酶工程 第一章 绪论.ppt

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1、第一章绪论主要内容第一节酶的基本概念与发展历史第二节酶催化作用的特点第三节影响酶催化作用的因素第四节酶的分类与命名第五节酶的活力测定第六节酶的生产方法第七节酶工程发展概况生物技术的四大支柱基因工程：用“剪刀+糨糊”创造新物种的工程。细胞工程：微观水平的嫁接技术。酶工程：让工厂高效、安静、美丽如画的工程。发酵工程：把微生物或细胞造就成无数微型工厂，将神话变为现实的桥梁。酶工程概述酶的概念：酶是具有生物催化功能的生物大分子。酶的分类：蛋白类酶（proteozyme,proteinenzyme,P酶）核酸类酶（robozyme,RNAenzyme,R酶）酶工程：酶的生产、改性

2、与应用的技术过程。酶工程的主要任务：经过预先设计，通过人工操作获得人们所需的酶，并通过各种方法使酶的特性得以改进，充分发挥其催化功能。第一节酶的基本概念与发展历史人们对酶的认识起源于生产与生活实践：夏禹时代，人们掌握了酿酒技术。公元前12世纪周朝，人们就会制作饴糖和酱。春秋战国时期已知用麴(曲)治疗消化不良的疾病。酶者，酒母也第一节酶的基本概念与发展历史酶的存在及作用的认识：1833年：发现淀粉酶19世纪中叶：糖发酵产酒与活酵母有关1878年：给酶一个统一的名词，叫Enzyme，这个字来自希腊文，其意思是“在酵母中”。1897年，德国巴克纳Buchner兄弟发现不含细胞

3、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。第一节酶的基本概念与发展历史对酶的作用机理及酶的本质的深入研究：1902年，提出酶催化过程的中间产物学说1913年，根据中间产物学说推导出酶促反应的的基本动力学方程——米氏方程。1930年，证实酶是一种蛋白质；80年代初发现了具有催化功能的RNA——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1989年，因核酶的发现，切克和阿尔特曼共同获得1989年度诺贝尔化学奖。现已鉴定出4000多种酶，数百种酶

4、已得到结晶，而且每年都有新酶被发现。第二节酶催化作用的特点一、酶催化作用的专一性强专一性：指在一定的条件下，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物，进行某种类型反应的特性。专一性绝对专一性相对专一性基团专一性键的专一性1、绝对专一性绝对专一性概念：一种酶只能催化一种底物进行一种反应。包括立体异构专一性。如：蔗糖酶、麦芽糖酶。立体异构专一性：当作用的底物含有不对称碳原子时，酶只能作用于异构体的一种。如：乳酸脱氢酶。核酸类酶也具有绝对专一性。1、绝对专一性2、相对专一性相对专一性概念：一种酶能够催化一类结构相似物质进行某种相同类型的反应。（1）基团专一性要求底物含有某一相同

5、的基团。如：胰蛋白酶，是肽链内切酶，能把多肽链中赖氨酸和精氨酸残基中的羧基侧切断。（2）键专一性要求底物具有相同化学键。如：酯酶，可催化含酯键的酯类物质水解生成醇和酸。思考：酶为什么具有催化专一性？二、酶催化作用的效率高与非酶促反应相比：是其107~1013倍。非酶促：100℃，3×10－10/s在脲酶作用下：20.8℃，3×104/s与其它催化剂相比此反应在过氧化氢酶的作用下，比在Fe2＋的作用下，反应速度常数将近快9个数量级。思考：酶的催化为什么具有高效性？三、酶催化作用的条件温和酶催化反应的一般条件：常温，常压，近中性的pH值环境。一般非酶催化反应条件：高温、高压

6、和pH极端原因：酶促反应所需活化能低酶是具有生物催化功能的生物大分子。第三节影响酶催化作用的因素一、底物浓度的影响底物浓度与酶催化反应速度之间的关系：第三节影响酶催化作用的因素二、酶浓度的影响酶催化反应速度与酶浓度成正比。三、温度的影响在某一特定的温度条件下，酶催化速度达到最大，超过最适温度，反应速度逐步降低。四、pH的影响每一种酶都有其各自最适pH范围和最适pH。五、抑制剂的影响第三节影响酶催化作用的因素五、抑制剂的影响可逆抑制剂不可逆抑制剂竞争性抑制剂非竞争性抑制剂反竞争性抑制剂六、激活剂的影响激活剂：金属离子、无机负离子、蛋白酶等。第四节酶的分类与命名按照分子中起

7、催化作用的主要组分的不同，酶可以分为蛋白类酶（P酶）和核酸类酶（R酶）。命名总原则：根据酶作用的底物和催化反应的类型进行分类和命名。两类酶的命名差别：蛋白类酶只能催化其他分子进行反应，而核酸类酶既可以催化酶分子本身也可以催化其他分子进行反应。第四节酶的分类与命名蛋白类酶的种类：氧化还原酶类Oxidoreductases转移酶类Transgerases水解酶类Hydrolases裂合酶类Lyases异构酶类Isomerases合成酶类Synthetases或连接酶ligases注意：顺序不要搞错！第四节酶的分类与命名核酸类酶的种类：分子内催