《酶與酶工程緒論》PPT課件

《《酶與酶工程緒論》PPT課件》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。

1、分子酶與酶工程緒論課程介紹教材：《酶與酶工程》袁勤生、趙健主編，華東理工大學(xué)出版社主要參考教材：《分子酶學(xué)工程導(dǎo)論》張今、曹淑桂、羅貴民等主編，科學(xué)出版社《現(xiàn)代酶工程》梅樂和、岑沛霖主編，化學(xué)工業(yè)出版社《生物催化—基礎(chǔ)與應(yīng)用》，AndreasS.Bommarius,BettinaR.riebel,孫志浩、許建和譯，化學(xué)工業(yè)出版社微生物是地球上重要的可再生資源，有著重要的應(yīng)用價值。1.1關(guān)于酶Enzyme酶是由活細胞產(chǎn)生的具有催化功能的生物分子/蛋白質(zhì)。研究酶的結(jié)構(gòu)與功能、酶的性質(zhì)及作用機理對于闡明生命現(xiàn)象的本質(zhì)具有十分重要的意義。從酶的水平去探討生命活動的

2、關(guān)系，探討酶與代謝調(diào)節(jié)、疾病、生長發(fā)育等的關(guān)系，具有重要的科學(xué)意義和實踐意義。酶是一類特殊的催化劑酶是高效催化劑。典型的表觀二級速率常數(shù)(kcat/Km)為106~108L/(mol?s)能在溫和條件下有效地催化很難、甚至不可能的化學(xué)轉(zhuǎn)化(kcat/kuncat)可達1017。酶是有高度選擇性的催化劑。酶對映體的選擇性日益強勁地用于手性藥物生產(chǎn)。酶促反應(yīng)副產(chǎn)物少、條件溫和。酶具有高度的底物識別能力和產(chǎn)物的定向能力酶的催化反應(yīng)由于極大地簡化了化學(xué)反應(yīng)的條件，因而使化學(xué)試劑的應(yīng)用和副產(chǎn)物大量減少，從而在很大程度上減少了對環(huán)境的污染。由于日益增加的環(huán)境和經(jīng)濟壓力

3、，生物催化劑得到了迅速發(fā)展。微生物為酶提供了豐富的、可再生的資源基因工程技術(shù)進一步解決了稀有酶的來源問題目前已鑒定的酶有3000多種。TemperatureclassesIndustrialapplicationofthermophilyIndustrialenzymesHigherspeedLowercostTaqDNApolymeraseandPCRDNAamplificationRepetitivemeltingandannealing（退火）95oC-52oC-72oCHumaninsulinproducedbyengineeredbacteria

4、.天然酶往往不完全具備應(yīng)用所要求的所有特性（如操作穩(wěn)定性、非水相催化、更高的立體選擇性和專一性、對非天然底物的催化活性等）分子酶工程為天然酶的改造提供了可行性Antibioticresistantmarker1982年Cech小組發(fā)現(xiàn)RNA本身可以是一個生物催化劑，稱之為核酶Ribozyme。事先設(shè)計好的過渡態(tài)類似物為半抗原，按一般單克隆抗體制備程序獲得具有催化活性的抗體。稱之為抗體酶Abzyme。酶是具有生物催化功能的生物大分子。酶有兩大類別：主要由蛋白質(zhì)組成稱為蛋白類酶（P酶）；主要由RNA或DNA組成，稱為核酸酶（R酶）。1.2關(guān)于酶工程Enzyme

5、Engineering酶工程是生物工程的主要內(nèi)容之一。是隨著酶學(xué)研究的迅速發(fā)展特別是酶的應(yīng)用推廣使酶學(xué)和工程學(xué)相互滲透，結(jié)合而發(fā)展成的一門新的科學(xué)技術(shù)，是酶學(xué)、微生物學(xué)的基本原理與化學(xué)工程有機結(jié)合而產(chǎn)生的交叉學(xué)科。它是從應(yīng)用的目的出發(fā)研究酶在一定生物反應(yīng)裝置中利用酶的催化性質(zhì)，將相應(yīng)原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)的技術(shù)，是生物工程的重要組成部分。酶是生物體內(nèi)進行自我復(fù)制新陳代謝所不可缺少的生物催化劑。由于酶能在常溫、常壓、中性pH等溫和條件下高度專一有效地催化底物發(fā)生反應(yīng)，所以酶的開發(fā)和利用是當(dāng)代生物技術(shù)革命中的重要課題。天然酶在工業(yè)上應(yīng)用受到限制的主要原因有：①大多

6、數(shù)酶脫離其生理環(huán)境后極不穩(wěn)定，而酶在生產(chǎn)和應(yīng)用過程中的條件往往與其生理環(huán)境相去甚遠；②酶的分離純化工藝復(fù)雜；③酶制劑成本較高。根據(jù)研究和解決上述問題的手段不同把酶工程分為化學(xué)酶工程和生物酶工程。化學(xué)酶工程：天然酶、化學(xué)修飾酶、固定化酶及化學(xué)人工酶的研究和應(yīng)用；生物酶工程則是以酶學(xué)和以基因重組技術(shù)為主的現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，主要包括：①用基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)酶（克隆酶）；②修飾酶基因產(chǎn)生遺傳修飾酶（突變酶）；③設(shè)計新的酶基因，合成自然界不曾有的新酶。1.3分子酶學(xué)工程（MolecularEngineering）是酶工程在分子水平上的體現(xiàn)。分子酶學(xué)工

7、程包括在分子水平認識酶的基礎(chǔ)上改進、模擬酶和全新設(shè)計酶。分子酶學(xué)工程的內(nèi)涵是以天然酶的結(jié)構(gòu)與功能為基礎(chǔ)，以酶分子工程為核心，研究工程酶的理論、策略和方法，研究工程酶的催化效率和機制，開發(fā)酶的新功能、新性質(zhì)，發(fā)現(xiàn)和創(chuàng)造經(jīng)濟實用的新型生物催化劑。分子酶學(xué)工程的概念分子酶學(xué)工程可以看做是蛋白質(zhì)工程（包括分子進化）和酶工程相融合所產(chǎn)生的一門科學(xué)技術(shù)。分子酶學(xué)工程包括在分子水平認識酶的基礎(chǔ)上改進酶、模擬酶和全新設(shè)計酶。改進，模擬，設(shè)計結(jié)構(gòu)分析功能分析純化工程酶分子酶學(xué)工程基本流程圖天然酶分子酶學(xué)工程的概念分子酶學(xué)工程的內(nèi)涵:是以天然酶的結(jié)構(gòu)與功能為基礎(chǔ)，以酶分子工程

8、為核心，研究工程酶的理論、策略和方法，工程酶的催化效率和機制，開發(fā)