第一章酶和酶工程研究.ppt

蛋白质和酶工程 Protein and enzyme engineering 教学参考书 Enzymes in Food Technology, Robert J. Whitehurst and Barry A. Law, U.S.A./Canada: CRC Press 酶工程，罗贵民 ，化学工业出版社 ，2003 酶工程，郭勇，中国轻工出版社，1994.5版 酶制剂应用手册，姜锡瑞，1999 相关期刊 蛋白质与酶工程课程 和普通生化的酶学章节的不同： a.课程内容（二部分） b.具体的讲，有的要详细讲，还要讲一些最近进展和动态。 是生物化学的一门专门化课程。 课程大概内容： 第一章 酶学与酶工程 第二章 固定化酶与固定化细胞 第三章 酶蛋白的化学修饰 第四章 蛋白质的稳定性和稳定化 第五章 有机溶剂中的酶催化作用 第六章 酶的人工模拟 第七章 核酶工程 第八章 酶分子定向进化 第九章 杂合酶 第十章 酶制剂的应用 A. 以酶为工具的研究 如酶用来治疗疾病： 天门冬酰胺酶（治疗白血病） 多酶片(蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等帮助消化) 链激酶、尿激酶、葡激酶、纳豆激酶等（清除 血凝块） 防腐（溶菌酶） 洗涤剂用酶（脂肪酶、纤维素酶、蛋白酶） 基因工程用酶（内切酶、连接酶、多聚酶、修饰酶）等 B. 以酶为研究对象，科学家研究酶本身，搞清楚酶本身的方方面面，反过来又能更好地利用、开发酶。 如测定肝癌： 开始用甲胎蛋白，正确率、灵敏度都存在问题，现在被更加灵敏和正确的测定方法取代，用测定“岩藻糖苷酶”的变化来预测癌症的发生和发展。 现在，人类基因组图的研究工作进展顺利，越来越多的基因被发现，但是研究基因表达产物是什么？它们的结构与功能的关系怎样？远比找基因困难得多。 如人类3.5万个基因 ↓ 表达35万蛋白质（酶占了60%以上），约有2万多是酶。 没有研究过的酶太多，有待去开发和应用。 如果研究一个酶，酶的活性变化由结构引起，不少遗传病的研究中很多是酶的结构改变影响了酶的活性，最原始的是基因问题。 现在强调研究工作要有原创性，是国家综合科研实力的体现。 最近，中科院上海科学研究院神经科学研究所袁小兵博士等在新的“自然﹒细胞生物学”杂志上发表原创工作，首次发现，神经细胞内有二种酶（RHO GTP酶）即CDC42酶和RhoA酶。 二个酶对神经纤维的生长导向作出精细的调节，对疼痛和止痛起调节。 1.酶工程方面： 如酶的固定化问题，定向固定化问题 。 非水溶液（有机溶剂）中的酶反应问题； 人工合成酶问题 酶如何不被体内酶识别、降解问题； 酶活性检测如何更加简便、特异、快速、灵敏的方法学问题； 核酶、抗体酶、模拟酶、杂交酶等问题 专家预测在21世纪的酶学和酶工程方面研究方向、进展、热点问题涉及到许多方面，会作介绍。 这些问题的提出和解决，都与酶学知识和理论的掌握有直接的关系。 2.酶学知识的认识？ 核酸与酶 核酸是遗传物质，其生物遗传性状，以蛋白 质的形式表现出来的，所以我们看得到。 生物遗传性状能一代代传下去，靠的是酶的功劳。 例如： a.核酸合成、复制要靠酶，出了差错，要靠修复酶 进行纠正。 b.蛋白质合成中，一旦错误氨基酸参入，就要有 专门的酶去识别、 切除、再合成。 第1章 酶学和酶工程 酶的概念和作用特点 酶是催化剂 酶是使化学反应加速， 本身不发生变化， 不被消耗的物质。 特点： 1）不改变酶反应性质（方向、平衡点） 热力学研究的问题，由性质决定。 动力学研究的问题，由性质决定外， 还与外在条件有关。 2）使反应加速 3）是一个外在（外加）因素，本身不发生变化。 举几个例子 例如下述反应： 蛋白质 --→氨基酸, 核 酸---→核苷酸, 脂 肪---→脂肪酸，  酶是一种特殊的催化剂(显著特点) 1）效率极高的催化剂(催化能力强) 以转换数作为标准，来比较其效率 转换数：以每个酶分子每分钟催化底物的分子数（turnover number） β-半乳糖苷酶 1.2万 β-淀粉酶 110万, 碳酸酐酶 3600万 如2H2O2 -----2H2O + O2 用铁离子， ～6 x 10 -4 mol/m