《酶工程绪论》ppt课件

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1、酶工程EnzymeEngineering王林嵩第一章绪论第一节酶工程的研究内容第二节生物催化第三节国内外酶制剂工业概况第一节研究内容一．概念：二．酶工程研究简史三．研究内容酶的概念酶(enzyme)是生物细胞产生的、具有催化能力的生物催化剂。酶是生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化能力的生物催化剂。酶具有一般催化剂的特征：1.只能进行热力学上允许进行的反应；2.可以缩短化学反应到达平衡的时间，而不改变反应的平衡点；3.通过降低活化能加快化学反应速度。一．概念酶工程（EnzymeEng

2、ineering）酶的生产、改性与应用的技术过程。是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而产生的边缘科学。这门学科在研究内容、手段和目的上与基因工程、蛋白质工程、细胞工程、发酵工程等孪生学科是相互交融的。酶的生产（enzymeproduction）是指通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程，主要包括微生物发酵产酶、动植物培养产酶和酶的提取与分离纯化等。提取分离法生物合成法化学合成法酶的生产方法酶的生产方法提取分离法(Extraction)生物合成(B

3、iosynthesis)化学合成(chemicalsynthesis)SOD-bloodPapain-PapayaChymotrypsin-Pancrea……organ/tissue/cellAmylasefromBacillusProteasefromBacillusPhosphatasefromBacillusGlucoamylasefromAspergillus……PlantcellcultureAnimalcellcultureFewexample酶的改性（enzymeimproving）是通过各

4、种方法改进酶的催化特性的技术过程，主要包括酶分子修饰、酶固定化、酶非水相催化和酶定向进化等。酶的应用（enzymeapplication）是通过酶的催化作用获得人们所需的物质或者除去不良物质的技术过程，主要包括酶反应器的选择与设计以及酶在各个领域的应用等。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要的酶，并通过各种方法使酶的催化特性得以改进，充分发挥其催化功能。化学酶工程2.生物酶工程1自然酶的开发2酶的化学修饰3酶的固定化4人工合成酶的研究1酶基因的克隆表达2酶的遗传修饰3酶的遗传设计二．

5、研究内容研究内容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、原生质体固定化，酶非水相催化，酶定向进化，酶反应器和酶的应用等。微生物酶源是酶工程研究的源流以基因工程和蛋白质工程改造和设计酶是革命性导向在30亿年生物进化中，只发现了1055种功能蛋白和酶，经计算，300个氨基酸可组成不同序列的蛋白质约有10390种，因而在自然界，绝大多数新蛋白酶仍未产生，有待人类去进行人工定向进化，创造开发新酶类。美国宝洁公司用重组DNA技术获得高活性、高稳定性脂肪

6、酶用于去污剂工业。诺维信公司克隆α－淀粉酶基因重组工程菌，显著提高了产酶速度及酶量，还构建了耐热β－淀粉酶及脂肪酶应用于工业生产。构建新酶是酶工程研究的前沿构建有别于天然功能酶的新酶类，是酶工程研究的又一前沿领地。抗体酶（Abzyme）核酶（Ribozyme）人工合成酶（Synzyme）是合成具有催化功能的高聚物分子分子水平的酶法分析与生物传感器分子酶工程发展了各种生物分析技术。酶学与酶工程的研究领域还有固定化生物催化剂及酶反应器的工业应用，以及作为生物功能信息分子参与生命过程调控的糖的酶促合成的糖工程等

7、。三.酶工程研究简史1894年，日本的高峰让吉首先从米曲霉中制备得到淀粉酶（又称高峰淀粉酶），用作消化剂，开创了近代酶的生产和应用的先例。此后近半个世纪的时间里，都是停留在从动物、植物或微生物细胞中提取酶并加以应用的阶段。1916年美国的奈尔森（Nelson）和格里芬（Griffin）发现蔗糖酶吸附在骨炭上后，仍然显示出催化活性。1949年，日本开始采用微生物液体深层培养方法进行细菌α-淀粉酶的发酵生产，揭开了现代酶制剂工业的序幕，发酵工程技术发展使酶的生产得以大规模发展。1960年，法国的雅各布（Jac

8、ob）和莫诺德（Monod）提出操纵子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，从而显著提高了酶的产率。20世纪80年代迅速发展起来的动植物细胞培养技术，继微生物发酵生产酶之后，已成为酶生产的又一种途径。随着酶生产的发展，酶的应用越来越来广泛。由于酶具有专一性强、催化效率高、作用条件温和等显著的特点，在医学、食品、轻工、能源、环保和科研等领域广泛应用。1953年，德国的格鲁布霍费（Grubhofer）和施来斯（Schleith）首先将