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《酶工程基本原理》PPT课件
[3] 酶学(Enzymology)奠基:在Kuhne 之后, Buchner兄弟从事了从 破碎酵母细胞提取酶的研究, 获得了能转化糖产生乙醇的粗酶. 此后便开始了从酶的提取、酶的性质、酶催化反应等开始了酶的 研究。形成了初步的新兴学科。
在酶催化理论方面:
[1] 1894年,E.Fisher提出酶与底物作用的锁钥学说
CH 1 绪 论
CH 1.1 酶的基本概念 1 酶是蛋白质 2 酶具有催化活性 3 酶催化反应具有专一性和高效性
CH 1.2 酶工程及其主要研究内容 CH 1.3 酶的历史沿革
酶的特性
一.酶与一般催化剂的共性
1.用量少,催化效率高 2.不改变化学反应的平衡点 3.可降低反应的活化能
二 .酶与一般催化剂的区别—酶的特性
次动摇了酶是蛋白质的概念。(Ribozyme)
但蛋白质化学研究与其催化原理及其酶蛋白功能研究始终
是互相促进、相互渗透的。
CH 1.3 酶的历史沿革
2 酶工程的发展历程
[1] 酶工程研究的奠基:以工业化酶制剂生产为主要内容的酶工程 雏形阶段(50年代);
[2] 酶固定化技术和细胞固定化技术研究始于60年代; [3] 70年代基因工程崛起,将酶工程技术研究引向深入并赋予了新
绝对专一性是指一种酶只能催化一种底物进行一种反应,底
物的分子结构、空间构型及构象的不同都表现出专一性。
酶与一般催化剂的专一性/绝对专一性)
(特异性 )立体异构专一性(几何异构/旋光异构)
3.不稳定性(要求温和的反应条件)
4.可调控性
相对专一性是指一种能够催化一类结构相似的物质进行相同类型的
CH 1.3 酶的历史沿革
1 酶学研究简史
[1] 酶的发现: 尽管我国早在4000多年前就朴素地应用了酶, 但真 正对酶的认识还是1833年Payen 和 Person 首先从酒精发酵物中 提取到一种活性物质, 发现能够促进淀粉分解(发现了淀粉酶);
[2] 酶(Enzyme)的提出: 继Payen 和Person之后, 德国的Kuhne进一 步深入研究了酶,并提出Enzyme这个名词; enzyme 是希腊文,原 意是指“在酵母中” 我们翻译成酶, 日本译成酵素.
剂类似,酶在催化反应时,其本身不发生化学改变,
只是催化反应的进行,此外,酶在催化反应时,仅改
变反应速度,并不改变反应的平衡。酶催化反应的动
力学机理是降低反应的活化能。
酶与一般催化剂的共性
1.用量少,催化效率高
2.不改变化学反应的平衡点
3.可降低反应的活化能
例如:乳酸脱氢酶(Lactate dehydrogenase EC 1.1.1.27)催化丙酮 酸生成L-乳酸而D-乳酸脱氢酶(EC 1.1.1.28)却只能催化催化丙 酮酸生成D-乳酸
一般情况下,一个结构完整的酶包括蛋白质 和非蛋白质两部分,蛋白质部分称为辅基酶蛋白,非 蛋白质部分称为辅助因子,辅基酶蛋白和辅助因子构 成一个全酶。辅助因子的化学本质因不同的酶而不同 ,它可以是小分子量的有机化合物,也可以是无机矿 物质离子。
2 酶具有催化活性
酶是一种生物催化剂,在催化活性上与无机催化
[2] 1913 年,Michaelis Menton提出了快速平衡学 说,
建立了AN酶促反应模型, 推导出了酶促反应
动力学
方程——米氏方程。
[3] 1925年,Briggs和Handane ,建立了恒态学说, 并
对米氏方程的修正。
[4] 1958年,Koshland提出了诱导契合学说
在酶蛋白化学的研究方面
[1] 1926年,Sumner首次获得了脲酶结晶,证实了酶的
化学本质是蛋白质——21年后获得了诺贝尔奖。
[2] 1963年搞清了牛胰核糖核酸酶A的一级结构;
[3] 1965年报道了鸡卵清溶菌酶的三维结构;
[4] 1969年首次利用单一氨基酸人工合成核糖核酸酶获
得成功
[5] 1982年Cech小组发现了rRNA具有催化功能,第一
反应,主要是对某一化学键的专一性。
例如:胰蛋白酶 (Trypsin EC 3.4.31.4) 催化含有赖氨酸或精氨酸羰基
的肽键的水解反应,凡是具有含赖氨酸或精氨酸羰基酰胺键的底物都能被此
酶催化水解。
CH 1.2 酶工程及其主要研究内容
1 生物工程(Biotechnology):又叫生物工艺学,是20世纪70年代 开始提出的一个高新技术名词,是指以遗传工程技术为先导的将 生物技术与化学工艺、工程相结合并产业化应用的技术领域。包 括四大分支领域:遗传工程、细胞工程、发酵工程和酶工程。
1.高效性 2.专一性 结构专一性(相对专一性/绝对专一 性) (特异性 )立体异构专一性(几何异构/旋光异构) 3.不稳定性(要求温和的反应条件) 4.可调控性
CH 1.1 酶的基本概念
1 酶是蛋白质
酶的化学本质是蛋白质,这一点是被生物化学 所证明了的,研究酶的化学本质,可用研究蛋白质的 方法进行研究;
CH 乳酸脱氢酶 C =O COOH NADH NAD+
CH H-C-OH
COOH
CH D—乳酸脱氢酶 C =O COOH NADH NAD+
CH HO-C-H
COOH
3 酶催化反应具有专一性和高效性
酶作为生物催化剂,其催化反应的专一性远远超过无机催化
剂,根据酶的专一化程度,可分为绝对专一性和相对专一性。
酶工程
主要参考书:
1 酶工程,郭 勇 主编,高等学校轻工专业试用教材,中国轻 工业出版社;
2 酶工程,罗贵 主编,化学工业出版社; 3 蛋白质分子结构,阎隆飞主编,清华大学出版社; 4 应用酶学导论,禹邦超编著, 华中师范大学出版社; 5 酶学, 邹国林主编,武汉大学出版社; 6 酶在食品加工中的应用,[E]李雁群译,中国轻工业出版社;
2 酶工程(Enzyme Engineering):是酶学研究与其应用工程结合 形成的一门新的技术领域;是酶学、微生物学的基本原理与化学 工程技术有机结合、相互渗透形成的边缘学科。 包括上游工程和下游工程:前者包括酶的产生和酶制剂制备; 后者主要包括酶固定化技术、酶修饰技术和生物反应器。 (1)上游技术: (2)下游技术: