酶工程緒論ppt課件-文庫吧資料
2025-04-19 22:59本頁面
【正文】 （三）溫度對反應速度的影響 ?最適溫度 (optimum temperature)： 酶促反應速度最快時的環(huán)境溫度。 脲酶 ： H2N— C— NH2 + H2O O 2NH3 + CO2 退出 （三） 酶促反應的條件溫和 近中性、常溫、常壓、含水 退出 （一）底物濃度的影響 影響酶催化作用的因素 Ｖ Vmax[S] Km + [S] ＝ ── [S]： 底物濃度 V： 不同 [S]時的反應速度 Vmax： 最大反應速度 (maximum velocity) Ｋ m： 米氏常數(shù) (Michaelis constant) [S] V Vmax 退出 （二）酶濃度對反應速度的影響 ? 當 [S]＞＞ [E]， 酶可被底物飽和的情況下 ，反應速度與酶濃度成正比 。 退出 酶作用的專一性 結構專一性 立體異構專一性 族（基團）專一性 絕對專一性 退出 族專一性：可作用于一類或一些結構很相似的底物。 ? 相對特異性 (relative specificity)： 作用于一類化合物或一種化學鍵。 2H2O2 2H2O + O2 1mol過氧化氫酶 5 106molH2O2 1mol離子鐵 6 104molH2O2 退出 活化能：底物分子從初態(tài)轉變到活化態(tài)所需的能量。 退出 生物催化發(fā)展的主要推動力 新產(chǎn)品需求 (社會壓力 ) 健康：醫(yī)藥、檢測 日用品：洗滌用品、乳品、生物可降解塑料 環(huán)境 (法律法規(guī)壓力 ) －綠色化學、能源、溫室效應 新發(fā)現(xiàn)或基礎研究 (技術壓力） －基因工程 /定點突變 /定向進化、代謝工程、組合化學 得益 /成本降低 (商業(yè)壓力 ) 生物分離 退出 The Biocatalysis Cycle 退出 生物催化劑工程的目標 ? 開發(fā)生物催化劑：催化性能更好、更快，成本更低 ? 開發(fā)生物催化劑工具盒：催化反應更廣泛，功能更多樣 ? 改善性能 : 穩(wěn)定性 , 活性，溶劑兼容性 ? 開發(fā)分子模型 : 新酶的快速重新設計 ? 創(chuàng)造新技術 : 用于新生物催化劑的開發(fā) 退出 生物催化劑發(fā)展的工業(yè)展望 Competitive Imperative Current Chemical Varieties Current Biocatalysts Biocatalyst of the Future Speed to Market 25 years 10 years 23 years Cost to Manufacture $110/kg $10100/kg $13/kg Range of Products Broad Narrow Broad 退出 生物催化劑工程技術瓶頸 ? 對生物催化劑作用機理缺乏深入的認識 ? 對次級代謝產(chǎn)物代謝途徑（包括途徑間相互關系）缺乏理解 ? 細胞工程化的方法十分有限（即代謝工程） ? 生產(chǎn)酶和輔因子的成本過高 退出 生物催化劑的發(fā)現(xiàn) 微生物 ? 可培養(yǎng)微生物酶資源的開發(fā)利用 ? 不可培養(yǎng)微生物酶資源的開發(fā)利用 基因 ? 已知基因的克隆 ? 未知基因的克隆 退出 當前生物催化的研究熱點 ? 新酶或已有酶的新功能的開發(fā) ? 根據(jù)已有底物開發(fā)新的酶反應 ? 利用突變或定向進化技術改善生物催化劑性能 ? 利用重組 DNA技術大規(guī)模生產(chǎn)生物催化劑 ? 利用有機溶劑或共溶劑開發(fā)新的反應體系 ? 體內(nèi)或體外合成的多酶體系 ? 克服底物和產(chǎn)物抑制 ? 精細化工品或醫(yī)藥合成技術的放大 ? 輔因子再生 ? 生物催化劑的修飾 ? 生物催化劑的固定化 退出 生物催化劑高效生產(chǎn)與 催化功能研究 ? 強化微生物細胞培養(yǎng)與發(fā)酵的調(diào)控措施，研究酶的誘導策略 ? 實現(xiàn)生物催化劑的自主和規(guī)模生產(chǎn) ? 分析生物催化劑所催化的特定基團 開辟全新的生物催化反應 退出 酶的基本特性 酶的活性中心 (active center) 又稱活性部位 (active site)，具有特定空間結構的區(qū)域，能與底物特異結合并將底物轉化為產(chǎn)物。 退出 趨勢判斷和需求分析 ? 目前生物催化技術已成為各公司爭奪的目標并且已成為一些公司謀求發(fā)展和提升地位的工具 。 退出 生物催化 化學工業(yè) 發(fā)酵工業(yè) 輕工業(yè) 采礦 醫(yī)藥 食品 能源 材料 生物安全 環(huán)境 生物催化是工業(yè)生物技術的核心技術 退出 退出 以生物催化法合成的主要產(chǎn)品 產(chǎn)品名稱 產(chǎn)量 丙烯酰胺 10萬噸 /年 聚乳酸 /年 阿斯巴甜 2萬噸 /年 生物柴油與汽油 1000萬噸 /年 抗菌素中間體 6－ APA /年 6氨基青霉烷酸 退出 趨勢判斷和需求分析 ? 生物催化劑在精細化學品市場中呈現(xiàn)強勁的增長勢頭。 生物轉化（ Biotransformation) 外源化學物在機體內(nèi)經(jīng)多種酶催化的代謝轉化。在世界科技和經(jīng)濟的發(fā)展中起重要作用。酶的定向進化技術已經(jīng)成為酶工程研究的熱點。 退出 ? 隨著易錯 PCR（ errorprone PCR）技術、DNA重排（ DNA shuffling）技術、基因家族重排（ gene family shuffling）技術等體外基因隨機突變技術以及各種高通量篩選（ highthroughout screening）技術的發(fā)展，酶定向進化（ enzyme directed evolution）技術已經(jīng)發(fā)展成為改進酶催化特性的強有力手段。此后，有機介質(zhì)中酶的催化作用的研究迅速發(fā)展。 ? 1986年，我國學者郭勇等采用固定化原生質(zhì)體生產(chǎn)堿性磷酸酶、葡萄糖氧化酶、谷氨酸脫氫酶等的研究相繼成功，為胞內(nèi)酶的連續(xù)生產(chǎn)開辟新途徑。1978年，日本的鈴木等用固定化細胞生產(chǎn) α淀粉酶研究成功。 ? 固定化酶的研究始于 1910年 ,正式研究于 20世紀60年代 ,70年代已在全世界普遍開展 。 1969年，日本的干畑（ ti225。由于酶具有專一性強、催化效率高、作用條件溫和等顯著的特點，在醫(yī)學、食品、輕工、能源、環(huán)保和科研等領域廣泛應用。 退出 ? 20世紀 80年代迅速發(fā)展起來的動植物細胞培養(yǎng)技術，繼微生物發(fā)酵生產(chǎn)酶之后，已成為酶生產(chǎn)的又一種途徑。 退出 ? 1949年，日本開始采用微生物液體深層培養(yǎng)方法進
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