《酶工程基础》PPT课件

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1、酶工程李小英生命科学技术系医用生物学教研室E-mail:lixy1979@126.com酶酶工程课程介绍参考书及相关网站酶是具有生物催化功能的生物大分子。是生物催化剂(BiologicalCatalyst)，酶催化是生物体的一切生命活动的基础，是生物反应的核心。一.酶生物催化（Biocatalysis)利用酶或有机体（细胞或细胞器等）作为催化剂实现化学转化的过程。生物催化中常用的有机体主要是微生物，其本质是利用微生物细胞内的酶进行催化。夏禹时代，人们掌握了酿酒技术。公元前12世纪周朝，人们酿酒，制作饴糖和酱。春秋战国时期

2、已知用麴(曲)治疗消化不良的疾病。1.研究简史李比希（J．Liebig,1803～1873），德国化学家西方国家19世纪对酿酒发酵过程进行了大量研究直到1897年，德国巴克纳Buchner兄弟用石英砂磨碎酵母细胞，制备了不含酵母细胞的抽提液，并证明此不含细胞的酵母提取液也能使糖发酵，说明发酵与细胞的活动无关。从而说明了发酵是酶作用的化学本质，为此Buchner获得了1907年诺贝尔化学奖。1876年,昆尼Kunne给酶一个统一的名词，叫Enzyme，这个字来自希腊文，其意思“在酵母中”。后来对酶的作用机理及酶的本质做了深

3、入研究。1926年，萨姆纳证实酶是一种蛋白质。并由此获得1946年诺贝尔化学奖。80年代初发现了具有催化功能的核酸——核酶(ribozyme)，这一发现打破了酶是蛋白质的传统观念，开辟了酶学研究的新领域。切克和阿尔曼特获得1989年诺贝尔化学奖。定量分析作用机理酶动力学酶的结构2.酶的基础理论研究二.酶工程酶学和工程学相互渗透结合形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产生的。生产廉价、高效符合规格的酶。利用生物或化学手段改造酶，有效地发挥催化活性。二.酶工程酶工程又称酶反应技术，就是将酶、细

4、胞或细胞器等置于特定的生物反应装置中，利用酶具有的生物催化功能，借助工程学手段将相应的原料转化成有用的物质并应用于社会生活的一门科学技术。酶工程的终极目标是发挥酶在人类生活中的催化潜能。酶工程酶的生产酶的改造酶的应用1896年,日本的高峰让吉首先从米曲霉中制得高峰淀粉酶,用作消化剂,开创了有目的的进行酶生产和应用的先例。1908年,德国的罗姆制得胰酶,用于皮革的软化。1911年,美国的华勒斯坦(Wallestein)制得木瓜蛋白酶,用于除去啤酒中的蛋白质浑浊。1917年,法国的波伊登(Boidin)制备了细菌淀粉酶,应用

5、于纺织品的退浆,此后酶的生产和应用逐步发展。然而在50年代以前停留在从细胞、动物或植物中提取酶,加以利用阶段。由于当时生产力落后,生产工艺较繁杂,难以进行大规模工业化生产。1949年,用液体深层培养法进行细菌淀粉酶的发酵生产,揭开了近代酶工业的序幕。50年代：开始了酶固定化研究。1953年德国科学家首先将聚氨基苯乙烯树脂与淀粉酶,胃蛋白酶,羧肽酶和核糖核酸酶等结合,制成了固定化酶。60年代，是固定化酶技术迅速发展的时期。1969年,日本的千钿一郎首次在工业上应用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸生产L-氨基酸。出现了“酶工程

6、”这个名词来代表有效利用酶的科学技术领域。1971年第一届国际酶工程学术会议在美国召开,当时的主题即是固定化酶，进一步开展了对微生物细胞固定化的研究。1973年,千钿一郎首次利用固定化的大肠杆菌细胞生产L-天冬氨酸。70年代是固定化细胞技术取得进展的时期。80年代，固定化细胞已能用于生产胞外酶,因此,80年代又发展了固定化原生质体技术,排除了细胞壁这一障碍。在酶的固定化技术发展的同时,酶分子修饰技术也取得了进展。60年代，用小分子化合物修饰酶分子侧链基团,使酶性质发生改变;70年代,修饰剂的选用、修饰方法上又有了新的发展

7、。此外,对抗体酶,人工酶,模拟酶等方面,以及酶的应用技术研究,在近20年均取得了较大进展,使酶工程不断向广度和深度发展,显示出广阔而诱人的前景。化学酶工程自然酶的开发酶的化学修饰酶的固定化人工合成酶的研究生物酶工程酶基因的克隆表达（用基因工程技术大量生产酶）酶的遗传修饰（修饰酶基因，产生遗传修饰，突变）酶的遗传设计（设计出新酶基因，合成自然界从未有过的酶）生物技术酶工程发酵工程细胞工程基因工程（一）酶工程的发展趋势从人类不涉足的新生资源中发掘新的酶依靠微生物基因组测序结果发现新酶借助定向进化和DNA重组技术创造新酶。（二

8、）酶制剂工业概况近代酶制剂工业国内外酶制剂生产和应用现状国内外酶制剂生产应用差异我国酶制剂工业的若干对策建议1.近代酶制剂工业20世纪50年代，葡萄糖淀粉酶催化淀粉生产葡萄糖工艺研究成功。60年代中期，欧洲加酶洗衣粉风行，碱性蛋白酶供不应求。70年代末。固定化葡萄糖异构酶用于生产果葡糖浆，开创了利用淀粉生产食糖的新途