5.酶工程.ppt

酶 定义：一种生物催化剂，具有作用专一性强、催化效率高等特点，能在常温常压和低浓度条件下进行复杂的生化反应。包括核酶及蛋白质酶。 酶 工 程 定义 利用酶的特异催化功能，将一种物质转化为另一种物质的技术. 优良产酶菌种的筛选 基本步骤 采样 ? 菌种分离 ? 产酶性能测定 ? 复筛 基因工程菌的构建 微生物酶的发酵生产 定义 在人工控制的条件下，有目的地利用微生物培养来生产所需的酶。 包括 培养基的选择 发酵方式的选择 发酵条件的控制管理 培养基 碳源 淀粉、糖蜜、蔗糖等。 氮源 有机氮（豆饼粉、花生饼粉）、无 机氮 无机盐类 低浓度有利于酶产量的提高， 有些金属离子是酶的组分。 生长因子 细胞生长必需的微量有机物，如维生素、氨基酸、嘌呤碱、嘧啶碱。 pH值 应根据微生物的需要调节pH值。 酶的发酵生产方式 固体发酵 用于真菌的酶生产。方法简单，但操作条件不易控制。 液体深层发酵 关键是对温度、通气、搅拌和pH的控制。产品回收和提纯工艺简便。 提高酶产量的措施 添加诱导物 分为①酶的作用底物；②酶的反应产物；③酶底物类似物。 降低阻遏物浓度 措施：分次添加碳源、产物类似物可解除反馈阻遏。 表面活性剂 肥离子型表面活性剂常被用作产酶促进剂。 酶的分离纯化 工业用酶 一般无需高度纯化，如洗涤用蛋白酶。 食品工业用酶 需适当的分离纯化，以确保安全卫生。 医药用酶 需经过高度纯化，不能含有热源物质。 酶的分离纯化 基本原则 提取过程中避免酶变性而失去活性；防止强酸、强碱、高温和剧烈搅拌；要求在低温下操作；低盐浓度；操作中加入缓冲溶液；防止微生物的污染。 酶制剂的制备 破碎细胞 对胞内酶的提取。有机械破碎法、酶法、化学试剂法、物理破碎法。 溶剂抽提 稀酸、稀碱、稀盐溶液。 分离 离心机、板框压滤机。 浓缩 吸附、沉淀、凝胶过滤、真空薄膜浓缩。 干燥 固体酶比液体酶保存时间长。常用方法有真空干燥、冷冻干燥、喷雾干燥。 酶的纯化与精制 离心分离 凝胶过滤 透析与超滤 凝胶过滤 组成上的特点 固定相（凝胶） 是一种不带电荷的具有三维空间的多孔网状结构的物质，凝胶的每个颗粒的细微结构就如一个筛子，小的分子可以进入凝胶网孔，而大的分子则排阻于凝胶颗粒之外，因而具分子筛的性质。又因整个色谱过程一般不变换洗脱液，好象过滤一样，故称凝胶过滤。 凝胶过滤分离示意图 透析 透析袋简单装置 超滤 加正压 在膜两边产生压差的方法 产生负压 超滤示意图 离子交换层析法 原理 离子交换树脂是一种具有离子交换能力的高分子化合物，不溶于水、酸、碱及普通有机溶剂，化学性质稳定。由两部分组成：树脂的骨架(R)，是多价高分子基团，具不溶于水的网状结构；交换基（可扩散离子），具有可交换的离子活性基团，这两部分带有相反电荷。 阳离子树脂 R+OH- + M+A- R+A- + M+OH- 交换过程 离子交换层析包括吸附、吸收、穿透、扩散、离子交换、离子亲和等过程，是综合作用的结果。 酶活力 酶活力 酶催化一定化学反应的能力。通常用国际单位表示：以最佳条件或某一固定条件下每分钟催化生成1μmol产物所需要的酶量为一个酶活力单位U（Unit）。 一个“Katal”单位是指在一定条件下1秒钟内转化1mol底物所需的酶量。 Kat和U的换算关系：1 Kat=6×107U 酶的比活力 比活力（specific activity） 每单位（mg或mL）蛋白质中的酶活力单位数，如：U(或Kat)/mg（或mL）蛋白。对同一种酶来讲，比活力愈高则表示酶的纯度越高（含杂质越少），所以比活力是评价酶纯度高低的一个指标。 酶制剂的保存 温度 酶的保存温度一般在0-4℃。 酶分子的改造 酶的化学修饰技术 酶分子的修饰 酶的蛋白质工程 酶的固定化 酶反应器 生物传感器 是一类用生物活性物质作敏感器件，配以适当的换能器，将生物体内的化学信号转化为电、热、光等讯号的传感检测器。 生物传感器 第一代：由固定化酶膜和电化学器件组成 的酶电极； 第二代