酶工程概述ppt課件.ppt

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1、第七章酶工程基本原理第一節(jié)酶工程概述第二節(jié)酶工程基本技術(shù)及應(yīng)用實(shí)例第一節(jié)酶工程概述一、酶工程二、酶的分類及命名三、酶的特點(diǎn)與活性四、酶的生產(chǎn)方法Theengineeringofenzymesaysall－C－OHOH－NH－－C－NH－O-H2O一、酶工程1.什么是酶酶（enzyme）是生物體內(nèi)活細(xì)胞所產(chǎn)生的一種具有特殊催化功能的一類蛋白質(zhì)(少數(shù)為RNA)或其復(fù)合體，是生物催化劑。例如：由胰腺分泌的胰蛋白酶（肽鏈內(nèi)切酶），它能把多肽鏈中賴氨酸和精氨酸殘基中的羧基側(cè)切斷。NH－(CH2)4－CH－COOHNH2…－(CH2)4－CH－C－OOHONH

2、NHHNONHNH精氨酸殘基賴氨酸殘基…2.酶促進(jìn)反應(yīng)酶促進(jìn)反應(yīng)是指酶的催化反應(yīng)，是反應(yīng)物（又稱為底物）在酶的催化作用下所進(jìn)行的反應(yīng)。例如：葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下氧化成葡萄糖酸。葡萄糖氧化酶│CH2OH(CHOH)4│CHO│COOH(CHOH)4│CHO+O2+H2O底物(substrate)3.酶工程酶工程就是通過酶或微生物細(xì)胞，動(dòng)植物細(xì)胞，細(xì)胞器等在一定的生物反應(yīng)裝置中，利用酶所具有的特殊生物催化功能，借助工程手段將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成有用物質(zhì)并應(yīng)用于社會(huì)生活的工程技術(shù)科學(xué)。它包括酶制劑的制備，酶的固定化，酶的修飾與改造及酶反應(yīng)器等方面內(nèi)容

3、。酶工程是現(xiàn)代生物工程的重要組成部分。二、酶的分類與命名國(guó)際生物化學(xué)聯(lián)合會(huì)酶學(xué)委員會(huì)（enzymecommission，EC）根據(jù)酶所催化的反應(yīng)類型，將酶分為6大類。即：1.酶的分類氧化還原酶類（oxido-reductases）轉(zhuǎn)移酶類（transferases）水解酶類（hydrolases）裂解酶類（lyases）異構(gòu)酶類（isomerases）合成酶類（synthetases）⑴氧化還原酶類氧化還原酶類用于催化氧化還原反應(yīng)。生物體內(nèi)的氧化還原反應(yīng)多以脫氫、加氫的方式進(jìn)行。脫氫為氧化，加氫為還原。氧化還原酶類是生物獲取能量的一種重要酶。例如：

4、葡萄糖在葡萄糖氧化酶的催化下氧化成葡萄糖酸。葡萄糖氧化酶│CH2OH(CHOH)4│CHO│COOH(CHOH)4│CHO+O2+H2O又如：細(xì)胞內(nèi)乙醇在乙醇脫氫酶的催化下轉(zhuǎn)化為乙醛，使乙醇脫氫酶的輔酶NAD還原為NDAH2。CH3CH2－OH乙醇脫氫酶CH3－C－HONADNADH2⑵轉(zhuǎn)移酶類轉(zhuǎn)移酶類用于催化功能基團(tuán)的轉(zhuǎn)移反應(yīng)。轉(zhuǎn)移酶類是生物代謝及能量轉(zhuǎn)移的一種重要酶。例如：氨基酸的代謝。谷丙轉(zhuǎn)氨酶COOH(CH2)2HCNH2+C＝O+CHO己糖激酶ATPADP又如：葡萄糖在己糖激酶的催化下，被活化為6-磷酸葡萄糖，使底物分子上的高能磷酸基團(tuán)轉(zhuǎn)

5、移到ADP分子上。COOHCH3COOH谷氨酸丙酮酸COOH(CH2)2HCNH2C＝OCOOHCH3COOHα-酮戊二酸丙氨酸CH2OH+CO2(CHOH)4CHOCH2OP(CHOH)4⑶水解酶類水解酶類用于催化底物發(fā)生水解反應(yīng)，水解酶在生物體內(nèi)擔(dān)負(fù)降解的作用。水解酶類是當(dāng)前應(yīng)用最廣泛的一種重要酶。例如：淀粉的水解水解又如：蛋白質(zhì)在蛋白酶的催化下水解淀粉酶(C6H10O5)n+nH2O淀粉nC6H12O6葡萄糖蛋白質(zhì)多肽氨基酸蛋白酶蛋白酶水解⑷裂解酶類裂解酶類用于催化底物發(fā)生非水解性、非氧化性分解反應(yīng)。這類反應(yīng)在生物體代謝中起著重要作用，其特點(diǎn)

6、是通過反應(yīng)分離出H2O、NH3、CO2及醛等小分子，使底物留下雙鍵；或反過來催化底物的雙鍵加成反應(yīng)。天冬氨酸酶例如：天冬氨酸的裂解HOOC-CHNH2HOOC-CH2HOOC-CHHOOC-CH+NH3又如，溶菌酶是一種能裂解致病菌中黏多糖的堿性酶。主要通過破壞細(xì)胞壁中的N-乙酰胞壁酸和N-乙酰氨基葡糖之間的β-1,4糖苷鍵，使細(xì)胞壁不溶性黏多糖分解成可溶性糖肽，導(dǎo)致細(xì)胞壁破裂內(nèi)容物逸出而使細(xì)菌溶解。6－磷酸葡萄糖異構(gòu)酶⑸異構(gòu)酶類異構(gòu)酶類用于催化底物發(fā)生異構(gòu)反應(yīng)，包括旋光（或立體）異構(gòu)、順反異構(gòu)、分子內(nèi)氧化還原及分子內(nèi)轉(zhuǎn)移等。例如：葡萄糖異構(gòu)反應(yīng)生

7、成果糖OOHOHOHHOCH2OHOOHOHOHHOCH2OH葡萄糖異構(gòu)酶CHOH－C－OHHO－C－HH－C－OHH－C－OHCH2OPO32-CHOC＝OHO－C－HH－C－OHH－C－OHCH2OPO32-⑹合成酶類合成酶又稱為連接酶(ligases)，常用于催化使兩個(gè)底物連接成一個(gè)分子。此類反應(yīng)在生物體內(nèi)關(guān)聯(lián)著許多重要生命物質(zhì)（如：蛋白質(zhì)、脂肪）的合成。例如：丙酮酸羧化酶利用ATP分解釋放的能量催化丙酮酸與CO2合成草酰乙酸COOH丙酮酸羧化酶C＝OCH3+CO2ATPADPCH2-COOHCOOHC＝O2.酶的命名酶的命名方法有系統(tǒng)命名法

8、和習(xí)慣命名法兩種。系統(tǒng)命名法是根據(jù)國(guó)際生物化學(xué)聯(lián)合會(huì)酶學(xué)委員會(huì)的命名規(guī)則進(jìn)行的命名；習(xí)慣命名法常根據(jù)底物名稱和反應(yīng)類型進(jìn)行