《酶学与酶工程》PPT课件

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1、第一章酶学与酶工程第一节酶工程概述1、酶学发展历史新陈代谢是生命活动的基础,是生命活动最重要的特征。约公元前21世纪夏禹时代,人们就会酿酒。公元前12世纪周代已能制作饴糖和用豆类做酱。1810年JasephGaylussac发现酵母可将糖转化为酒精。1833年Payen和Persoz从麦芽得到淀粉酶制剂(diastase),其意思是“分离”。首先发现了酶。1878年,Kuhne才给酶一个统一的名词,叫Enzyme,希腊文意思是“在酵母中”。1903年，Herlri提出了酶与底物作用的中间复合物学说。1913年Michaelis和Me

2、ntern导出了米氏方程,酶由定性到定量,奠定了酶学发展的里程碑。1926年美国科学家Sumner从刀豆提取出了脲酶并获得结晶,证明脲酶具有蛋白质性质。奠定了现代酶学、蛋白质化学的基础。萨姆纳,J.B.美国生物化学家1946年诺贝尔化学奖1958年，Koshland提出了“诱导契合”理论，以解释酶的催化理论和专一性。1965年Phillips首次用X射线晶体衍射技术阐明了鸡蛋清溶菌酶的三维结构。80年代初Cech和Altman分别发现了核酶(ribozyme),开辟了酶学研究的新领域,1989年共同获得诺贝尔化学奖。切赫T.R.Ce

3、ch（1947－）奥尔特曼S.Altman(1939-)1986年Schultz与Lerner等人研制成功抗体酶(abzyme),这一研究成果对酶学研究具有重要的理论意义和广泛的应用前景。它集生物学、免疫学、化学于一身，采用单克隆、多克隆、基因工程、蛋白质工程等高新技术，开创了催化剂研究和生产的崭新领域。Boyer和walker阐明了ATP合酶(ATPsynthase)合成与分解ATP的分子机制,于1997年获得诺贝尔化学奖。ATP合酶的结构（引自Lodish等1999）现已鉴定出4000多种酶,数百种酶已得到结晶。这些问题的提出和

4、解决，都与酶学知识和理论的掌握有直接的关系。2、酶工程简介（1）酶工程的产生（2）酶工程的历史(3)酶工程研究内容（1）酶工程的产生生物工程学(biotechnology)也叫生物技术或生物工艺学,是20世纪70年代初在分子生物学和细胞生物学基础上发展起来的一个新兴技术领域。酶工程(enzymeengineering)是生物工程的主要内容之一。是酶学和工程学相互渗透结合、发展而成的一门新的技术科学。是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学技术。（2）酶工程的历史1894年，日本科学家首次从米曲霉中提炼出淀粉酶，治

5、疗消化不良，开创人类有目的地生产和应用酶制剂的先例。1908年,德国科学家罗门等利用胰酶(胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶的混合物)，用于皮革的鞣制。1917年,法国人用枯草杆菌产生的淀粉酶作纺织工业上的退浆剂。1949年,日本采用深层培养法生产α-淀粉酶获得成功,使酶制剂生产应用进入工业化阶段。1959年,葡萄糖淀粉酶催化淀粉生产葡萄糖新工艺研究成功,大大地促进了酶在工业上应用的前景。1953年，德国科学家首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化，然后将淀粉酶等与这种载体结合，制成了固定化淀粉酶。1971年，第一次国际酶工程学术会议在美国召开，会

6、议的主题就是固定化酶的研制和应用。20世纪70年代大规模开展了固定化细胞、辅酶共固定、增殖细胞固定、动植物细胞固定等研究。建立多种类型的酶反应器,酶工程蓬勃发展。近20年来，酶分子修饰技术、酶的化学合成以及酶的人工合成等方面的研究，也在积极地开展中，从而使酶工程更加显示出广阔而诱人的前景。当然酶工程的研究不是孤立的,而是与各个学科相互关联、相互渗透、相互促进的。(3)酶工程的内容酶工程主要指酶制剂在工业上的大规模应用及其相应的研究，由以下部分组成:①   酶的生产；②   酶的分离纯化；③   酶的固定化；④   酶分子的改造和修饰

7、⑤   酶抑制剂的研究⑥   生物反应器。化学酶工程和生物酶工程化学酶工程指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术相结合的产物,主要包括3个方面:①   用基因工程技术大量生产酶(克隆酶)②   修饰酶基因产生遗传修饰酶(突变酶)③设计新的酶基因合成自然界没有的新酶全世界著名的酶制剂企业有：丹麦Novozymes公司、美国杰能科国际公司（Genencor)。我国酶制剂工业诞生于1965年。现有100多家生产厂，最大的是无锡酶制剂厂。万吨以上企业有10家。品种有20

8、多种，应用在食品、饲料、制革、洗涤剂、纺织、酿造、造纸、医药等许多行业。使用的酶制剂类型:一类是水解酶类淀粉酶、纤维素酶、蛋白酶、脂肪酶、果胶酶、乳糖酶等,占有市场销售额的75%以上。约有60%以上的酶制剂已用基因改良菌株生产,ＮＯＶ