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酶工程制药第一节 概 述 一、酶的特性 酶是由活细胞产生的具有特殊催化功能的一类蛋白质。其特点： ①催化效率高 ②专一性强 ③反应条件温和 ④催化活性受到调节和控制 1961年按酶所催化的反应类型将酶分成6大类： ① 氧化还原酶类； ② 转移酶类； ③ 水解酶类； ④ 裂合酶类； ⑤ 异构酶类； ⑥ 合成酶（或称连接酶）类。 二、酶工程简介 酶工程是酶学和工程学相互渗透结合发展而形成一门新的技术学科。它是从应用的目的出发研究酶、应用酶的特异性催化功能，并通过工程化将相应原料转化成有用物质的技术。 20世纪20年代初：酶工程名称出现于自然酶制剂在工业上的大规模应用； 1953年，羧肽酶、淀粉糖化酶、胃蛋白酶和核糖核酸酶等用重氮化聚氨基聚苯乙烯树脂进行固定。 1969年，固定化酶技术拆分DL-氨基酸 1971年，第一届国际酶工程会议提出的酶工程的主要内容是：酶的生产、分离纯化、酶的固定化、酶及固定化酶的反应器、酶及固定化酶的应用等。 从现代观点来看，酶工程主要有以下几个方面的研究内容： ①酶的分离、提纯、大批量生产及新酶和酶的应用 开发； ②酶和细胞的固定化及酶反应器的研究 ③酶生产中基因工程技术的应用及遗传修饰酶（突 变酶）的研究； ④酶的分子改造与化学修饰、以及酶的结构与功能 之间关系的研究； ⑤有机相中酶反应的研究； ⑥酶的抑制剂、激活剂的开发及应用研究； ⑦抗体酶、核酸酶的研究； ⑧模拟酶、合成酶及酶分子的人工设计、合成的研 究。 第二节 酶的来源和生产 一、酶的来源 目前工业上应用的酶大多采用微生物发酵法来生产。 二、酶的生产菌 ⒈对菌种的要求：产酶量高；不是致病菌；稳定；廉价；周 期短，易于培养。 ⒉生产菌的来源： ⒊目前常用的产酶微生物： 大肠杆菌(E. col) 、枯草杆菌 、啤酒酵母 第三节 酶和细胞固定化 一、固定化酶的制备 ＊⒈固定化酶的定义(p118) 固定化酶是指限制或固定于特定空 间位置的酶，具体来说，是指经物 理或化学方法处理，使酶变成不易 随水流失即运动受到限制，而又能 发挥催化作用的酶制剂。 ＊⒉ 固定化酶的特点 (p119) 具有生物催化剂的功能，又有固相 催化剂的功能。 ① 可多次使用，稳定性高。 ② 反应后，酶底物产物易分开，产物 中无残留酶，易纯化，产品质量高。 ③ 反应条件易控制。 ④ 酶的利用效率高，单位酶催化的底物量 增加，用酶量减少。 ⑤ 比水溶性酶更适合于多酶反应。 ⒊酶和细胞固定化方法 酶和细胞固定化方法 载体结合法 交联法 包埋法 网格型 微囊型 物理吸附法 离子结合法 共价结合法 热处理（细胞） 酶和细胞固定化模式 ⑴载体结合法 ①物理吸附法 ②离子结合法 ③共价结合法 ⑵交联法 交联法是用双功能或多功能试剂使酶与酶或微生物的细胞与细胞之间交联的固定化方法。（戊二醛） ⑶包埋法 包埋法分为网格型和微囊型两种。 将酶或细胞包埋在高分子凝胶网络中的称为网格型； 将酶或细胞包埋在高分子半透膜中的称为微囊型。 包埋法注意事项：防止高分子聚合造成酶的失活，只适于小分子底物和产物的酶。 网格型中用的高分子有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和光敏树脂等合成高分子和淀粉、明胶、胶原、海藻胶和角叉菜胶等天然高分子。网格型包埋法是固定化细胞中用得最多、最有效的方法。 由包埋法制得的微囊型固定化酶通常为直径几微米到几百微米的球状体，颗粒比网格型要小得多，比较有利于底物与产物的扩散，但是反应条件要求高，制备成本也高。 ⑷选择性热变性法 专用于细胞固定化，是将细胞在适当温度下处理使细胞膜蛋白变性但不使酶变形而使酶固定于细胞内的方法。 ⒋酶和细胞的固定化载体 在酶的固定化过程中所用的水不溶性固体支持物为载体或基质。固定化载体必须符合