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第一章 绪论（2 学时） 主讲人：郑宝东 曾绍校 张宁宁 福建农林大学食品科学学院 E-mail: zbdfst@163.com znnfst@163.com 主 要 内 容 什么是酶？ 酶是生物体产生的一类具有生物催化活性的生物大分子。 1 酶学研究简史 酶的研究处于生物学和化学的衔接点，是一门内容广泛、发展迅速的科学。它的分支遍及很多领域，并与许多学科紧密联系，特别同生物化学、物理化学、微生物学、遗传学、植物学、农学、药理学、毒理学、生理学、医学以及生物工程的关系更为密切。由于酶独特的催化功能，近年来已在食品、轻工、化工、医药、环保、能源和科学研究等各个领域得以广泛应用。 1.1 酶的早期研究 酶的应用首先是从食品生产开始的。 日用而不自知。 4000多年前，人们就已经在酿酒、制饴、制酱等过程中不自觉地利用了酶的催化作用。 西方各国在17世纪也有了关于酶的记载。 然而，人们真正认识酶的存在和作用，是从19世纪开始的。1833年法国化学家Payen和Persoz从麦芽汁提取物中首次发现了淀粉酶，他们将这种由酒精沉淀后得到的可使淀粉水解成可溶性糖的物质命名为淀粉糖化酵素，并指出了它的热不稳定性，初步触及了酶的一些本质问题。 到19世纪中期，科学家们已陆续发现了胃蛋白酶、多酚氧化酶、过氧化物酶和转化酶等。 1855年，Schoenbein在植物体内发现了过氧化物酶，由此解决了愈创树脂变色的难题。随后在1856年，Schoenbein又在蘑菇中发现了另外一种酶——多酚氧化酶，能够在氧存在的条件下催化反应生成有色氧化物。 另外，在这个时期，许多科学家发现酶的催化作用与酵母在发酵期间的作用相似，因而微生物学家巴斯德（Pasteur）和化学家李比希（Liebig）提出了两种不同观点。 巴斯德主张：发酵和活细胞有关，酒精发酵是酵母细胞生活的结果。 1897年，布希纳两兄弟(Eduard Buchner Hans Buchner)成功的从酵母细胞分离出具有发酵作用的物质，能使糖发酵。他们当时的兴趣是制备用于治疗疾病的酵母无细胞提取物，这些提取物的保存必须不加防腐剂，例如不能加酚。于是他们决定试用蔗搪，这是在烹调化学中常用的防腐剂。他们得到了惊人的结果:酵母汁液迅速将蔗糖发酵产生了酒精。 这说明巴斯德和李比希的两种观点实质上是一致的。生物化学就是在解决发酵本质的著名论战中产生的。 Enzyme的词源 而“酶”（Enzyme）的概念，是由德国科学家Kuhne在1878年首先提出用以表示未统一名称的已知的各种酵素。这个词（enzyme）本身的意思是“在酵母中”，起源于希腊语，其中en表示“在之内，zyme 表示酵母或酵素。 1.2 酶催化的专一性 在大量实验研究的基础上，Fischer于1894年提出了“锁和钥匙”模型，成功解释了酶的催化反应机制。 1.3 酶学的理论研究 20世纪初期，定量描述酶作用的方法得到了很大发展。1902年Henri和Brown各自独立地提出了以下观点：在固定酶浓度的条件下，逐步增加底物浓度而得到的反应速度—底物浓度的饱和类型曲线是由于形成酶—底物中间络合物的结果。 1913年，Michaelis和Menten提出中间产物学说，推导出酶促反应动力学方程，即著名的米氏方程，定量地描述酶的上述性质： V=Vmax[S]/Km+[S] 而20世纪50年代起酶学理论方面的研究也十分活跃，在蛋白质（或酶）的生物合成理论方面获得了许多突破性进展。1955年，Sanger等报道了胰岛素中氨基酸排列的次序以及荷尔蒙的分子量为6000，这是在测定蛋白质一级结构上的第一次突破。1957年Kornberg等人发现DNA聚合酶并进行DNA复制的系列研究。 20世纪50年代开始，由于分子生物学和生物化学的发展，对生物细胞核中存在的脱氧核糖核酸（DNA）的结构与功能有了比较清晰的阐述。70年代初实现了DNA重组技术或称克隆技术，极大地推动着食品科学与工程的发展，也促使酶学研究进入新的发展阶段。 另外，近20年来的研究发现，除蛋白质以外，核糖核酸（RNA）也有催化活性。例如，1982年Cech等人在四膜虫的RNA分子中发现一个具有自身切接功能的片段，称之为“内含子”，它可以从前体RNA中特异地把与它本身相同的片段（413个核苷酸）切下来，然后把剩余的RNA部分重新接起来。切下的片段环化成为具有催化活性的RNA，称之为核酸类酶或催化活性RNA。这个结果使酶的传统概念受到了挑战，提出酶并不一定是蛋白质的问题。 1.4 酶的纯化和固定化 酶的纯化在1920年后取得了重大的突破。1926年美国人Sumne