《酶學與酶工程》PPT課件

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1、第一章酶學與酶工程第一節(jié)酶工程概述1、酶學發(fā)展歷史新陳代謝是生命活動的基礎,是生命活動最重要的特征。約公元前21世紀夏禹時代,人們就會釀酒。公元前12世紀周代已能制作飴糖和用豆類做醬。1810年JasephGaylussac發(fā)現(xiàn)酵母可將糖轉化為酒精。1833年Payen和Persoz從麥芽得到淀粉酶制劑(diastase),其意思是“分離”。首先發(fā)現(xiàn)了酶。1878年,Kuhne才給酶一個統(tǒng)一的名詞,叫Enzyme,希臘文意思是“在酵母中”。1903年，Herlri提出了酶與底物作用的中間復合物學說。1913年Michaelis和Me

2、ntern導出了米氏方程,酶由定性到定量,奠定了酶學發(fā)展的里程碑。1926年美國科學家Sumner從刀豆提取出了脲酶并獲得結晶,證明脲酶具有蛋白質性質。奠定了現(xiàn)代酶學、蛋白質化學的基礎。薩姆納,J.B.美國生物化學家1946年諾貝爾化學獎1958年，Koshland提出了“誘導契合”理論，以解釋酶的催化理論和專一性。1965年Phillips首次用X射線晶體衍射技術闡明了雞蛋清溶菌酶的三維結構。80年代初Cech和Altman分別發(fā)現(xiàn)了核酶(ribozyme),開辟了酶學研究的新領域,1989年共同獲得諾貝爾化學獎。切赫T.R.Ce

3、ch（1947－）奧爾特曼S.Altman(1939-)1986年Schultz與Lerner等人研制成功抗體酶(abzyme),這一研究成果對酶學研究具有重要的理論意義和廣泛的應用前景。它集生物學、免疫學、化學于一身，采用單克隆、多克隆、基因工程、蛋白質工程等高新技術，開創(chuàng)了催化劑研究和生產(chǎn)的嶄新領域。Boyer和walker闡明了ATP合酶(ATPsynthase)合成與分解ATP的分子機制,于1997年獲得諾貝爾化學獎。ATP合酶的結構（引自Lodish等1999）現(xiàn)已鑒定出4000多種酶,數(shù)百種酶已得到結晶。這些問題的提出和

4、解決，都與酶學知識和理論的掌握有直接的關系。2、酶工程簡介（1）酶工程的產(chǎn)生（2）酶工程的歷史(3)酶工程研究內(nèi)容（1）酶工程的產(chǎn)生生物工程學(biotechnology)也叫生物技術或生物工藝學,是20世紀70年代初在分子生物學和細胞生物學基礎上發(fā)展起來的一個新興技術領域。酶工程(enzymeengineering)是生物工程的主要內(nèi)容之一。是酶學和工程學相互滲透結合、發(fā)展而成的一門新的技術科學。是酶學、微生物學的基本原理與化學工程有機結合而產(chǎn)生的邊緣科學技術。（2）酶工程的歷史1894年，日本科學家首次從米曲霉中提煉出淀粉酶，治

5、療消化不良，開創(chuàng)人類有目的地生產(chǎn)和應用酶制劑的先例。1908年,德國科學家羅門等利用胰酶(胰蛋白酶、胰淀粉酶和胰脂肪酶的混合物)，用于皮革的鞣制。1917年,法國人用枯草桿菌產(chǎn)生的淀粉酶作紡織工業(yè)上的退漿劑。1949年,日本采用深層培養(yǎng)法生產(chǎn)α-淀粉酶獲得成功,使酶制劑生產(chǎn)應用進入工業(yè)化階段。1959年,葡萄糖淀粉酶催化淀粉生產(chǎn)葡萄糖新工藝研究成功,大大地促進了酶在工業(yè)上應用的前景。1953年，德國科學家首先將聚氨基苯乙烯樹脂重氮化，然后將淀粉酶等與這種載體結合，制成了固定化淀粉酶。1971年，第一次國際酶工程學術會議在美國召開，會

6、議的主題就是固定化酶的研制和應用。20世紀70年代大規(guī)模開展了固定化細胞、輔酶共固定、增殖細胞固定、動植物細胞固定等研究。建立多種類型的酶反應器,酶工程蓬勃發(fā)展。近20年來，酶分子修飾技術、酶的化學合成以及酶的人工合成等方面的研究，也在積極地開展中，從而使酶工程更加顯示出廣闊而誘人的前景。當然酶工程的研究不是孤立的,而是與各個學科相互關聯(lián)、相互滲透、相互促進的。(3)酶工程的內(nèi)容酶工程主要指酶制劑在工業(yè)上的大規(guī)模應用及其相應的研究，由以下部分組成:①???酶的生產(chǎn)；②???酶的分離純化；③???酶的固定化；④???酶分子的改造和修飾

7、⑤???酶抑制劑的研究⑥???生物反應器?；瘜W酶工程和生物酶工程化學酶工程指自然酶、化學修飾酶、固定化酶及化學人工酶的研究和應用生物酶工程是酶學和以基因重組技術為主的現(xiàn)代分子生物學技術相結合的產(chǎn)物,主要包括3個方面:①???用基因工程技術大量生產(chǎn)酶(克隆酶)②???修飾酶基因產(chǎn)生遺傳修飾酶(突變酶)③設計新的酶基因合成自然界沒有的新酶全世界著名的酶制劑企業(yè)有：丹麥Novozymes公司、美國杰能科國際公司（Genencor)。我國酶制劑工業(yè)誕生于1965年?，F(xiàn)有100多家生產(chǎn)廠，最大的是無錫酶制劑廠。萬噸以上企業(yè)有10家。品種有20

8、多種，應用在食品、飼料、制革、洗滌劑、紡織、釀造、造紙、醫(yī)藥等許多行業(yè)。使用的酶制劑類型:一類是水解酶類淀粉酶、纖維素酶、蛋白酶、脂肪酶、果膠酶、乳糖酶等,占有市場銷售額的75%以上。約有60%以上的酶制劑已用基因改良菌株生產(chǎn),ＮＯＶ