《酶學(xué)基礎(chǔ)》ppt課件

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1、學(xué)習(xí)目的了解酶與酶工程的意義掌握酶的分類、催化調(diào)節(jié)特性及作用機制明確酶工程的概念熟悉大規(guī)模純化酶技術(shù)的原理及應(yīng)用第一章酶學(xué)與酶工程基礎(chǔ)篇孫利芹2011§1.1概述§1.2酶的組成與結(jié)構(gòu)特點§1.3酶的作用機制§1.4酶的催化作用動力學(xué)§1.5pH和溫度對酶催化反應(yīng)速度的影響§1.6酶的分離純化孫利芹2011§1.1概述一、酶與酶工程研究的意義研究酶的理化性質(zhì)與作用機理對于闡明生命現(xiàn)象的本質(zhì)具有重要意義；分子生物學(xué)研究的重要工具酶工程作為生物技術(shù)的一個重要分支，在食品、飼料、紡織、洗滌劑、醫(yī)藥和環(huán)保等行業(yè)發(fā)揮重要作用孫利芹2011二、酶學(xué)研究簡史1.酶的定義

2、酶是具有生物催化功能的生物大分子2.發(fā)展歷史國內(nèi)：（1）4000多年前的夏禹時代釀酒盛行（2）公元十世紀(jì)左右，我國已利用豆類作醬（3）約3000年前，人們利用麥曲淀粉酶將淀粉降解為麥芽糖制造飴糖孫利芹20111833年淀粉酶佩恩（Payen）和帕索茲（Persoz）從麥芽的水抽提物中用酒精沉淀得到一種可使淀粉水解生成可溶性糖的物質(zhì)—淀粉酶制劑(diastase)1878年ENZYME-inyeast庫尼（Kunne）首次將酵母中進行酒精發(fā)酵的物質(zhì)稱為酶Enzyme，這個詞來自希臘文，其意思是“在酵母中”(InYeast)1896年，德國Buchner兄弟發(fā)

3、現(xiàn)酶的理化性質(zhì)，開始了酶學(xué)的研究。1902年中間產(chǎn)物學(xué)說；1913年，米氏方程1926年酶的化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)薩姆納（Sumner）首次從刀豆提取液中分離純化得到脲酶結(jié)晶，并證明它具有蛋白質(zhì)的性質(zhì)，提出酶的化學(xué)本質(zhì)是蛋白質(zhì)的觀點。獲1947諾貝爾獎。孫利芹2011*1960年操縱子學(xué)說雅各（Jacob）和莫諾德（Monod）提出操縱子學(xué)說，闡明了酶生物合成的調(diào)節(jié)機制。*1963年酶的一級結(jié)構(gòu)；*1965年酶的空間結(jié)構(gòu)；*1969年酶的人工合成；*1982年核酸酶的發(fā)現(xiàn)*1983年核酸酶的確認(rèn)切克(ThomasCech)等人發(fā)現(xiàn)四膜蟲（Tetrahynena）

4、細(xì)胞的26SrRNA前體在完全沒有蛋白質(zhì)存在的情況下自我加工，催化得到成熟的rRNA，說明RNA本身是生物催化劑，稱其為“Ribozyme”,對酶的傳統(tǒng)概念提出了嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)理論研究進展孫利芹2011應(yīng)用研究進展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1959年，日本應(yīng)用葡萄糖淀粉酶催化淀粉生產(chǎn)葡萄糖，使糖得率80%增加到100%70年代后，固定化酶技術(shù)發(fā)展促進酶工程的發(fā)展1969年日本千煙一朗首先在工業(yè)上應(yīng)用固定化氨基酰化酶拆分DL-氨基酸獲得成功孫利芹2011三、酶工程簡介1.酶工程

5、的概念及研究領(lǐng)域酶工程（enzymeengineering)是生物工程的主要內(nèi)容之一，是酶學(xué)和工程學(xué)相互滲透結(jié)合發(fā)展而成的一門新技術(shù)學(xué)科，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)生的交叉科學(xué)技術(shù)。它是從應(yīng)用的目的出發(fā)研究酶，是在一定生物反應(yīng)裝置中利用酶的催化性質(zhì)將相應(yīng)原料轉(zhuǎn)化為有用物質(zhì)的技術(shù)。目前已經(jīng)在自然界發(fā)現(xiàn)并鑒定的酶大約有8000種，廣泛應(yīng)用到工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)和科學(xué)研究種的只有800種，使用受到限制的原因：a不穩(wěn)定；b分離純化工藝復(fù)雜；c酶制劑成本高。根據(jù)研究和解決上述問題的手段，將酶工程分為：孫利芹2011化學(xué)酶工程：由酶學(xué)與化學(xué)工程技術(shù)相結(jié)合而

6、成，主要通過化學(xué)修飾、固定化處理、甚至化學(xué)合成等手段改變酶的性質(zhì)以提高催化效率和降低成本。一般包括：天然酶、化學(xué)修飾酶、固定化酶和化學(xué)人工酶的研究應(yīng)用。生物酶工程：是以酶學(xué)和基因重組技術(shù)為主旨與現(xiàn)代分子生物技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，主要包括：a用基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)酶（克隆酶）；b修飾酶基因產(chǎn)生遺傳修飾酶（突變酶）c設(shè)計新的酶基因合成自然界不曾有的新酶。孫利芹20112.酶工程的發(fā)展史二戰(zhàn)后，20世紀(jì)50年代開始，由微生物發(fā)酵液中分離出一些酶，制成酶制劑。60年代后，固定化酶、固定化細(xì)胞技術(shù)發(fā)展，使酶制劑的應(yīng)用呈現(xiàn)新的面貌。1969年，日本千煙一郎首先用固定化酶技

7、術(shù)成功拆分DL-aa1971年，第一次國際酶工程會議在Hennileer召開，肯定了固定化酶技術(shù)的應(yīng)用1983年第7屆國際酶工程會議提出了酶分子的修飾和改造酶生物反應(yīng)器的研究，出現(xiàn)酶膜反應(yīng)器、免疫傳感器、多酶反應(yīng)器等酶抑制劑的研究，在代謝控制、生物農(nóng)藥、生物除草劑等方面發(fā)揮作用基因工程表達(dá)的酶、經(jīng)分子改造和修飾的酶；模擬酶、抗體酶、雜交酶、非水相酶反應(yīng)技術(shù)等是今后研究的熱點孫利芹2011一、蛋白酶的結(jié)構(gòu)特點一級結(jié)構(gòu)蛋白質(zhì)的肽鏈的化學(xué)結(jié)構(gòu)，即通過肽鍵連接起來的氨基酸殘基的數(shù)量、種類和順序§1.2酶的組成與結(jié)構(gòu)特點孫利芹2011二級結(jié)構(gòu)一級結(jié)構(gòu)中相近的氨基酸殘

8、基鍵由氫鍵相互作用形成的帶有α-螺旋、β-折疊、β-轉(zhuǎn)角、無規(guī)則卷