蛋白质与酶工程绪论演示文稿.pptVIP

1）酶的发现及相关研究 （1）1684年，比利时医生Helment提出“酵素” 概念,指引 起酿酒过程中物质变化的因素 （2）1777年，意大利科学家 Spallanzani 的山鹰实验 （3）1822年，美外科医生Beaumont 研究食物在胃里的消化 （4）1836年，德国科学家施旺获得胃蛋白酶 （5）1878年，德国科学家库尼（K?hne）提出 “enzyme”—希腊文的“in yeast” （6）1897年，德国巴克纳（Buchner）证明发酵是酶作用的化学本质以及酶的细胞外作用现象，奠定了酶的商品化生产的基础 当前62页，总共84页。 1822年 18岁的加拿大人圣马丁因枪支走火不幸将肚子打了个小孔，经外科医生博蒙特（William Beaumont）给他包扎冶疗，在胃部和体表之间遗留下一个永久性的瘘管。 博蒙特突发奇想，何不用圣马丁的胃当实验室，观察食物的消化情况？征得圣马丁的同意，他让圣马丁住在家中，通过胃瘘吸取胃液做试验。 经过11年的观察，博蒙特公布了他的实验结果：“胃液是一种最普通的天然溶剂，它能溶解各种食物，即使是坚硬的骨头也经不住溶解；并且，胃液对食物的作用纯粹是一个化学过程。 随后，人们又经过一系列的化学实验，终于发现黄色胃液的化学成分中最精华的成分是胃蛋白酶（施旺，1836）。从此，生物体内最重要的蛋白质——酶开始登上了历史舞台 当前63页，总共84页。 （7）1926年美国的萨姆那（Sumner）从刀豆中得到脲酶结晶，首次提出酶的蛋白质本质 （8）1963年测定第一个牛胰RNaseA序列（124aa） （9）1965年揭示卵清溶菌酶的三维结构（129aa） （10）1970 美国Smith 发现限制性内切酶 （11）核酶的发现，改变了有关酶的概念 **1982年，Cech等人发现四膜虫细胞的26S rRNA前体具有自我剪接功能，将这种具有催化活性的天然RNA称为核酶—Ribozyme **1983年，Altman等人发现RNaseP的RNA组分具有加工tRNA前体的催化功能；而RNaseP中的蛋白组分则没有催化功能，只起稳定构象的作用（美国T.Cech和Altman于1989年共获诺贝尔化学奖） 当前64页，总共84页。 （1）酶工程的雏形 最原始的酶工程要追溯到游牧时代，是人们对酶的“无意识”应用：通过happy accident，发现并利用动物的胃液来凝固牛乳（凝乳酶）制奶酪，以便于贮存 人类在4000多年前就已掌握的酿酒和制酱技术，也是酶作用的结果 春秋战国时期已知用麴(曲)治疗消化不良 2）酶工程及酶工业的发展 当前65页，总共84页。 （1）1894年日本的高峰让吉从米曲霉中制备得到淀粉酶，用作消化剂，开创了近代酶的生产和应用先例。 在开发使用酶的早期，商品酶制剂主要以动植物为原料来提取，包括： 从猪的胰脏中取得胰蛋白酶来软化皮革 从木瓜的汁液中取得木瓜蛋白酶来防止啤酒混浊 用大麦麦芽的多种酶来酿造啤酒 从牛胃中提取凝乳酶 从血液中提取凝血酶 从植物材料中提取淀粉酶等 由于受到原料来源和分离纯化技术的限制，难于进行大规模的工业化生产 （2）酶工程的形成 当前66页，总共84页。 （2）自1945年，随着微生物培养技术、发酵工业和设备的渐渐完善，利用微生物来获得商品化酶制剂已形成规模化产业，所能够制备的酶制剂品种愈来愈多，并开辟了广阔的市场 迄今，以微生物为酶制剂来源仍占据酶工程的半壁江山。 （3）1960年，法国的雅各（Jacob）和莫诺德（Monod）提出操纵子学说，阐明了酶生物合成的调节机制，为酶的生物合成调节提供了理论依据，推动了酶发酵生产技术。 当前67页，总共84页。 （4）20世纪50年代后，由于酶制剂生产技术的发展，酶的应用也越来越广泛，包括: 食品加工 制革工业 纺织工业 医疗卫生 能源开发 环境工程 氨基酸、有机酸和半合成抗生素的合成工业 当前68页，总共84页。 优点： 1、不溶于水，易于与产物分离 2、可反复使用 3、可连续化生产 4、稳定性好 缺点： 1、固定化过程中酶易失活 2、需要纯化的酶 5）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 当前69页，总共84页。 （6）20世纪80年代迅速发展的动植物细胞培养技术，也为酶的生产提供了一条新途径---将其在人工控制的生物反应器中进行培养，通过细胞的生命活动，得到人们所需的各种产物，包括各种酶 通过植物细胞培养获得SOD,木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶、过氧化物酶、糖