酶工程10下1课件.ppt

生物技术 医药生物技术 农业生物技术 工业生物技术 环境生物技术 材料生物技术 . . . 工业生物技术 含意：在工业规模的生产过程中使用或部分使用生物技术来实现产品的制造，这种技术是应用微生物和生物催化剂来提供产品和服务 生物催化（Biocatalysis) 利用酶或有机体（细胞或细胞器等）作为催化剂实现化学转化的过程 以生物催化法合成的主要产品 生物催化发展的主要推动力 新产品需求 (社会压力) -健康：医药、检测 -日用品：洗涤用品、乳品、生物可降解塑料 环境 (法律法规压力) －绿色化学、能源、温室效应 得益/成本降低 (商业压力) -生物分离 新发现或基础研究 (技术压力） －基因工程 /定点突变/定向进化、代谢工程、组合化学 目前生物催化技术已成为各公司争夺的目标并且已成为一些公司谋求发展和提升地位的工具 。 Degussa、DSM、BASF、Dow、Lonza等许多跨国公司都在积极采取措施，扩大他们在生物催化领域里的生产能力。 在中国，国家重点基础研究计划（973计划）将生物催化项目立项；国家高科技研究计划（863计划）中增列工业生物技术专题。目前我国的谷氨酸和柠檬酸产量为世界第一。 酶 工 程 第一节 绪论 第二节 酶的发酵生产 第三节 酶的分离纯化 第四节 酶的应用 第一节 绪 论 现代酶学研究主要沿着两个方向发展 （1）酶的分子生物学方向：其主要任务是要从分子水平上更深入揭示酶结构与功能的关系；酶催化机制和调节机制；酶与生命活动的关系等理论问题，进一步设计酶、改造酶、在基因水平上进行酶的调节控制。 （2）酶工程方向：其主要任务是研究如何经济有效地进行酶的生产、制备、应用，将基因工程、以及分子生物学的必威体育精装版研究成果用于酶的生产，进一步开发固定化酶技术与酶反应器等。 一、酶工程的概念 酶工程就是利用酶催化作用，通过适当的反应器，工业化地生产人类所需要的产品或是达到某一特殊的目的。 它是以现代酶学、现代生物学（包括生物化学、微生物学、遗传学及分子生物学等）的理论知识为基础，结合化学工程、生物技术、电子计算机等形成的一项高新技术。 它包括酶的生产、制备与应用三个部分 二、酶工程的种类 根据研究和解决问题的手段不同，分为两类： 1. 化学酶工程 又为初级酶工程，是酶学理论与化学工程技术相结合的产物。 化学酶工程研究的主要内容： （1）酶的制备工艺 （2）酶和细胞的固定化技术 （3）酶分子化学修饰 （4）人工酶的合成 （5）酶反应器、酶传感器 （6）酶的应用等。 含义： 利用细胞，主要是微生物细胞的生命活动而获得所需要的酶的方法。 如：用桔青霉发酵生产磷酸二酯酶；黑曲霉发酵生产淀粉酶；链霉菌发酵生产葡萄糖异构酶等。 特点：微生物种类多，酶品种齐全 繁殖快，生长周期短 培养简便，提高酶产量。 易于基因突变 自20世纪中叶以来，工业用酶制剂的市场得到了蓬勃发展。据统计数据表明： 1981年工业酶制剂生产量约65 000t，产值4亿美元 1985年工业酶制剂约生产75 000 t，产值约6亿美元 进入20世纪90年代后，市场对酶制剂的需求增强，以世界上最大的酶制剂生产商丹麦的Novo Nordisk公司为例： 1993年酶制剂销售为9亿美元； 1998年工业用酶的销售额为15.18亿美元。 国内外酶制剂生产应用差异 1． 规模：国外多公司重组 国内重复建设、效益低 投入： 国外：开发经费高达15%，甚至19%销售额 国内：研究、开发投入不足，占1%销售额 3 开发重点国外：大力研制、开发新酶种和新用途 国内：品种少、剂型少 第二节???酶的发酵生产 酶与细胞固定化 酶和细胞固定化示意图 实例 从猪肉中纯化腺苷酸激酶。 其催化反应为： 纯化步骤：见下图 借助各种物理或化学方法，将酶或细胞固定于水不溶性载体上的过程，称为酶与细胞固定化。 水溶性酶 水不溶性载体 水不溶性酶 （固定化酶） 固定化技术 吸附法 天然酶和固定化酶在应用中的一些比较 1、酶稳定性差，易变性失活 1、稳定性高 2、酶