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生物技术制药PPT课件

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二、酶工程简介
从现代观点来看,酶工程主要有以下几个方面 的研究内容:①酶的分离、提纯、大批量生产 及新酶和酶的应用开发;②酶和细胞的固定化 及酶反应器的研究(包括酶传感器、反应检测 等);③酶生产中基因工程技术的应用及遗传 修饰酶(突变酶)的研究;④酶的分子改造与 化学修饰、以及酶的结构与功能之间关系的研 究;⑤有机相中酶反应的研究;⑥酶的抑制剂、 激活剂的开发及应用研究;⑦抗体酶、核酸酶 的研究;⑧模拟酶、合成酶及酶分子的人工设 计、合成的研究。
质量高;③反应条件易于控制,可实现转化反
应的连续化和自动控制;④酶的利用效率高,
单位酶催化的底物量增加,用酶量减少;⑤比 水溶性酶更适合于多酶反应。
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3、酶和细胞的固定化方法
酶的固定化就是通过载体将酶限制或固定于特 定的空间位置,使酶变成不易随水流失即运动 受到限制,而又能发挥催化作用的酶制剂。
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第二节 酶的来源和生产
一、酶的来源
酶的来源主要是动植物和微生物,动植物 细胞培养的方法可用于酶生产,目前工业
化生产一般以微生物为主要来源。利用微
生物生产酶的优点是:①微生物种类繁多,
动植物体内存在的酶,几乎都可从微生物
中得到;②微生物繁殖快、生产周期短、
培养简便,并可以通过控制培养条件来提
高酶的产量;③微生物具有较强的适应性,
20世纪20年代初:酶பைடு நூலகம்程名称出现于自然酶制剂在 工业上的大规模应用;
1953年,羧肽酶、淀粉糖化酶、胃蛋白酶和核糖核 酸酶等用重氮化聚氨基聚苯乙烯树脂进行固定。
1969年,固定化酶技术拆分DL-氨基酸 1971年,1st国际酶工程会议:酶的生产、分离纯化、
酶的固定化、酶及固定化酶的反应器、酶及固定化 酶的应用等。
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2、固定化酶的特点:酶类可粗分为天然酶和修 饰酶,固定化酶属于修饰酶,修饰酶类还包括
经过化学修饰的酶和用分子生物学方法在分子
水平上进行改良的酶等。固定化酶最大特点是
既具有生物催化剂的功能,又具有固相催化剂
的特性。固相酶还具有以下优点:①可多次使
用,而且在多数情况下,酶的稳定性提高。如 固定化的葡萄糖异构酶可以在60~65℃条件下连 续使用超过1000h;②反应后,酶与底物和产物 易于分开,产物中无残留酶,易于纯化,产品
通过各种遗传变异的手段,能培育出新的
高产菌株。
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二、酶的生产菌
1、对菌种的要求: (1)产酶量、酶的性质、 最好是胞外酶;(2)不是致病菌;(3)稳定, 不易产生变异退化,不易感染噬菌体;(4) 能利用廉价的原料,发酵周期短,易于培养。
2、生产菌的来源:菌种保藏机构和有关研究
部门,但大量的工作应是从自然界中分离筛 选——菌样采集、菌种分离初筛、纯化、复筛
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酶和细胞的固定化方法
载体结合法 交联法 包埋法
网格型 微囊型
物理吸附法 离子结合法 共价结合法
热处理(细胞)
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(1)载体结合法
载体结合法是将酶结合于不溶性载体上的 一种固定化方法。
①物理吸附法:是用物理方法将酶吸附于 不溶性载体上的一种固定化方法,此类载 体有无机载体、天然高分子、大孔型合成 树脂、疏水型的载体。物理吸附法的缺点 在于最适吸附酶量无规律可循,不同载体 和不同酶其吸附条件也不同,吸附量与酶 活力不一定呈平行关系,同时酶与载体之 间的结合力不强,酶易于脱落,导致酶活 力下降并污染产物。此法也可固定细胞;
生物技术制药-07
第七章 酶工程制药
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第七章 酶工程制药
第一节 概述 第二节 酶的来源和生产 第三节 酶和细胞的固定化 第四节 固定化酶和固定化细胞的反应器 第五节 酶工程在医药工业中的应用 第六节 酶工程研究的进展
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第一节 概述
一、酶的特性 酶、酶促反应的定义
酶除具有一般催化剂的共性外,还有其特 有的特点:①催化效率高;②专一性强; ③反应条件温和;④酶的催化活性受到调 节和控制。
1961年按酶所催化的反应类型将酶分成6大 类:①氧化还原酶类; ②转移酶类; ③ 水解酶类;④裂合酶类; ⑤异构酶类;⑥ 合成酶(或称连接酶)类。
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二、酶工程简介
酶工程是酶学和工程学相互渗透结合、发展而形成 的一门新的技术科学。它是从应用的目的出发研究 酶、应用酶的特异性催化功能,并通过工程化将相 应原料转化成有用物质的技术。
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(1)载体结合法
②离子结合法:是通过离子键结合于具有离子交换 基的水不溶性载体上的固定化方法。此类载体有多 糖类离子交换剂和合成高分子离子交换树脂,如 DEAE-纤维素、Amberlite CG-50、XE-97、IR-45和 Dowex-50等。操作简单、酶的高级结构和活性中心 的氨基酸不易被破坏,能得到酶活回收率较高的固 定化酶。但是载体与酶的结合力比较弱,容易受缓 冲液种类或vpH的影响,在离子强度高的条件下进行 反应时,往往会发生酶从载体上脱落的现象。此法 也可用于微生物细胞的固定化,细胞有自溶现象。
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一、固定化酶的制备
1、固定化酶的定义:是指限制或固定于 特定空间位置的酶,具体来说,是指经 物理或化学方法处理,使酶变成不易随 水流失即运动受到限制,而又能发挥催 化作用的酶制剂。制备固定化酶的过程 叫做酶的固定化。固定化所采用的酶, 可以是经提取分离后得到的有一定纯度 的酶,也可以是结合在菌体(死细胞) 或细胞碎片上的酶或酶系。
和生产性能鉴定等。还应包括改良(如基因突 变、基因转移和基因克隆)。
3、目前常用的产酶微生物:大肠杆菌、枯草
杆菌、啤酒酵母、青霉菌、木霉菌、根霉菌链
霉菌等。
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第三节 酶和细胞的固定化
酶反应几乎都在水溶液中进行,属均相反应, 自然简便,但缺点是游离酶只能一次性使用, 不仅造成酶的浪费,而且会增加产品分离的难 度和费用,影响产品的质量;另外溶液酶很不 稳定,容易变性和失活。将酶制剂制成既能保 持其原有的催化活性、性能稳定、又不溶于水 的固形物,即固定化酶,则可象一般固定催化 剂那样使用和处理,就可以大大提高酶的饿利 用率。与酶类似,细胞也能固定化,固定化细 胞既有细胞特性和生物催化的特性,也具有固 相催化剂的特点。
由于酶的空间结构、活性位点等物理化学特性 不同,因此并不是一种固定化技术就能普遍适 用于每一种酶,所以要根据酶的应用目的和特 性,来选择其固定化方法。
目前已建立的各种各样的固定化方法,按所用 的载体和操作方法的差异,一般可分为载体结 合法、包埋法及交联法3类,细胞固定化还有 选择性热变性(热处理)方法。
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