【正文】 具有酶的類似性質(zhì)，可以 切割特異性 RNA序列 。這一重大發(fā)現(xiàn)對(duì)于生命的起源和生物進(jìn)化研究；對(duì)于病毒和腫瘤的治療將具有深遠(yuǎn)意義。 第三節(jié) 酶的生產(chǎn)方法和應(yīng)用前景 一 酶的來(lái)源和生產(chǎn) 酶 植物 動(dòng)物 微生物 酶的來(lái)源 動(dòng)植物 粗品酶 純酶 早期酶的生產(chǎn) 分離 純化 木瓜 木瓜 蛋白酶 菠蘿 菠蘿 蛋白酶 例 1 例 2 生產(chǎn)周期長(zhǎng) 來(lái)源有限 地理、氣候 和季節(jié)影響 技術(shù)、經(jīng)濟(jì) 以及倫理 動(dòng) 植 物 原 料 的 特 點(diǎn) 和 不 足 不能滿 足要求 ？ 酶的化學(xué)合成 中國(guó)科學(xué)家 1964年 Gutte和 Merrilield 1969年 胰島素 核糖 核酸酶 化學(xué)合 成法 經(jīng)濟(jì) 試劑 設(shè)備 可行性？ 微生物發(fā)酵法 微生物 酶 ① 微生物種類繁多，制備出 的酶種類齊全，幾乎所有的 酶都能從微生物中得到 ② 微生物繁殖快、生產(chǎn)周期 短、培養(yǎng)簡(jiǎn)便，并可以通過(guò) 控制培養(yǎng)條件來(lái)提高酶的產(chǎn)量 ③ 微生物具有較強(qiáng)的適應(yīng)性和 應(yīng)變能力，可以通過(guò)適應(yīng)、誘 導(dǎo)、誘變以及基因工程等方法 培育出新的產(chǎn)酶高的菌株 優(yōu)點(diǎn) 商品酶的主要生產(chǎn)方法 微生物發(fā)酵法 高產(chǎn) 優(yōu)良 菌株 培養(yǎng) 和 繁殖 代謝 和 積累 分離 和 純化 酶制劑 酶的發(fā)酵生產(chǎn)技術(shù) ? 放線菌 1887年以后， Bucher發(fā)現(xiàn)酶的細(xì)胞外作用現(xiàn)象，從而導(dǎo)致了酶的商品化生產(chǎn)。 ? 霉菌 最初的商品酶制劑主要以動(dòng)植物為原料提取，如從牛胃中提取凝乳酶、從胰臟中提取胰酶、從血液中提取凝血酶、從植物材料中提取淀粉酶等。 之后， Takamine利用霉菌來(lái)生產(chǎn)淀粉酶使得酶制劑工業(yè)取得突破，其方法至今仍被采用 第二次世界大戰(zhàn)以后，隨著微生物培養(yǎng)技術(shù)、發(fā)酵工業(yè)和設(shè)備的漸漸完善，利用微生物來(lái)獲得商品化酶制劑已形成規(guī)模化產(chǎn)業(yè)，并開(kāi)辟了廣闊的市場(chǎng)。 Pilot Biostat UD50 20世紀(jì) 90年代，隨著基因工程的廣泛介入，一些原來(lái)只能由動(dòng)物或植物生產(chǎn)的酶，經(jīng)過(guò)酶基因重組，可以在微生物上表達(dá)。由于在發(fā)酵過(guò)程中很容易對(duì)微生物進(jìn)行控制，因此 “ 基因工程＋發(fā)酵工藝＋先進(jìn)的發(fā)酵設(shè)備 ” 可以算是酶工業(yè)的第三次飛躍。 霉菌 二 酶工程的應(yīng)用 酶可使清潔燃料的夢(mèng)想變?yōu)楝F(xiàn)實(shí) 成功的飼料用酶，如植酸酶可減少向環(huán)境中排放磷 紡織精煉用酶 洗滌劑酶 酶增強(qiáng)牙膏的潔凈能力 使用酶生產(chǎn)沒(méi)有反式脂肪酸的食用油和奶油 提高啤酒質(zhì)量 酶替代面包中的乳化劑、改善面包質(zhì)量、 延長(zhǎng)保鮮期 改善面條的咬勁，增白、增亮、護(hù)色，提高面條的耐煮性并降低黏度等 烘焙工業(yè)用酶 用酶處理皮革可減少化學(xué)品的使用 促進(jìn)草皮生長(zhǎng)的產(chǎn)品 酶與人類的生活 酶工程的應(yīng)用 酶 專一性強(qiáng) 反應(yīng)條件溫和 催化效率高 工藝簡(jiǎn)單 生產(chǎn)成本較低 環(huán)境污染小 可生產(chǎn)出化 學(xué)法無(wú)法生 產(chǎn)的產(chǎn)品 工業(yè) 農(nóng)業(yè) 環(huán)保 醫(yī)藥 食品 紡織 酶催化的優(yōu)點(diǎn) 應(yīng)用范圍 酶工程的應(yīng)用 α淀粉酶 葡萄糖 淀粉酶 纖維素酶 果膠酶 脂肪酶 枯草桿菌等 根霉、 黑曲霉等 綠色木霉等 木質(zhì)殼霉等 黑曲霉等 織物退漿、液化淀粉等 制造葡萄糖，發(fā)酵工業(yè)糖化劑 飼料添加劑，水解纖維素制糖 果汁澄清、果實(shí)榨汁等 消化劑、油脂加工、催化等 水解酶 