《酶工程制药一》PPT课件

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现代酶工程的研究内容：
1、酶的分离、提纯、大批量生产及新酶和酶的应 用开发；
2、酶和细胞的固定化及酶反应器的研究； 3、酶生产中基因工程技术的应用及遗传修饰酶 （突变酶）的研究；
4、酶的分子改造与化学修饰、以及酶的结构与功 能之间关系的研究；
5、有机相中酶反应的研究； 6、酶的抑制剂、开发及其应用研究； 7、抗体酶、核酸酶的研究； 8、模拟酶、合成酶、酶分子的人工设计、合成的 研究。
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二、 酶的来源
➢ 普遍存在于生物体中，可直接从生物体中分离。
➢ 化学合成方法目前还不成熟。
➢ 早期是以动植物为原料进行提取，由于动植物生 长周期长、来源有限、受地理、气候和季节等因 素的影响，不适于大规模生产。
➢ 利用微生物来生产酶制品是一个更好的选择，优 点是：1、微生物种类繁多，动植物体内的酶在微 生物中几乎都可以找到；2、繁殖快、生产周期短、 培养简便、并可以通过控制培养条件来提高产量； 3、微生物具有较强的适应性，通过各种遗传变异 手段能培育出新的高产菌株。
➢ 生产菌的改良，基因突变、基因转移、基因克隆。
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3、常用产酶微生物
1. 大肠杆菌：一般属于胞内酶，需要经过细胞破碎才能得到。 谷氨酸脱羧酶，用于测定谷氨酸含量或γ-氨基丁酸；天冬氨 酸酶，催化延胡索酸加氨生成L-天冬氨酸；苄青霉素酰化酶， 生成新的半合成青霉素或头孢霉素；β-半乳糖苷酶，用于分 解乳糖。
➢ 酶学诊断：由于酶催化的高效性和特异性，具有可靠、 简便又快捷的特点。
➢ 包括两个方面：一是根据体内原有酶活力的变化来诊断 某些疾病，如利用谷丙转氨酶活力升高来诊断肝炎；二 是用酶测定体液中某些物质的量诊断疾病，如利用葡萄 糖氧化酶测定血糖含量，诊断糖尿病等。
2、在疾病治疗方面的应用
➢ 由于酶具有专一性和高效率的特点，具有种类多、用量 少和纯度高等特点。
诱导物可分为三种：酶的作用底物、酶的反应产 物、酶的底物类似物。
2、控制阻遏物浓度
有些酶的合成受到阻遏物的阻遏作用，应设法解 除阻遏作用来提高酶的产量。
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3、添加表面活性剂
可分为离子型和非离子型，离子型对细胞有毒害作用，只 能使用非离子型，可聚集在细胞膜上，增加细胞通透性， 有利于酶的分泌，可增加酶的产量。
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6. 木霉：纤维素酶，含有较强的17α-羟化酶，常 用于甾体转化。
7. 根霉：糖化酶、α-淀粉酶、转化酶、酸性蛋白 酶、脂肪酶、纤维素酶，含有较强的11α-羟化 酶，常用于甾体转化。
8. 链霉菌：葡萄糖异构酶、青霉素酰化酶、纤维 素酶、碱性蛋白酶、中性蛋白酶，含有丰富的 11α-羟化酶，可用于甾体转化。
第六章 酶工程制药
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第一节 概述 酶的特性
酶是生物催化剂，大多数酶的本质是蛋白质，有些 酶是核酸。
酶作为生物催化剂，除具有一般催化剂的特性：加 快反应速度、降低反应活化能、不改变反应平衡点、 反应前后无数量和性质变化等外，还具有独自的特 点：催化效率高、专一性强、反应条件温和、催化 活性易受调节和控制。
4、添加刺激剂
