《酶学基础》ppt课件

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1、学习目的了解酶与酶工程的意义掌握酶的分类、催化调节特性及作用机制明确酶工程的概念熟悉大规模纯化酶技术的原理及应用第一章酶学与酶工程基础篇孙利芹2011§1.1概述§1.2酶的组成与结构特点§1.3酶的作用机制§1.4酶的催化作用动力学§1.5pH和温度对酶催化反应速度的影响§1.6酶的分离纯化孙利芹2011§1.1概述一、酶与酶工程研究的意义研究酶的理化性质与作用机理对于阐明生命现象的本质具有重要意义；分子生物学研究的重要工具酶工程作为生物技术的一个重要分支，在食品、饲料、纺织、洗涤剂、医药和环保等行业发挥重要作用孙利芹2011二、酶学研究简史1.酶的定义

2、酶是具有生物催化功能的生物大分子2.发展历史国内：（1）4000多年前的夏禹时代酿酒盛行（2）公元十世纪左右，我国已利用豆类作酱（3）约3000年前，人们利用麦曲淀粉酶将淀粉降解为麦芽糖制造饴糖孙利芹20111833年淀粉酶佩恩（Payen）和帕索兹（Persoz）从麦芽的水抽提物中用酒精沉淀得到一种可使淀粉水解生成可溶性糖的物质—淀粉酶制剂(diastase)1878年ENZYME-inyeast库尼（Kunne）首次将酵母中进行酒精发酵的物质称为酶Enzyme，这个词来自希腊文，其意思是“在酵母中”(InYeast)1896年，德国Buchner兄弟发

3、现酶的理化性质，开始了酶学的研究。1902年中间产物学说；1913年，米氏方程1926年酶的化学本质为蛋白质萨姆纳（Sumner）首次从刀豆提取液中分离纯化得到脲酶结晶，并证明它具有蛋白质的性质，提出酶的化学本质是蛋白质的观点。获1947诺贝尔奖。孙利芹2011*1960年操纵子学说雅各（Jacob）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。*1963年酶的一级结构；*1965年酶的空间结构；*1969年酶的人工合成；*1982年核酸酶的发现*1983年核酸酶的确认切克(ThomasCech)等人发现四膜虫（Tetrahynena）

4、细胞的26SrRNA前体在完全没有蛋白质存在的情况下自我加工，催化得到成熟的rRNA，说明RNA本身是生物催化剂，称其为“Ribozyme”,对酶的传统概念提出了严峻的挑战理论研究进展孙利芹2011应用研究进展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1959年，日本应用葡萄糖淀粉酶催化淀粉生产葡萄糖，使糖得率80%增加到100%70年代后，固定化酶技术发展促进酶工程的发展1969年日本千烟一朗首先在工业上应用固定化氨基酰化酶拆分DL-氨基酸获得成功孙利芹2011三、酶工程简介1.酶工程

5、的概念及研究领域酶工程（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技术学科，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交叉科学技术。它是从应用的目的出发研究酶，是在一定生物反应装置中利用酶的催化性质将相应原料转化为有用物质的技术。目前已经在自然界发现并鉴定的酶大约有8000种，广泛应用到工农业生产和科学研究种的只有800种，使用受到限制的原因：a不稳定；b分离纯化工艺复杂；c酶制剂成本高。根据研究和解决上述问题的手段，将酶工程分为：孙利芹2011化学酶工程：由酶学与化学工程技术相结合而

6、成，主要通过化学修饰、固定化处理、甚至化学合成等手段改变酶的性质以提高催化效率和降低成本。一般包括：天然酶、化学修饰酶、固定化酶和化学人工酶的研究应用。生物酶工程：是以酶学和基因重组技术为主旨与现代分子生物技术相结合的产物，主要包括：a用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）；b修饰酶基因产生遗传修饰酶（突变酶）c设计新的酶基因合成自然界不曾有的新酶。孙利芹20112.酶工程的发展史二战后，20世纪50年代开始，由微生物发酵液中分离出一些酶，制成酶制剂。60年代后，固定化酶、固定化细胞技术发展，使酶制剂的应用呈现新的面貌。1969年，日本千烟一郎首先用固定化酶技

7、术成功拆分DL-aa1971年，第一次国际酶工程会议在Hennileer召开，肯定了固定化酶技术的应用1983年第7届国际酶工程会议提出了酶分子的修饰和改造酶生物反应器的研究，出现酶膜反应器、免疫传感器、多酶反应器等酶抑制剂的研究，在代谢控制、生物农药、生物除草剂等方面发挥作用基因工程表达的酶、经分子改造和修饰的酶；模拟酶、抗体酶、杂交酶、非水相酶反应技术等是今后研究的热点孙利芹2011一、蛋白酶的结构特点一级结构蛋白质的肽链的化学结构，即通过肽键连接起来的氨基酸残基的数量、种类和顺序§1.2酶的组成与结构特点孙利芹2011二级结构一级结构中相近的氨基酸残

8、基键由氢键相互作用形成的带有α-螺旋、β-折叠、β-转角、无规则卷