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酶的基础知识 一 什么是酶？ 1. Enzyme proteins 酶是由生物体产生的具有催化 剂活性的蛋白质 。 2. Ribozyme RNAs 本身就是一段RNA，不需要额外的 蛋白酶就可以对自身进行剪切。 二 酶催化特性 高效率 比非催化高108－1020倍 比非酶催化高107－1013倍 高度专一性 反应条件温和 三 酶的化学本质 Enzyme Proteins Ribozyme RNAs 四 酶的组成 酶：包括结合酶和简单酶 辅因子：包含辅酶 Coenzyme和辅基 Prosthetic group Holoenzyme Apoenzyme Cofactor 五 酶的命名与分类 原则： 1. 根据酶所用的底物来命名 ex：Ribonuclease Protease 2. 根据所催化的反应来命名 ex：Dehydrogenase Phosphotransferase Aminotransferase 3. 上述两个原则结合 4. 上述原则再加上酶的来源 ex：牛胰核糖核酸酶 国际系统分类法 1. 氧化还原酶类 Oxidoreducta 2. 转移酶类 Transgerases 3. 水解酶类 Hydrolases 4. 裂合酶类 Lyases 5. 异构酶类 Isomerases 6. 合成酶类 Synthetases Synthases （二）系统命名法 1. ATP: Creatine Phosphotransferase ATP: 肌酸 磷酰基转移酶 2. Glutamate: Pyruvate aminotransfera 谷氨酸：丙酮酸 (GPT) 氨基转移酶 3. 单体酶 Monomeric enzymes 4. 寡聚酶 Oligomericenzymes 5. 多酶体系 Multienzyme systems 酶工程 定义： 酶工程即利用酶的催化作用，在一定的生物反应器中，将相应的原料转化成所需的产品。酶工程是现代酶学理论与化工技术的交叉技术，它的应用主要集中于食品工业、轻工业和医药工业等领域。 酶工程的应用范围 （1）对生物宝库中存在天然酶的开发和生产； （2）自然酶的分离纯化及鉴定技术； （3）酶的固定化技术（酶和细胞固定化）； （4）酶反应器的研制和应用； （5）与其他生物技术领域的交叉和渗透。 其中固定化酶技术是酶工程的核心。实际上有了酶的固定化技术，酶在工业生产中的利用价值才真正得以体现。 尽管人类19世纪前后才建立起酶的概念，但酶的催化作用却很早就为人们的生活所利用。比如： (1)在人类游牧生活时期，就已会利用动物的胃液来凝固 牛乳 ； (2)人类在4000多年前就已掌握的酿酒和制酱技术其实也 是酶作用的结果。 放线菌 1987年以后，Bucher发现酶的细胞外作用现象，从而导致了酶的商品化生产。 霉菌 最初的商品酶制剂主要以动植物为原料提取，如从牛胃中提取凝乳酶、从胰脏中提取胰酶、从血液中提取凝血酶、从植物材料中提取淀粉酶等。之后，Takamine利用霉菌来生产淀粉酶使得酶制剂工业取得突破，其方法至今仍被采用 第二次世界大战以后，随着微生物培养技术、发酵工业和设备的渐渐完善，利用微生物来获得商品化酶制剂已形成规模化产业，并开辟了广阔的市场。 Pilot Biostat UD50 20世纪90年代，随着基因工程的广泛介入，一些原来只能由动物或植物生产的酶，经过酶基因重组，可以在微生物上表达。由于在发酵过程中很容易对微生物进行控制，因此基因工程＋发酵工艺＋先进的发酵设备”可以算是酶工业的第三次飞跃。 微生物酶的开发 一、应用微生物来开发酶的优点： (1)微生物生长繁殖快，生活周期短。因此，用微生物来 生产酶产品，生产能力（发酵）几乎可以不受限制地扩 大，能够满足迅速扩张的市场需求。 (2)微生物种类繁多，它们散布于整个地球的各个角落， 而且在不同的环境下生存的微生物都有其完全不同的代谢 方式，能分解利用不同的底物。 (3)这一特征就为微生物酶品种的多样性提供了物质基础。 (4)特别是当基因工程介入时，动植物细胞中存在地酶，几乎都能够利用微生物细胞获得。因此，有计划和仔细地筛选微生物菌种，通常可以获得能够生产几乎任何一种酶的适当细胞。 微生物酶开发的一般程序 (一) 样品的采集 采样的目的、采样地点、采样方法及采样的数量。 (二) 菌种的分离 培养基的确定、培养条件的确定 (三) 菌种的初筛 (1)用简单的定性反应进行初筛； (2)在最初分离阶段就给予特殊的培养基或培养条件，进而让目的菌株得以繁殖，尽可能地把只成为目的菌的菌株或只将其最适菌株的一株纯化分离。 (四) 菌种的复筛 初筛之后，还要进行复筛。复筛的目的是在初筛的基础上，筛