酶工程及酶的特性

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1、l首先对酶进行了命名1878年库尼首先把这种物质称为酶。1896年巴克纳兄弟发现酵母的无细胞抽提液也能将糖发酵成酒精。1982年Cech、1983年Altman等分别发现核酶。l什么是酶工程？酶的生产与应用的技术过程成为酶工程。酶工程的主要内容包括：微生物细胞发酵产酶、动植物细胞培养产酶，酶的提取与分离纯化，酶分子修饰，酶、细胞和原生质体固定化、酶的非水相催化、酶反应器和酶的应用。酶工程的主要任务是经过预先设计，通过人工操作，获得人们所需的美，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。l酶的化学本质已知大多数酶的化学本质是蛋白质核酶是核糖酶酶的专一性（特异

2、性）是指在一定的条件下，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。1.绝对专一性一种酶只能催化一种底物进行一种反应，这种高度的专一性称为绝对专一性。例如，乳酸脱氢酶催化丙酮酸进行加氢反应生成L-乳酸；而D-乳酸脱氢酶却只能催化丙酮酸加氢生成D-乳酸。2.相对专一性一种酶能够催化一类结构相似的底物进行某种相同类型的反应，这种专一性称为相对专一性。例如，酯酶可催化所有含酯键的酯类物质水解生成醇和酸。l测定酶活力，应测定酶促反应的初速率。（即底物消耗量<5％时测得的反应速度）测酶活的步骤（1）根据酶的专一性，选择适宜的底物（2）确定反应条

3、件（3）在一定的条件下，将一定量的酶液与底物混合均匀，记下开始反应的时间。（4）反应到一定的时间，取出适量的反应液，运用各种生化检测技术，测定产物的生成量或底物的减少量，计算酶的活力。l终止酶反应的方法l酶的活力单位酶活力单位：是指在特定条件下，在1min内能转化1微摩尔底物的酶量，或转化底物中1微摩尔有关基团的酶量。l酶的比活力——是指在特定的条件下。每毫克酶蛋白所具有的酶活力单位数。l酶的分类（1）从化学组成上看，分为两类：•单纯酶（单成分酶）和结合酶（双成分酶）•结合酶：全酶=酶蛋白+辅因子•辅因子：辅基、辅酶。辅基与酶蛋白结合的更牢固（2）根据

4、酶蛋白的结构特点：单体酶和寡聚酶（3）根据酶在代谢中所处的地位、含量与活性情况，将酶分为：恒态酶和调节酶恒态酶：是指构成代谢途径和物质转化体系的基本组成成分，在细胞中的含量相对恒定，其活性仅受反应动力学系统本身的组成因素调节。调节酶又分为潜态酶、别构酶、同工酶和多功能酶潜态酶：是指通常以无活性的酶原状态存在，而在机体需要时再转变为活性状态的酶。别构酶:9在结构上除了具有能和底物相结合、并催化底物进行反应的活性中心外，还具有能和效应物相结合的调节基因。同工酶:在同一生物体中，催化相同反应，但结构基因不同，因而酶的一级结构、酶的物理化学性质以及酶的其他性质

5、都可能有所差异的酶（4）组成酶和诱导酶培养微生物细胞时，正常培养不产生乳糖酶，加入乳糖后产生了乳糖酶。这说明乳糖酶是诱导酶而不是细胞内的组成酶。（5）胞内酶和胞外酶此外：抗体酶、克隆酶、突变酶（6）酶的分类l提高酶产量的措施1、添加诱导物(在诱导酶的发酵生产过程中的某个适宜时机，添加适宜的诱导物，可以显著提高酶的产量)（1）酶的作用底物：许多诱导酶可以由其作用底物诱导产生。（2）酶的反应产物：有些酶可以由其催化反应产物诱导产生。（3）酶的底物类似物：有些酶的反应产物的类似物对酶的生物合成也有诱导效果。2、控制阻遏物浓度控制阻遏物的浓度时解除阻遏、提高酶

6、产量的有效措施。3、添加表面活性剂（离子型表面活性剂对细胞都有毒害作用，因此生产酶要摒弃离子型活性剂）表面活性剂可以与细胞膜相互作用，增加细胞的透过性，有利于胞外酶的分泌，从而提高酶的产量。常用的有Tween80、TritonX-1004、添加产酶促进剂产酶促进剂是指可以促进产酶、但是作用机制未阐明的物质。例如，植酸钙镁l酶生物合成调节1、分解代谢物阻遏作用容易利用的碳源阻碍某些酶生物合成的作用。加入CAMP也、减少容易利用的碳源都可解除阻遏作用。2、酶合成的诱导作用加进某种物质，使酶的生物合成开始或加速进行的现象。3、酶生物合成的反馈阻遏作用（产物阻

7、碍作用）酶催化作用的产物或代谢途径的末端产物使酶的生物合成受到阻遏的现象。l酶生物合成的模式1、同步合成型（生长偶联型）其生物合成伴随着细胞的生长而开始，在细胞进入旺盛生长期时，酶大量生成，当细胞生长进入平衡器后，酶的合成随着停止。所对应的mRNA很不稳定。该类型酶的生物合成可以由其诱导酶生成，但是不受分解代谢物的阻遏作用，也不受产物的反馈阻遏作用。2、延续合成型（适于工业发酵）酶的合成时伴随着细胞的生长而开始的，但细胞进入平衡期后，酶还可以持续一段时间，所对应的mRNA很稳定。3、中期合成型酶的合成是在细胞生长一段时间后才开始的，进入平衡期后酶的合成

8、也随之停止。9特点：酶的生物合成受到产物的反馈阻遏作用或分解代谢物阻遏作用，酶所对应mRNA稳