酶工程概述ppt课件
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例如：葡萄糖异构反应生成果糖
CH2OH OH O
HO
OH OH
葡萄糖异构酶
CH2OH O
OH
HO
OH
OH
CHO
CHO
H－C－OH HO－C－H
H－C－OH H－C－OH
C＝O HO－C－H 6－磷酸葡萄糖异构酶 H－C－OH
H－C－OH
CH2OPO32-
CH2OPO32-
.
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⑹合成酶类 合成酶又称为连接酶(ligases)，常用于催化使两个底物连接成一个
1.酶的分类
国际生物化学联合会酶学委员会（enzyme commission ，EC）根据酶 所催化的反应类型，将酶分为 6大类。即：
氧化还原酶类（oxido-reductases） 转移酶类（transferases） 水解酶类（hydrolases） 裂解酶类（lyases） 异构酶类（isomerases） 合成酶类（synthetases）
COOH 谷丙转氨酶 (CH2)2 +
HCNH2
COOH
C＝O
COOH
COOH
谷氨酸 丙酮酸
α-酮戊二酸
CH3 HCNH2
COOH
丙氨酸
又如：葡萄糖在己糖激酶的催化下，被活化为6-磷酸葡萄糖，使底物 分子上的高能磷酸基团转移到 ADP 分子上。
CH2OH (CHOH)4 + CO2
CHO
ATP ADP 己糖激酶
分子。此类反应在生物体内关联着许多重要生命物质（如：蛋白质、脂 肪）的合成。
例如：丙酮酸羧化酶利用 ATP 分解释放的能量催化丙酮酸与 CO2 合 成草酰乙酸
COOH C＝O CH3
ATP ADP + CO2 丙酮酸羧化酶
COOH C＝O CH2 -COOH
.
11
2.酶的命名
酶的命名方法有系统命名法和习惯命名法两种。系统命名法是根据 国际生物化学联合会酶学委员会的命名规则进行的命名；习惯命名法常 根据底物名称和反应类型进行命名。
CH2OP (CHOH)4
CHO
.
7
⑶水解酶类
水解酶类用于催化底物发生水解反应，水解酶在生物体内担负降解的 作用。水解酶类是当前应用最广泛的一种重要酶。
例如：淀粉的水解 (C6H10O5)n + nH2O 淀粉酶
淀粉
nC6H12O6
葡萄糖
又如：蛋白质在蛋白酶的催化下水解
蛋白酶
蛋白质
水解
蛋白酶
多肽
水解
精氨酸残基
.
3
2.酶促进反应
酶促进反应是指酶的催化反应，是反应物（又称为底物）在酶的催化 作用下所进行的反应。
例如：葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下氧化成葡萄糖酸。
CH2OH │ (CHOH)4 │ CHO
+ O2
葡萄糖氧源自文库酶
底物(substrate)
COOH │ (CHOH)4 + H2O │ CHO
又如：细胞内乙醇在乙醇脱氢酶的催化下转化为乙醛，使乙醇脱氢酶
的辅酶NAD还原为NDAH2。
CH3CH2－OH
NAD NADH2 乙醇脱氢酶
O CH3－C－H
.
6
⑵转移酶类
转移酶类用于催化功能基团的转移反应。转移酶类是生物代谢及能
量转移的一种重要酶。
例如：氨基酸的代谢。
COOH
CH3
(CH2)2 + C＝O
HOOC-CH
又如，溶菌酶是一种能裂解致病菌中黏多糖的碱性酶。主要通过破坏 细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的β-1,4糖苷键，使细胞
壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌 溶解。
.
9
⑸异构酶类 异构酶类用于催化底物发生异构反应，包括旋光（或立体）异构、顺
反异构、分子内氧化还原及分子内转移等。
第七章 酶工程基本原理
第一节 酶工程概述 第二节 酶工程基本技术及应用实例
.
1
第一节 酶工程概述
The engineering of enzyme says all
一、酶工程 二、酶的分类及命名 三、酶的特点与活性 四、酶的生产方法
.
2
一、酶工程
1.什么是酶
酶（enzyme）是生物体内活细胞所产生的一种具有特殊催化功能的一
类蛋白质(少数为RNA)或其复合体，是生物催化剂。
例如：由胰腺分泌的胰蛋白酶（肽链内切酶），它能把多肽链中赖氨
酸和精氨酸残基中的羧基侧切断。
O
NH2
…－(CH2)4－CH－C－NH－(CH2)4－CH－COOH
赖氨酸残基
O
－C－OH H－NH－
- H2O
O
NH
O
NH
O
－C－NH－
…N H
HN
N H
OH
.