來(lái)源 用途 酶工程應(yīng)用例子 果葡糖漿的生產(chǎn) 42%果糖 果葡糖漿 （高果糖漿） 58%葡萄糖 目前產(chǎn)量在700萬(wàn)噸以上 酶工程應(yīng)用例子 淀粉乳 （ 35~40% 固形物） 液化糖液 α淀粉酶 糖化液 糖化酶 精制糖液 濃縮糖液 果葡糖漿 脫色 濃縮 葡萄糖異構(gòu)酶 果葡糖漿的生產(chǎn)也是酶工程在工業(yè)生產(chǎn)中最成功、規(guī)模最大的應(yīng)用 脫色、 離子 交換凈化 濃縮 酶工程應(yīng)用例子 5’復(fù)合單核苷酸 核糖核酸 (RNA) 腺苷、胞苷、尿苷和 鳥(niǎo)苷的單磷酸化合物 5’磷酸二酯酶 治療 5’復(fù)合單核苷酸白血球下降、血小板減少及肝功能失調(diào)等疾病 固定化酶法生產(chǎn) 5’復(fù)合單核苷酸 酶工程應(yīng)用例子 RNA溶液 轉(zhuǎn)化液 濃縮液 固定化 5’ 磷酸二酯酶 吸附柱 濃縮液 5’復(fù)合單核 苷酸注射液 717樹(shù)脂 洗脫、 濃縮 過(guò)濾除菌、 灌封、滅菌 活性炭過(guò)濾 配料 濃縮 酶工程應(yīng)用例子 固定化酶法生產(chǎn) L氨基酸 L氨基酸 醫(yī)藥 增味劑 畜禽的飼料 制造人造纖 維、塑料等 L氨基酸的應(yīng)用范圍 酶工程應(yīng)用例子 L氨基酸 直接 提取 發(fā)酵法 化學(xué)合成法 外消旋氨基酸 化學(xué)法 物理化學(xué)法 酶法 拆分 酶法最為有效，能夠生產(chǎn)純度較高的L氨基酸 酶工程應(yīng)用例子 酶法拆分 DL氨基酸生產(chǎn) L氨基酸 R— CH— COOH NHCOR’ H2O R— CH— COOH NHCOR’ R— CH— COOH NH2 N酰化 DL氨基酸 L氨基酸 N?；?D氨基酸 消旋酶 氨基?；? 1969年首次連續(xù)化拆分酰化 DL氨基酸 酶工程應(yīng)用例子 診斷和治療疾病 診斷 乳酸脫氫酶 碳酸酐酶 谷草轉(zhuǎn)氨酶 淀粉酶 診斷癌癥、肝病、心肌梗死 壞血病、貧血等 肝炎、心肌梗死等 胰腺炎等 酶 可診斷相關(guān)疾病 酶工程應(yīng)用例子 診斷和治療疾病 治療 淀粉酶 蛋白酶 溶菌酶 尿激酶 消化不良、食欲不振等 消化不良、食欲不振等 手術(shù)性出血、咯血、鼻出血等 心肌梗死等 酶 可治療相關(guān)疾病 酶工程應(yīng)用例子 半合成抗生素的生產(chǎn) 青霉素 頭孢霉素 6氨基青霉烷酸 （ 6APA） 7氨基青霉烷酸 （ 7APA） 新型青霉素 新型頭 孢霉素 幾十種半合成青霉素或頭孢霉素 酶工程應(yīng)用例子 生物傳感器 用生物活 性物質(zhì)做 敏感器件 配以適當(dāng) 的換能器 生 物 傳 感 器 酶?jìng)鞲衅? 微生物傳感器 免疫傳感器 組織傳感器 場(chǎng)效應(yīng)晶體管 生物傳感器 發(fā)展非常迅速 問(wèn)世最早、成熟度最高的一類生物傳感器 酶工程應(yīng)用例子 利用酶的催化作用， 在常溫、常壓下將 糖類、醇類、有機(jī) 酸、氨基酸等生物 分子氧化或分解， 然后通過(guò)測(cè)定與反 應(yīng)有關(guān)的物質(zhì)濃度 酶?jìng)? 感器 推出相應(yīng) 的生物物 質(zhì)濃度 間接型傳感器 酶工程應(yīng)用例子 葡萄糖傳感器 最為成熟的傳感器 酶?jìng)鞲衅? 研制成功的酶?jìng)鞲衅鞔蠹s有幾十種 葡萄糖氧化酶 氧電極測(cè)定氧濃度的變化 葡萄糖的濃度 酶工程應(yīng)用例子 光學(xué)活性化合物 （手性藥物）的制備 酶催化光學(xué)活性 物質(zhì)的合成和拆分 合成：將有潛在手性的化合物和前體通過(guò)酶 催化反應(yīng)轉(zhuǎn)化為單一對(duì)映體的光學(xué)活性物質(zhì) 拆分是利用酶能催化外消旋化合物的不對(duì) 稱水解或其逆反應(yīng)，從而將對(duì)映體分開(kāi) 難題 高對(duì)映體選擇性、副反應(yīng)少、產(chǎn)物光學(xué)純度和收得率高 普萘洛爾、還氧丙醇、布洛芬等手性藥物的拆分 作業(yè)題： 名詞：酶 (enzyme)、 酶工程 (enzyme engineering)、 固定化酶 (immobilized enzyme)、 酶活力單位、酶的比活力 什么是酶的專一性？ 簡(jiǎn)述酶的分類和命名規(guī)則。 簡(jiǎn)述酶活力測(cè)定的步驟。 簡(jiǎn)述固定化酶的活力測(cè)定方法有哪些？ 酶的生產(chǎn)方法有哪些？ 酶工程的研究?jī)?nèi)容有哪些？