉酶基因进行了改造,通过多轮诱变,获得的5株新菌株的酶活分别为出发菌株的5~15倍。
Nakazawa等通过易错PCR和活性筛选的方法得到β-l,4 -葡聚糖酶突变体2R4,其表达量比野生型提高了130倍, (最适条件下1 mol底物1 S内转化的酶量)提高了1.4倍,值提高2倍,并且比野生型具有更大的pH稳定性,在55℃保温30 min可保留全部活性,而野生型活性完全丧失。
Kim等对栖热菌(Thermus sp.)IM6501菌株中具有热稳定性的麦芽糖淀粉酶进行了DNA 改组,经过4轮改组和筛选,得到了具有高耐热性的麦芽糖淀粉酶。
Ness等针对同源性在56%~99%之间的26个枯草芽孢杆菌蛋白酶基因进行了改组,获得了热稳定性提高3~15倍的克隆子。
Morawski等通过DNA改组获得1株辣根过氧化物酶突变体,该突变体能耐受较高浓度的双氧水、CTAB和其他盐类。
但一般情况下通过单个定向进化技术构建的突变体库中包含的有益突变的比例较小,不利于后续的筛选和鉴定,目前已很少单独使用单一方法进行定向进化。
一般的方法是将多种技术结合起来,从而得到更好的效果。
Miyazaki等利用随机突变、饱和突变和DNA shuffling相结合的方法对Bacillus subtilis 家族的木聚糖酶进行改造,改造后的木聚糖酶半衰期失活温度及最适反应温度比野生型提高了10℃,60保温2h仍保留全部活性,而野生型在6O℃保温5min就完全失活。
Shi等通过易错PCR和DNA shuffling的结合创建突变体库,筛选到一琼脂糖酶突变体s2,s2的值提高了4.6倍,在40℃时的半衰期为350min,比野生型提高了18.4倍。
Song等利用随机突变和重组的方法筛选得到的3株磷脂酶A1突变体,其稳定性和活性都得到了较大的提高。
此外,作为定向进化的延伸,基因组改组也已成为了菌种选育的有力工具。
4.酶分子定向进化的展望酶的定向进化已经成为改进酶工程的重要方法。
它从多个角度改进酶,比如酶的稳定性、特应性、反应活性、溶解性和异源表达等,使酶的应用更加广泛。
而随着基因工程技术、蛋白质工程技术以及高通量筛选技术的迅速发展,酶的定向进化的方法也在不断完善。