[生物学]现代酶工程-1.ppt

酶工程Enzyme Engineering 第一章 绪 论 第一章 绪 论 第一节 酶的基本概念 第二节 酶工程发展概况 第三节 酶的生产方法和应用 第一节 酶的基本概念 一、人们对酶的认识和酶的 生物学意义 二、酶的催化特性 三、酶的分类与命名 四、酶活力的测定 一、人类对酶的认识及其生物学意义 人们对酶的认识最早起源于酿酒、造酱、制饴和治病等生产与生活实践 中国 我们的祖先在几千年以前就已经开始利用酶： ——夏禹时代，人们就会酿酒； ——“周礼”上也已有造酱、制饴的记载； ——春秋战国时期，已采用曲治疗消化 不良等疾病的案例。 当然，在那个时代，我们祖先对酶还是缺乏认识。 西方 随着人们对酿酒发酵过程研究的深入，从19世纪起对酶的认识也逐渐深入。 ——1810年Jaseph-Lussac发现： 酵母可将糖转化为酒精 酶的现代史可以追溯到1833年 1833年,佩恩(Payen)和帕索兹(Persoz)首先发现酶； 1833年,他们在Annales de Chemie et de Physique期刊发表文章 文章中,法国化学家Anselme Payen和Jean-Franois Persoz描述了从大麦的麦芽中分离淀粉酶多聚体的过程，并将之命名为淀粉酶。和麦芽一样，该产物将糊化淀粉转变成糖，主要是麦芽糖。 1835年瑞典的J?ns Jacob Berzelius 首次证明了用麦芽提取物可以比硫酸更有效地降解淀粉，并将这一过程称为催化。 1836年德国生理学家Theodor Schwann 在研究消化过程时，分离出一种在胃内消化蛋白的物质，将它命名为胃蛋白酶。这是第一个从动物组织中提取到的酶。 　　在对酶的认识上还存在着一段长达60年关于酵母的争论 1839年，德国化学家Jutus von Liebig建立了一个模型来阐述酵母在发酵过程中的作用。他把在发酵混合液中的酵母看作一个能产生震荡的分解物质： 蔗糖原子经过重排，变为酒精和二氧化碳。 Liebig首次认为发酵现象是由于酵母细胞中含有发酵酶，是发酵酶催化糖发酵产生酒精。 但由于当时科学和技术的限制，他未能从酵母细胞中制备出可催化发酵的无细胞酶制品。 而到1858年，法国化学及生物学家Louis Pasteur用一系列文章证明发酵仅在活体细胞状态下才会发生—— 即是与生命相关的现象 Louis Pasteur视 其为一种生理活动。 对酵母在发酵过程中作用机理的分歧，引发了Liebig和Pasteur之间的激烈争论。 直到Liebig和Pasteur先后于1873年和1895年去世，争论仍未结束。 1897年，德国化学家Eduard Büchner 和 Hans Büchner（常称Büchner 兄弟）发现一种离体酵母提取物可以使酒精发酵，即酵母细胞产生一种酶，这种酶引起发酵。 证明离体酵母提取物可以象活体酵母细胞一样将葡萄糖转变为酒精和二氧化碳。换句话说，这一转变并不依赖于酵母细胞，而是依赖于无生命的酶。 Buecher兄弟结果的意义 ——从实验上说明了发酵与细　　　胞的活力无关 ——表明了酶能够以溶解的、　　　有活性的状态从破碎的细　　　胞中分离出来， ——推动了酶的分离以及对酶 的理化性质的进一步探讨 和研究 ——促进了各种与生命活动过 程有关的酶系统的深入研 究 至此，Liebig和Pasteur之间的争论就最终得到解决。 Büchner兄弟也由此奠定了现代生物化学的基石。 从此时开始，人类对具有生物催化的酶有了一个较为清晰的认识 1876年，William Kuhne提议用新的术语--酶（enzyme）来表示未统一名称的已知的各种酵素。如从活体组织中提取的酵素等。 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 此外还有一些划时代的事件： 1913年， Leonor Michaelis和Maud Menten提出了描述酶反应速率和底物浓度之间关系的动力学模型； 1926年，Sumner第一次从刀豆中提出脲酶结晶，并证明酶具有蛋白质性质