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第一章 绪论 1．酶：是具有生物催化功能的生物大分子，分为蛋白类酶和核酸类酶两大类别。 酶的生产：是指通过各种方法获得人们所需的酶的技术过程，主要包括微生物发酵产酶、动植物培养产酶和酶的提取与分离纯化等。 酶的改性：是通过各种方法改进酶的催化特性的技术过程，主要包括酶分子修饰、酶的固定化、酶非水相催化和定向进化。 酶的应用：是通过酶的催化作用获得人们所需的物质或者除去不良物质的技术过程，主要包括酶反应器的选择与设计以及酶在各个领域的应用等 2．酶催化的作用特点：专一性强、催化效率高和作用条件温和等。 酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、pH值、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。在酶的应用过程中，必须控制好各种环境条件，以充分发挥酶的催化功能。 3． 米氏方程：V=VmS/Km+S,Km为米氏常数，是酶催化反应速度等于最大反应速度一半时的底物浓度。 抑制剂的影响：有可逆抑制剂和不可逆抑制剂之分。 不可逆抑制剂与酶分子结合后，抑制剂难于除去，酶活性不能恢复。 可逆抑制剂与酶的结合是可逆的，只要将抑制剂除去，酶酶活力即可恢复。可逆性抑制作用可以分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制三种。 ①竞争性抑制：是指抑制剂和底物竞争与酶分子结合而引起的抑制作用。抑制的效果强弱与竞争性抑制剂的浓度、底物浓度以及抑制剂和底物与酶的亲和力大小有关，随着底物浓度增加，酶的抑制作用减弱。 特点：酶催化反应的最大反应速率Vm不变，米氏常数Km增大。 ②非竞争性抑制：是指抑制剂与底物分别于酶分子上的不同位点结合而引起酶活性降低的抑制作用。 特点：最大反应速度Vm减少，米氏常数Km不变。 ③反竞争性抑制：在底物与酶分子结合生成中间复合物后，抑制剂再与中间复合物结合而引起的抑制作用称为反竞争性抑制。 特点：最大反应速度Vm和米氏常数Km同时减少。 4．酶的活力测定 酶活力：是指在一定条件下，酶所催化的反应初速度。在外界条件相同的情况下，反应速度越大，意味着酶活力越高。 酶活力测定过程：反应体系选择 、反应条件确定、反应物检测、酶活力计算、偶联酶反应活力测定 酶活力单位：在特定条件下（温度可采用25℃或其它选用的温度，pH等条件均采用最适条件），每1 min 催化1 μmol 的底物转化为产物的酶量定义为1 个酶活力单位。这个单位称为国际单位。 酶的转换数：是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数，即每摩尔酶每分钟催化底物转化为产物的摩尔数。 酶的生产方法：提出分离法、生物合成法、化学合成法 微生物发酵产酶 酶的发酵生产：经过预先设计，通过人工操作，利用微生物的生命活动获得所需的酶的技术过程，称为酶的发酵生产。 产酶微生物的特点：①酶的产量高；②产酶稳定性好；③容易培养和管理；④利于酶的分离纯化；⑤安全可靠、无毒性。 酶的发酵生产方式：固体培养发酵、液体深层发酵、固定化微生物细胞发酵和固定化微生物原生质体发酵。 酶发酵动力学：是研究发酵过程中细胞生长效率、产物生成效率、基质消耗速率以及环境因素对这些速率的影响规律的学科。 一、细胞生长动力学 在分批培养过程中，细胞生长一般要经历延迟期、指数生长期、减速期、静止期和衰亡期5个阶段。 1950年，法国莫诺德首先提出了表述微生物细胞生长的动力学，他认为，在培养过程中，细胞生长速率与细胞浓度成正比。 营养物浓度（生长限制基质浓度）和生长速率之间的动力学关系：Monod模型 μ:比生长速率（1/h） （specific growth rate） μmax：最大比生长速率（1/h） S：营养物浓度（生长限制基质浓度） 克/L Ks：莫诺德常数或饱和常数或营养物利用常数 克/L，或 mol/L 二、产酶动力学 （一） 酶生物合成的模式 根据酶的合成与细胞生长之间的关系，可将酶的生物合成分为4种模式，即：同步合成型、中期合成型、延续合成型、滞后合成型 1. 同步合成型：酶的生物合成与细胞生长同步。 特点：酶的合成可以诱导，但不受分解代谢物阻遏和反应产物阻遏。 当去除诱导物、细胞进入平衡期后，酶的合成立即停止，表明这类酶所对应的mRNA很不稳定。 2． 中期合成型：酶的合成在细胞生长一段时间后才开始，而在细胞生长进入平衡期以后，酶的合成也随着停止。 特点：酶的合成受产物的反馈阻遏或分解代谢物阻遏。 所对应的mRNA是不稳定的。 3． 延续合成型：酶的合成在细胞的生长阶段开始，在细胞生长进入平衡期后，酶还可以延续合成较长一段时间。 特点：可受诱导，一般不受分解代谢物和产物阻遏。 所对应的mRNA相当稳定。 3. 滞后合成型：只有当细胞生长进入平衡期以后，酶才开始合成并大量积累。许多水解酶的