酶工程制药讲解

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1、本资料由药智网收集整理http://www.yaozh.com药智网酶工程制药一、酶工程（EnzymeEngineering）酶工程是酶学和工程学相互渗透结合发展而形成一门新的技术学科。它是从应用的目的出发研究酶、应用酶的特异性催化功能，并通过工程化将相应原料转化成有用物质的技术。第一节概述对酶的认识和研究历程人们对酶的认识起源于生产实践，人类几千年前，都开始制作发酵及食品。1833年，PagonPersoz从麦芽中得到一种能水解淀粉的物质——淀粉酶。1878年，Kühne将这类生物催化剂统称为Enzyme。酶工程的名称出现于二十世纪二十年代

2、初1969年人工合成牛胰核糖核酸酶。1971年，第一届国际酶工程会议提出酶工程的主要内容：酶的生产、分离纯化、酶的固定化、酶及固定化的反应器、酶和固定化酶的应用。1983年，发现核酸的催化功能——1989获诺贝尔奖一.化学酶工程固定化酶：运动受到限制修饰酶：在体外用一定的化学方法将酶和一些试剂进行共价连接后而形成的酶。人工模拟酶：利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单的具有催化作用的非蛋白质分子。二.生物酶工程工程酶（克隆酶）突变酶设计新酶基因三.酶工程的基本过程可以概括如下四.生物工程各分支领域之间的关系如何？酶工程主要包括内容酶的大量生

3、产和分离纯化及它们在细胞外的应用酶的固定化技术和固定化酶反应器基因工程技术应用于酶制剂的生产与遗传修饰酶的研究酶分子改造与化学修饰以及酶结构与功能之间关系的研究酶的抑制剂、激活剂的开发及应用研究抗体酶、核酸酶的研究模拟酶、合成酶以及酶分子的人工设计、合成的研究有机介质中酶的反应,新颖酶的发现、研究和应用二、酶的来源1）直接从动植物获得，即从生物体中分离和提纯不足：生产周期长，来源有限，还要受一些自然条件的限制。2）化学合成方法不足：一般只适用于短肽的生产，实际应用还需相当长的时间。3）工业微生物发酵，即通过液体深层发酵或固态发酵，是工业上酶的

4、主要来源。其优点如下：微生物种类繁多，制备出的酶种类齐全微生物繁殖快，生产周期短微生物具有较强的适应性和应变能力，可以通过适应、诱导、诱变以及基因工程等方法培育出新的高产酶的菌株。微生物细胞产生酶的分类（按生成条件）结构酶：在细胞的生长过程中出于其自身需要而表达。诱导酶：加入相应的诱导剂后才会表达，诱导剂一般是该酶所催化反应的底物或产物。野生型微生物经过遗传改造后变为高产酶菌株的方法：物理诱变育种化学诱变育种基因工程构建1.优良菌种的条件繁殖快、产酶量高、酶的性质符合使用要求，而且最好能产生分泌到胞外的酶，产生的酶容易分离纯化。菌种不易变异退

5、化，产酶性能稳定，不易受噬菌体的感染侵袭易于培养，能够利用廉价的原料进行酶的生产，并且发酵周期短。菌种不是致病菌，在系统发育上与病原体无关，不产生有毒物质和其他生理活性物质。不产或尽量少产蛋白酶。三、酶的生产菌2.生产菌的来源a、菌种保藏机构和有关研究部门获得；b、大量要从自然界中分离筛选；自然界是产酶菌种的主要来源，土壤、深海、温泉、火山、森林等都是菌种采集地。筛选产酶菌的方法：采集、菌种的分离初筛、纯化、复筛和生产性能检定等。菌种改良的途径：应用遗传学原理进行基因突变、基因转移和基因克隆。目前常用的产酶微生物及所产生的酶四、酶在医药领域的

6、应用1、在疾病诊断方面的应用葡萄糖氧化酶----葡萄糖酸和过氧化氢----过氧化氢酶---水和原子氧-----无色的化合物氧化成有色的化合物2、在疾病治疗方面的应用溶菌酶--分解病原菌的细胞壁--抗菌和消炎作用；尿激酶；SOD3、在药物生产方面的应用：青霉素酰化酶4、在分析检测方面的应用：多酚氧化酶传感器第二节酶和细胞固定化酶直接加入至溶液中，酶自身的空间结构不发生改变，保持自己的生物特性。优点：酶解效率高、使用比较方便，特别是在大批量样品处理时。缺点：不能重复使用、自身酶解、寿命短自由酶(FreeEnzyme)第二节酶和细胞固定化一、固定化

7、酶的制备⒈固定化酶（immobilizedenzyme）：指限制或固定于特定间位置的酶，具体来说，是指经物理或化学方法处理，使酶变成不易随水流失即运动受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。（细胞固定化、固定化细胞）水溶性酶水不溶性载体固定化技术固定化酶（水不溶性酶）⒉固定化酶的特点具有生物催化剂及固相催化剂的功能。（1）可以多次使用，酶的稳定性提高；（2）反应后，酶与底物和产物易于分开，产物中无残留酶，易于纯化。（3）反应条件易于控制，可实现转化反应的连续化和自动控制；（4）酶的利用率高，单位酶催化的底物量增加，用酶量少；（5）比水溶性酶更适

8、合于多酶反应。优点固定化酶的缺点：(1)酶固定化时酶的活力有所损失。同时也增加了固定化的成本，使工厂开始投资大。(2)比较适应水溶性底物和小分子底物。(3)与完整细