《酶学与酶工程》PPT课件

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1、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。酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以及医药工业中。第一节酶学概述新陈代谢是生命活动的基础，是生命活动最重要的特征。而构成新陈代谢的许多复杂而有规律的物质变化和能量变化，都是在酶催化下进行的。生命的生长发育、繁殖、遗传、运动、神经传导

2、等生命活动都与酶的催化过程紧密相关，可以说，没有酶的参与，生命活动一刻也不能进行。酶是一类有催化功能的大分子物质，这些物质的化学本质绝大多数属于蛋白质，少数为RNA类。（一）酶和一般催化剂的共性1.用量少而催化效率高；2.不改变化学反应的平衡点；3.可降低反应的活化能。酶催化作用的特点在一个反应体系里，任何反应物分子都有进行化学反应的可能，但并非全部反应物分子都进行化学反应。只有那些具有较高能量，处于活化态的分子（活化分子）才能在分子碰撞中发生化学反应。活化能：在一定温度下，1摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能（kJ/mol)分子由基态达到活

3、化态的途径有二：1、给反应体系加热或用光照射，从而使反应分子获得所需的活化能量；2、使用催化剂，使其瞬时地与反应物结合成过渡态，降低反应活化能，使反应沿着一个活化能垒较低的途径进行。（二）酶作为生物催化剂的特点1.酶具有高度的专一性绝对专一性结构专一性族的专一性酶的专一性键的专一性旋光异构专一性立体结构专一性几何异构专一性2.酶易失活3.酶活性受到调节和控制4.酶具有很高的催化效率锁钥学说：认为整个酶分子的天然构象是具有刚性结构的，酶表面具有特定的形状。酶与底物的结合如同一把钥匙对一把锁一样诱导契合学说该学说认为酶表面并没有一种与底物互补的固定

4、形状，而只是由于底物的诱导才形成了互补形状.（一）酶的化学本质酶的化学本质除有催化活性的RNA之外几乎都是蛋白质。注意：不能说所有的蛋白质都是酶，只是具有催化活性的蛋白质才称酶。（二）酶的化学组成从化学本质来看，酶可以分为：1.单纯蛋白质（simpleprotein）2.缀合蛋白质（conjugatedprotein）三、酶的化学本质及其组成缀合蛋白质（全酶）=蛋白质（脱辅酶，apoenzyme或apoprotein）+辅助因子（cofactor）辅助因子是指一些对热稳定的非蛋白质小分子物质或金属离子，包括：（1）辅酶（coenzyme）：与脱

5、辅酶结合比较松弛的小分子有机化合物，通过透析方法即可出去，如辅酶Ⅰ等。（2）辅基（cofactor）：以共价键和脱辅酶结合，不能通过透析出去。（三）单体酶、寡聚酶、多酶复合体根据酶蛋白分子的特点，可将酶分为以下几类：1.单体酶（monomericenzyme）：一般由一条多肽链组成，如溶菌酶；但有的单体酶是由多条肽链组成，肽链间二硫键相连构成一整体。2.寡聚酶（oligomericenzyme）：是由两个或两个以上的亚基组成的酶，这些亚基可以是相同的，也可以是不同的。3.多酶复合体（multienzymecomplex）：是由几种酶非共价键彼此

6、嵌合而成。（四）根据酶的存在状态分为：胞内酶、胞外酶1.胞内酶：在合成分泌后定位于细胞内发生作用的酶，大多数的酶属于此类。2.胞外酶：在合成后分泌到细胞外发生作用的酶，主要为水解酶。（一）习惯命名法1961年以前使用的酶的名称都是习惯沿用的，称为习惯名。主要依据两个原则：1.根据酶作用的底物命名；2.根据酶催化反应的性质及类型命名；有的酶结合上述两个原则来命名。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。四、酶的命名和分类（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

7、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。（三）国际系统分类法及酶的编号国际酶学委员会，根据各种酶所催化反应的类型，把酶分为6大类，即氧化还原酶类、转移酶类、水解酶类、裂合酶类、异构酶类和连接酶类。分别用1、2、3、4、5、6来表示。再根据底物中被作用的基团或键的特点将每一大类分为若干个亚类，每一个亚类又按顺序编成1、2、3、4……等数字。每一个亚类可再分为亚亚类，仍用1、2、3、4……编号。每一个酶的分类编号由4个数字组成，数字间由“·”隔开

8、，编号之前冠以EC（EnzymeCommision)。1.氧化还原酶类（Oxidoreductases）：Anyenzymewhichcatalyze