生物工程导论 教学课件 作者 岑沛霖 主编第四章 酶工程.pptx

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1、第4章酶工程酶的命名和分类2酶的化学本质、来源和生产3概述1第4章酶工程酶催化反应机理及反应动力学4酶的固定化和固定化酶反应器5酶工程的应用6酶工程的研究进展74.1、概述酶是一类生物催化剂，其化学本质为蛋白质，同时又具有催化剂的功能。没有酶的存在，就没有生物体的一切生命活动，离开了酶，生命活动就一刻也不能维持，失去了酶，也就失去了整个生物世界。4.1、概述4.2酶的命名和分类12国际系统分类法国际系统命名法3酶的活力和活力单位4.2.1、国际系统分类法4.2.2、国际系统命名法①酶的系统名称由两部分构

2、成，前面为底物名②不管酶催化的是正反应还是逆反应，都用同一名称4.2.3、酶的活力和活力单位酶是催化剂，酶的活力是指酶催化特定底物转化成产物的速率，酶的活力还常常是制订酶制剂价格的最重要的参考指标，国际上对酶的活力单位尚未制订统一的单位，主要原因是影响酶催化活性的因素太多。4.3酶的化学本质、来源和生产12酶的化学本质酶的来源和生产4.3.1、酶的化学本质4.3.1、酶的化学本质4.3.2、酶的来源和生产4.3.2.1酶的来源4.3.2、酶的来源和生产4.3.2.2酶的生产4.3.2.3酶的分离和提纯4

3、.4酶催化反应机理及反应动力学12酶催化反应的特点酶催化反应的机理3酶催化反应的速率理论4酶催化反应动力学4.4.1、酶催化反应的特点（1）反应条件温和（2）极高的催化效率（3）高度专一性①底物专一性②反应专一性③立体化学专一性（4）辅酶和辅因子（5）酶催化活性的调控机制4.4.2、酶催化反应的机理4.4.2、酶催化反应的机理4.4.3、酶催化反应的速率理论酶催化作用的本质是它能降低化学反应的活化能，使反应能在较低能量水平上进行从而加速了化学反应。4.4.3、酶催化反应的速率理论4.4.3、植物细胞培养

4、的应用（1）邻近和定向效应（2）酸碱催化（3）张变和扭曲效应（4）共价催化（5）多元催化与协同效应4.4.4、酶催化反应动力学4.4.4、酶催化反应动力学4.4.4.1底物浓度对酶催化反应速率的影响4.4.4、酶催化反应动力学4.4.4.2温度对酶催化反应速率的影响4.4.4、酶催化反应动力学4.4.4.3pH值对酶催化反应速率的影响4.4.4.4激活剂对酶催化反应速率的影响4.4.4.5抑制剂对酶催化反应速率的影响4.5酶的固定化和固定化酶反应器12酶的固定化固定化酶反应器4.5.1、酶的固定化固定化

5、酶具有以下优点①可以重复多次使用②催化反应后，酶与底物以及产物容易分开，产物中没有残留酶，易于分离纯化③反应条件易于控制④酶的利用效率高⑤比水溶性酶更适合于多酶催化反应4.5.1、酶的固定化4.5.1、酶的固定化4.5.2、固定化酶反应器用于酶催化反应的装置称为酶反应器4.6酶工程的应用4.6酶工程的应用4.6酶工程的应用接上图4.6酶工程的应用12酶法生产高果糖浆酶法合成丙烯酰胺3酶法生产L-氨基酸和有机酸4酶法合成半合成抗生素生产的重要中间体5酶用于光学活性化合物的制备6酶用于疾病诊断和治疗7生物传

6、感器和蛋白质芯片8酶在基因工程中的应用4.6.1、酶法生产高果糖浆4.6.2、酶法合成丙烯酰胺传统观念认为酶催化合成的产物都是与生命活动有关的分子，酶法合成丙烯酰胺的成功打破了传统，将酶催化的应用扩展到了石油化工领域。4.6.3、酶法生产L-氨基酸和有机酸4.6.3.1酶法生产L-氨基酸4.6.3.2酶法合成有机酸4.6.4、酶法合成半合成抗生素生产的重要中间体4.6.4、酶法合成半合成抗生素生产的重要中间体4.6.5、酶用于光学活性化合物的制备4.6.5、酶用于光学活性化合物的制备4.6.6、酶用于疾

7、病诊断和治疗疾病治疗效果的好坏在很大程度上决定于诊断的准确性，在众多的疾病诊断方法中，酶学诊断具有可靠#简便和快捷的特点，已在临床上得到广泛的应用。4.6.6、酶用于疾病诊断和治疗4.6.7、生物传感器和蛋白质芯片4.6.7、生物传感器和蛋白质芯片4.6.8、酶在基因工程中的应用正是在上述酶学的研究进展基础上,1972年人类第一次实现了DNA分子的体外重组,开启了基因工程的新时代。4.7酶工程的研究进展12酶的修饰和蛋白质工程酶的新用途-靶酶及酶标药物3非水系统中的酶催化4酶法固氮5极端酶的研究和应用6

8、人工合成酶和模拟酶7核酸酶8抗体酶4.7.1、酶的修饰和蛋白质工程大分子结合修饰利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空间结构发生某些精细的改变，从而改变酶的特性与功能，简称为大分子结合法。蛋白质侧链基团修饰可以改变蛋白质表面电荷和疏水性，从而影响其催化活性和稳定性。4.7.2、酶的新用途-靶酶及酶标药物在生物体内新陈代谢过程中进行的各种化学反应几乎都是在酶的催化下，以一定的速度、按确定的方向进行的，其中的每一种酶都有一些特定的抑制剂，通常将这种