现代生物技术-05.酶工程.ppt

生物技术概论

第五章：酶工程

EnzymeEngineering;四大生物工程;一、酶的概念;2、酶是一种特殊的生物催化剂

酶在催化反响时，具有与一般非酶催化剂不同的特点。其具有催化的高效性、高度专一性及化学本质是蛋白质的特点。

〔1〕酶具有催化的高效性

酶能在温和条件下〔常温、常压和近中性PH〕，极大地提高反

应速度，与非酶催化剂相比，酶的催化效率可高出107~1012倍。;〔2〕酶具有催化的高度专一性(specificity)

酶作用的的专一性是指酶在催化反响时，通常只作用一种或一类反响物发生相应的反响的特性。

酶作用的专一性主要表现在以下几个方面：

a.绝对专一性：

酶只能催化一种反响物发生反响的特性

如：谷氨酸脱氢酶只能催化L-谷氨酸脱氢，对其他氨基酸没有作用，其具有绝对专一性。

b.相对专一性：

酶在催化反响时，允许底物分子有一些变化，即可以催化一类反响物发生反响。

如：酯酶催化酸与醇缩合成酯，但对反响物分子的侧链基团专一性不强。淀粉酶、蛋白水解酶也具有这种专一性。;c.异构专一性：

酶对反响物分子的立体异构体和顺反异构体具有高度的选择能力。

如：延胡索酸〔反丁烯二酸〕酶只专一催化于L-苹果酸和反丁烯二酸，兼具立体异构与顺反异构专一性。;〔3〕酶的化学本质是蛋白质

酶的化学本质是蛋白质，主要从以下几个方面来认识：

a.酶的化学本质是蛋白质的依据

ⅰ.酶与蛋白质一样是高分子胶体物质，且为两性电解质。

ⅱ.导致蛋白质变性的因素，如酸、碱、热、紫外线以及其他蛋白变性剂，也能使酶失活

ⅲ.酶也能被蛋白水解酶水解而失去活性。

ⅳ.对高纯化的酶进行组成分析，说明其或者是单纯蛋白，或者是蛋白质与其他小分子物质构成的络合物〔即结合蛋白〕。

ⅴ.根据核酸酶〔RNase〕的一级结构，人们已经从氨基酸开始，人工合成了具有催化活性的蛋白质产物。

b.结合有辅助因子的酶中，蛋白质是其高效和高度专一催化特性的主导因素

c.RNA性质的生物催化剂的发现，并未否认“酶的化学本质是蛋白质”的结论;综上，对于酶，可以有如下概念???

酶是一种由生物体产生的，具有高效和高度专一催化活性的，与生命活动密切相关的蛋白质性质的生物催化剂。;二、酶的分类与命名;2、酶的命名

酶的命名有两种方法：系统名、惯用名。;3．酶的标码

为了更简便清楚地识别每一种酶，国际酶学委员会对每一个酶都用4个数字进行编码，称为酶的标码。

如：醇脱氢酶，标码为EC1.1.1.1

已糖激酶，标码是

其中EC代表酶委员会系统〔EnzymeCommission〕，前三个数字分别表示酶所属的大类、亚类、亚亚类，根据这三个数字，可以判断出酶的催化类型和性质。第四个数字表示该酶在亚亚类中占有的位置，有了这四个数字，就可确定具体的酶。;酶的标码;三、酶的活力测定;(2)测定方法：

酶活力测定方法多种多样，总的要求是快速、简便，准确。

酶活力测定主要包括两个阶段:

其一，酶与其作用底物反响一段时间；

其二，测定反响液中底物或产物变化的量。;酶活力测定的一般步骤：

a.根据酶的专一性，选择适宜的酶反响底物。

b.根据资料或试验结果，确定酶促反响条件。

c.在适宜条件下，进行酶反响，记下反响时间。

d.反响一定时间后，终止反响，立即测定产物的生成量或底物的减少量。;终止酶反响的方法有：

①反响时间一到，立即取出适量的反响液，置于沸水浴中，加热使酶失活；

②立即参加适宜的酶变性剂，如三氯醋酸等，使酶变性失活；

③参加酸或碱溶液，使反响液的pH值迅速远离酶催化反响的最适pH，从而终止反响；

④将取出的反响液立即置于冰粒堆中，或冰盐溶液中，使反响液的温度迅速降低至o℃以下等等。;测定反响液中物质变化量的方法：

①光学检测法：

如：用分光光度法测定碱性磷酸酶催化硝基酚磷酸(NPP)水解生成的对硝基酚的量。

②化学检测法：

如：用化学滴定法测定糖化酶催化淀粉水解生成的葡萄糖的量。;3．酶活力单位

酶活力的大小，可以酶活力单位表示。

〔1〕1961国际酶学委员会规定：在25OC,各种最适条件下，一分钟内转化一个微摩尔底物所需的酶量为一个国际酶活单位〔IU〕。

〔2〕1972年，EC又推荐了一个新的酶活国际单位katal，符号为kat。

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