《酶工程final》ppt课件

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1、第五章酶工程EnzymeEngineering1酶的概念Enzymeproteins酶是由生物体产生的具有催化剂活性的蛋白质。RibozymeRNAs核糖核酸质酶本身就是一段RNA，特异性地催化某个反应，识别和剪切RNA某个位点。酶的来源植物组织提取动物组织提取微生物发酵蛋白酶、淀粉酶胰蛋白酶、脂肪酶、凝乳酶生长繁殖快，生活周期短,产量高微生物种类繁多，在不同的环境下生存的微生物有其不同的代谢方式，能分解利用不同的底物。微生物有较强的适应能力，可以通过诱导诱变剂基因工程方法获得新的产酶量高的菌株酶的发酵生产微生物菌体发酵微生物菌体蛋白，药用真菌微生物酶发酵淀粉酶、糖

2、化酶微生物代谢产物发酵初级代谢产物、次级代谢产物微生物的转化发酵氧化反应、脱氢反应、脱水反应、脱羧反应、氨化反应、脱氨反应、异构化反应等生物工程细胞的发酵基因工程菌酶工程酶工程就是研究酶的生产和应用的一门技术性学科。它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造，以及酶反应器等方面内容。目前可利用的产酶微生物种类有限真菌细菌酵母微生物酶开发的一般程序样品采集菌种分离菌种初筛菌种复筛胞外酶产酶菌株鉴定利用微生物代谢产生的酶与相应显色底物反应显色的原理来检测微生物产酶性能胞内酶产酶菌株鉴定抽提，测定酶活力不是致病菌菌株不易变易和退化不易感染噬菌体微生物产酶量高酶的性质符

3、合应用的需要产生的酶便于分离和提取微生物培养营养要求低优良产酶菌株的要求培养方式的确定最佳培养条件组合微生物产酶的特性(胞内酶、胞外酶)微生物酶收集的时间顺序最佳产酶条件的初步确定获得高产菌种的突变体利用代谢工程和代谢调节机理来提高微生物的酶产量运用遗传工程、基因工程的手段将原有菌株中的目的基因转移到另外一些对生产环境更适应性的微生物细胞之内，使其高效表达微生物产酶性能的进一步提高基因工程菌的构建能产生目的酶的生物酶的纯化总mRNA的纯化测定氨基酸序列mRNA设计引物RT-PCR与载体重组转入受体细胞工业化生产提高酶产量增加酶稳定性改变酶的最适温度改善酶性能将产酶基

4、因克隆到安全菌株中表达增加酶基因的拷贝数以提高产量微生物酶的发酵生产碳源氮源无机盐生长因子pH米曲霉淀粉酶酸性碱性胞外酶胞内酶培养基的组成：有利于蛋白质的合成无机氮、有机氮一般在低浓度下有利于酶产量的提高价格、来源细胞生长所必需的微量有机物微生物酶的发酵生产发酵方式温度通气和搅拌pH发酵方式与条件控制一般情况下，产酶温度低于生长温度微生物对氧的需求氧浓度过高对产酶的抑制作用酶的变性和失活控制pH以控制生成酶的产量和种类固体发酵、液体深层发酵微生物酶的发酵生产提高酶产量的措施添加诱导物控制阻遏物浓度表面活性剂添加产酶促进剂酶的作用底物酶的反应产物酶的底物类似物补料添加

5、培养基,保持碳源浓度控制末端产物的浓度机制不明确酶的激活剂、稳定剂或生长因子等能提高酶产量的物质,但作用机制不明确酶的分离纯化温度pH盐浓度搅拌微生物污染酶变性失活能够引起酶变性失活的影响因素破碎细胞溶剂抽提离心分离浓缩干燥酶的分离纯化酶的粗提真空干燥冷冻干燥喷雾干燥除去细胞残渣、沉淀物酸、碱浸泡抽提机械破碎生物破碎化学破碎吸附沉淀凝胶过滤酶的纯化与精制酶的分离纯化根据酶分子大小和形状的分离方法：离心、凝胶过滤、透析与超滤根据酶分子电荷性质的分离方法：离子交换层析、层析聚焦、电泳根据酶分子专一性结合的分离方法：亲和层析、共价层析根据分配系数的分离方法：双水相萃取酶的

6、分离纯化温度缓冲液氧化/还原酶的浓度及纯度酶制剂的保存一般在0-4℃比较稳定浓度越高越稳定，晶体或干粉更有利于保存特定的pH范围加入还原剂或在氮气中保存181、作为异体蛋白在体内难于吸收、易引起免疫反应和被识别降解2、酶蛋白经不起温度、酸碱、有机溶剂及时间的考验，半衰期短、易变性失活3、酶的活性、作用专一性和最适条件不一定能适应生产工艺要求，限制了酶制剂的应用范围。酶分子的改造酶在实际应用中的局限性酶分子的改造酶的基因工程通过改造编码酶分子结构基因进行改造，期望获得一级结构和空间结构较为合理的具有优良特性、高活性的新酶酶的蛋白质工程通过各种方法使已有的酶分子的结构发

7、生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能20对酶蛋白主链的剪接切割，使酶分子的化学结构及其空间结构发生某些改变，从而改变酶的特性和功能用化学修饰法对酶分子中侧链基团进行化学修饰，以便改变酶学性质。酶分子修饰酶切/酶原激活法。金属离子置换修饰大分子结合修饰(共价/非共价)侧链基团修饰肽链有限水解修饰氨基酸置换修饰酶分子的物理修饰21胃蛋白酶原的激活酶分子修饰--主链的剪接切割22胰凝乳蛋白酶原的激活酶分子修饰--主链的剪接切割23酶分子修饰--侧链基团化学修饰酶蛋白的侧链基团是指组成蛋白质的氨基酸残基上的功能团。主要包括氨基、羧基、巯基、胍基、酚基等。这些基团可以形