在植物细胞培养生产次级代谢产物的过程中，添加某些刺 激剂可显著提高次级代谢的物的产量。真菌的细胞壁碎片 或其有效成分、微生物胞外酶以及一些小分子物质。
5、添加产酶促进剂
植酸钙镁可使霉菌蛋白酶和橘青霉磷酸二酯酶的产量提高 1-20倍。
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四、酶在医药领域的应用
1、在疾病诊断方面的应用
20世纪 20年代初出现，当时主要是自然酶制剂在工 业上的大规模应用，1953年提出固定化酶技术， 1969年利用该技术成功拆分了混旋氨基酸。1971年 第一届国际酶工程会议提出的酶工程主要内容是： 酶的生产、分离、纯化、固定化、固定化的反应器、 酶与固定化酶的应用。
酶工程的优点是工艺简单、效率高、生产成 本低、环境污染小、产品收率高、纯度好、 还可制造出化学方法无法生产的产品。
9. 啤酒酵母：酿造啤酒、酒精、饮料酒和面包制 造。可生产转化酶、丙酮酸脱羧酶等的生产。
10. 植物细胞：大蒜-超氧化物歧化酶、木瓜-木瓜蛋 白酶、菠萝-菠萝蛋白酶。
来自百度文库
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※提高药用酶产量的措施
1、添加诱导物
对于诱导酶的发酵生产，在发酵培养基中添加适 当的诱导物，可使产酶量显著提高。乳糖诱导β半乳糖苷酶，纤维二糖诱导纤维素酶。
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三、酶的生产菌
1、对菌种的要求
➢ ①繁殖快，产酶量高，酶的性能符合使用要求，最 好是胞外酶；②不是致病菌、在系统发育上与病源 体无关，不产生毒素；③稳定，不易变异退化，不 易感染噬菌体；④能利用廉价原料，发酵周期短， 易于培养。
2、生产菌来源
➢ 从菌种保藏机构和有关研究部门获得，从自然界中 分离筛选。土壤、深海、温泉、火山、森林都是菌 种采集地，筛选包括菌样采集、菌种分离、初筛、 纯化、复筛、生产性能鉴定。
2. 枯草杆菌：α-淀粉酶、蛋白酶、葡萄糖氧化酶、碱性磷酸脂 酶。
3. 青霉菌：产黄青霉用于生产葡萄糖氧化酶、青霉素酰化酶； 橘青霉用于生产脂肪酶、葡萄糖氧化酶、凝乳蛋白酶。
4. 黑曲霉：有胞外酶和胞内酶，糖化酶、α-淀粉酶、酸性蛋白 酶、葡萄糖氧化酶、脂肪酶、纤维素酶。
5. 米曲霉：糖化酶和蛋白酶，在传统的酒曲和酱油曲中得到广 泛应用。
酶由国际酶学委员会分为六大类：氧化还原酶类、 转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类、合成 酶类。
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一、酶工程简介
酶工程（enzyme engineering）是酶学和工程学相 互渗透、发展而形成的一门新的技术科学。从应用 的目的出发研究酶、应用酶的特异催化功能，并通 过工程化将相应原料转化成有用物质的技术。
➢ 主要医药用酶：①蛋白酶；②溶菌酶；③超氧化物歧化 酶；④L-天冬酰胺酶；⑤尿激酶；⑥其他相关酶制剂等
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1、蛋白酶 ✓ 临床上使用最早、用途最广的药用酶之一。 ✓ 消化剂，用于治疗消化不良和食欲不振，使用时
常常与淀粉酶、脂肪酶等一起制成复合酶制剂， 以增加疗效，片剂，可口服。 ✓ 消炎剂，对各种炎症有很好的疗效，它能分解一 些蛋白质和多肽，使炎症部位的坏死组织溶解， 增加组织的通透性，抑制浮肿，促进病灶附近组 织积液的排出并抑制肉芽的形成，可口服、外敷 和肌肉注射。 ✓ 蛋白酶经组织注射可治疗高血压，由于蛋白酶催 化运动迟缓素原及胰血管舒张素原的部分肽段水 解生成运动迟缓素和胰血管舒张素，从而使血压 下降。