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Enzyme Engineering酶工程制药 第一章 绪论 第一节 生物催化 第二节 酶工程的研究内容 第三节 国内外酶制剂工业概况 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。 核心目标：大规模利用生物体系（如细胞或酶）作为催化剂实现物质转化。 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 生物催化剂工程的目标 开发生物催化剂：催化性能更好、更快，成本更低，催化反应更广泛，功能更多样 改善性能: 稳定性, 活性，溶剂兼容性 开发分子模型: 新酶的快速重新设计 创造新技术: 用于新生物催化剂的开发 生物催化剂工程技术瓶颈 对生物催化剂作用机理缺乏深入的认识 对次级代谢产物代谢途径（包括途径间相互关系）缺乏理解 细胞工程化的方法十分有限（即代谢工程） 生产酶和辅因子的成本过高 第二节 研究内容 一．概念： 二．酶学研究简史 三．研究内容 一． 概念： 酶工程（ Enzyme Engineering） 从应用目的出发研究酶，在一定的生物反应装置中利用酶的催化性质，将相应原料转化成有用的物质，是酶学和工程学相互渗透结合形成的一门新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的边缘科学。 二. 酶学研究简史 1878 德国的Kuhne 定义Enzyme 原意为在酵母中 1926 美国的Sumner从刀豆中得到脲酶结晶（1947年诺贝尔奖） 1970 美国的Smith 发现限制性内切酶（1979年诺贝尔奖） 1969 日本固定化氨基酰化酶，第一次将固定化酶成功地应用于工业生产——酶工程诞生 1986 美国 核酶发现获得诺贝尔奖 三． 研究内容 （一）化学酶工程 （二）生物酶工程 （一）化学酶工程 1 自然酶的开发 2 酶的化学修饰 3 酶的固定化 4 人工合成酶的研究 （二）生物酶工程 1 酶基因的克隆表达 2 酶的遗传修饰 3 酶的遗传设计 第三节：国内外酶制剂工业概况 一． 国内外酶制剂生产和应用现状 二． 国内外酶制剂生产应用差异 三． 我国酶制剂工业的若干对策建议 一. 国内外酶制剂生产和应用现状 1、世界三大酶制剂公司 Novo Nordisk （丹麦） Genencor International(美国） Cultor(芬兰） 三大公司销售额占世界总额的70% 二 . 我国酶工业发展阶段 1、1965 无锡酶制剂厂—— 淀粉酶 2、1979 糖化酶 3、碱性蛋白酶 4、中性蛋白酶 5、1993 耐高温淀粉酶 6、1998 国外大公司纷纷入驻1999年投产 国内酶制剂销售额比例 三. 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 2. 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 三．我国酶制剂工业的若干对策建议 1．走集约化、规模化经营 2． 加大科研投入 3． 发展具有自己知识产权的新技术 4 . 调整产品结构、大力开发新品种 第二章 微生物发酵产酶 利用微生物生产酶制剂的优点： 1、微生物种类繁多，酶的品种齐全。 2、微生物生长繁殖快，生产周期短、产量高。 3、培养方法简单，原料来源丰富，价格低廉， 经济效益高，并可以通过控制培养条件来提 高酶的产量。 4、微生物具有较强的适应力和应变能力，可以 通过各种遗传变异的手段，培育出新的高产 菌株。 酶生物合成过程 1、中心法则-Central Dogma 复制：亲代DNA或RNA在一系列酶的作用下，生成与亲代相同的子代DNA或RNA的过程。 转录：以DNA为模板，按照碱基配对原则将其所含的遗传信息传给RNA，形成一条与DNA链互补的RNA的过程。 翻译：亦叫转译，以mRNA为模板，将mRNA的密码解读成蛋白质的AA顺序的过程。 逆转录：以RNA为模板，在逆转录酶的作用下，生成DNA的过程。 2、RNA的生物合成(转录)- Transcription 转录过程 起始位点的识别 转录起始 链的延伸 转录终止 转录后加工 3、蛋白质的合成(翻译)-Translation