5
⑴氧化还原酶类
氧化还原酶类用于催化氧化还原反应。生物体内的氧化还原反应多以
脱氢、加氢的方式进行。脱氢为氧化，加氢为还原。氧化还原酶类是生物
获取能量的一种重要酶。
例如：葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下氧化成葡萄糖酸。
CH2OH │ (CHOH)4 │ CHO
+ O2
葡萄糖氧化酶
COOH │ (CHOH)4 + H2O │ CHO
命名法严格、详细。 例如，上述催化 L-乳酸脱氢的酶——乳酸脱氢酶。
3.酶工程
酶工程就是通过酶或微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生
物反应装置中，利用酶所具有的特殊生物催化功能，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工程技术科学。它包括酶制剂
的制备，酶的固定化，酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。酶工程是
现代生物工程的重要组成部分。
.
4
二、酶的分类与命名
大类、亚类、亚亚类，第4个数字表示该酶在亚亚类中占有的位置。 这样，根据这4个数字就可以确定具体的酶。
.
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例如：催化下述反应的乳酸脱氢酶
O
乳酸脱氢酶
OH + NAD OH
L-乳酸
O
OH O 丙酮酸
+ NADH2
系统名称 L-乳酸：NAD氧化还原酶 分类编号 EC1.1.1.27
⑵习惯命名 习惯命名通常也是根据底物名称及反应类型进行命名，但没有系统
氨基酸
.
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⑷裂解酶类
裂解酶类用于催化底物发生非水解性、非氧化性分解反应。这类反应 在生物体代谢中起着重要作用，其特点是通过反应分离出 H2O、NH3、CO2 及醛等小分子，使底物留下双键；或反过来催化底物的双键加成反应。
例如：天冬氨酸的裂解
HOOC-CHNH2 HOOC-CH2
天冬氨酸酶
HOOC-CH + NH3
⑴系统命名 国际酶学委员会规定，酶的名称包括两部分。即： 酶的系统名称 分类编号（4个数字） 酶的系统名称应包括底物名称、反应类型；若有两种底物，将其名
称列出，并用“：”隔开；若底物之一为水，则可略去。 分类编号为： EC *.*.*.*（4个数字） EC 为国际酶学委员会的英文缩写，前三个数字分别表示酶所属的
CH2OH OH O
HO
OH OH
葡萄糖异构酶
CH2OH O
OH
HO
OH
OH
CHO
CHO
H－C－OH HO－C－H
H－C－OH H－C－OH
C＝O HO－C－H 6－磷酸葡萄糖异构酶 H－C－OH
H－C－OH
CH2OPO32-
CH2OPO32-
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⑹合成酶类 合成酶又称为连接酶(ligases)，常用于催化使两个底物连接成一个
1.酶的分类
国际生物化学联合会酶学委员会（enzyme commission ，EC）根据酶 所催化的反应类型，将酶分为 6大类。即：
氧化还原酶类（oxido-reductases） 转移酶类（transferases） 水解酶类（hydrolases） 裂解酶类（lyases） 异构酶类（isomerases） 合成酶类（synthetases）
COOH 谷丙转氨酶 (CH2)2 +
HCNH2
COOH
C＝O
COOH
COOH
谷氨酸 丙酮酸
α-酮戊二酸
CH3 HCNH2
COOH
丙氨酸
又如：葡萄糖在己糖激酶的催化下，被活化为6-磷酸葡萄糖，使底物 分子上的高能磷酸基团转移到 ADP 分子上。
CH2OH (CHOH)4 + CO2
CHO
ATP ADP 己糖激酶
分子。此类反应在生物体内关联着许多重要生命物质（如：蛋白质、脂 肪）的合成。
例如：丙酮酸羧化酶利用 ATP 分解释放的能量催化丙酮酸与 CO2 合 成草酰乙酸
COOH C＝O CH3
ATP ADP + CO2 丙酮酸羧化酶
COOH C＝O CH2 -COOH
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2.酶的命名
酶的命名方法有系统命名法和习惯命名法两种。系统命名法是根据 国际生物化学联合会酶学委员会的命名规则进行的命名；习惯命名法常 根据底物名称和反应类型进行命名。
CH2OP (CHOH)4
CHO
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⑶水解酶类
水解酶类用于催化底物发生水解反应，水解酶在生物体内担负降解的 作用。水解酶类是当前应用最广泛的一种重要酶。
例如：淀粉的水解 (C6H10O5)n + nH2O 淀粉酶
淀粉
nC6H12O6
葡萄糖
又如：蛋白质在蛋白酶的催化下水解
蛋白酶
蛋白质
水解
蛋白酶
多肽
水解
精氨酸残基
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2.酶促进反应
酶促进反应是指酶的催化反应，是反应物（又称为底物）在酶的催化 作用下所进行的反应。
例如：葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下氧化成葡萄糖酸。
CH2OH │ (CHOH)4 │ CHO
+ O2
葡萄糖氧源自文库酶
底物(substrate)
COOH │ (CHOH)4 + H2O │ CHO
又如：细胞内乙醇在乙醇脱氢酶的催化下转化为乙醛，使乙醇脱氢酶
的辅酶NAD还原为NDAH2。
CH3CH2－OH
NAD NADH2 乙醇脱氢酶
O CH3－C－H
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⑵转移酶类
转移酶类用于催化功能基团的转移反应。转移酶类是生物代谢及能
量转移的一种重要酶。
例如：氨基酸的代谢。
COOH
CH3
(CH2)2 + C＝O
HOOC-CH
又如，溶菌酶是一种能裂解致病菌中黏多糖的碱性酶。主要通过破坏 细胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的β-1,4糖苷键，使细胞
壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，导致细胞壁破裂内容物逸出而使细菌 溶解。
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⑸异构酶类 异构酶类用于催化底物发生异构反应，包括旋光（或立体）异构、顺
反异构、分子内氧化还原及分子内转移等。
第七章 酶工程基本原理
第一节 酶工程概述 第二节 酶工程基本技术及应用实例
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第一节 酶工程概述
The engineering of enzyme says all
一、酶工程 二、酶的分类及命名 三、酶的特点与活性 四、酶的生产方法
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一、酶工程
1.什么是酶
酶（enzyme）是生物体内活细胞所产生的一种具有特殊催化功能的一
类蛋白质(少数为RNA)或其复合体，是生物催化剂。
例如：由胰腺分泌的胰蛋白酶（肽链内切酶），它能把多肽链中赖氨
酸和精氨酸残基中的羧基侧切断。
O
NH2
…－(CH2)4－CH－C－NH－(CH2)4－CH－COOH
赖氨酸残基
O
－C－OH H－NH－
- H2O
O
NH
O
NH
O
－C－NH－
…N H
HN
N H
OH
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5
⑴氧化还原酶类
氧化还原酶类用于催化氧化还原反应。生物体内的氧化还原反应多以
脱氢、加氢的方式进行。脱氢为氧化，加氢为还原。氧化还原酶类是生物
获取能量的一种重要酶。
例如：葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下氧化成葡萄糖酸。
CH2OH │ (CHOH)4 │ CHO
+ O2
葡萄糖氧化酶
COOH │ (CHOH)4 + H2O │ CHO
命名法严格、详细。 例如，上述催化 L-乳酸脱氢的酶——乳酸脱氢酶。
3.酶工程
酶工程就是通过酶或微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生
物反应装置中，利用酶所具有的特殊生物催化功能，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工程技术科学。它包括酶制剂
的制备，酶的固定化，酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。酶工程是
现代生物工程的重要组成部分。
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二、酶的分类与命名
大类、亚类、亚亚类，第4个数字表示该酶在亚亚类中占有的位置。 这样，根据这4个数字就可以确定具体的酶。
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例如：催化下述反应的乳酸脱氢酶
O
乳酸脱氢酶
OH + NAD OH
L-乳酸
O
OH O 丙酮酸
+ NADH2
系统名称 L-乳酸：NAD氧化还原酶 分类编号 EC1.1.1.27
⑵习惯命名 习惯命名通常也是根据底物名称及反应类型进行命名，但没有系统
氨基酸
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8
⑷裂解酶类
裂解酶类用于催化底物发生非水解性、非氧化性分解反应。这类反应 在生物体代谢中起着重要作用，其特点是通过反应分离出 H2O、NH3、CO2 及醛等小分子，使底物留下双键；或反过来催化底物的双键加成反应。
例如：天冬氨酸的裂解
HOOC-CHNH2 HOOC-CH2
天冬氨酸酶
HOOC-CH + NH3
⑴系统命名 国际酶学委员会规定，酶的名称包括两部分。即： 酶的系统名称 分类编号（4个数字） 酶的系统名称应包括底物名称、反应类型；若有两种底物，将其名
称列出，并用“：”隔开；若底物之一为水，则可略去。 分类编号为： EC *.*.*.*（4个数字） EC 为国际酶学委员会的英文缩写，前三个数字分别表示酶所属的