CHAP1-酶工程基础PPT课件

和 酶
1876年
酶--源于希腊语，意为"在酵母中"
工 程
1883年
食物中蛋白质的测定
概 1894年
加酶食品的第一次商业化生产
述
1894-1913年 科学家建立“钥匙-锁理论”
1908-1913年 在皮革软化过程中酶取代粪便
1914年
第一次生产出浓缩洗衣皂
1926年
科学家发现酶是蛋白质
.
19
1941-1943年 生产胰岛素和胰蛋白酶的新方法
来源
用途
胰脏、麦芽、微生物 胰脏、胃、植物、微生物
胰脏、微生物 霉菌 蛋清、细菌 人尿 链球菌 蜡状芽孢杆菌 大肠杆菌 微生物，植物，动物 动物，蛇，细菌，酵母等 细菌 微生物 细菌 蚯蚓 胰脏 胰脏 牛肾
治疗消化不良，食欲不振
治疗消化不良，食欲不振，消炎，消肿，除去坏死 组织，促进创伤愈合，降低血压
溶血栓
治疗动脉硬化，降血脂
抗感染，祛痰，治肝癌 治疗痛风
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天冬酰胺酶→治疗白血病
L-门冬酰胺
L
天冬酰胺酶 水解
L-门冬氨酸+NH3
• 天冬酰胺酶能将血清中的门冬酰胺水解，而门冬酰胺 是细胞合成蛋白质及增殖生长所必需的氨基酸；
• 正常细胞有自身合成门冬酰胺的功能，而急性白血病 等肿瘤细胞则无此功能，因而当外来天冬酰胺酶使门 冬酰胺急剧缺失时，肿瘤细胞因既不能从血中取得足 够门冬酰胺，亦不能自身合成，使其蛋白质合成受阻， 增殖受抑制，细胞大量死亡。
成不足，出现皮肤“白化病”。
.
5
酶催化的生物化学反应，称为酶促反应 （ Enzymatic reaction ）
在酶的催化下发生化学变化的物质，称 为底物（ substrate ）
.
7
（二）酶在生命体内的重要性
第 一
1、催化生物代谢过程中的各种生化反应，
节 酶
以维持正常的生命活动。
和 酶
2、核酸合成、复制要靠酶；出了差错，要
工
程 概
• 链激酶、尿激酶、纳豆激酶等→清除血凝块
述
（2）基因工程用酶：内切酶、连接酶、
TaqDNA聚合酶、逆转录酶等。
.
10
.
11
酶名
淀粉酶 蛋白酶
脂肪酶 纤维素酶 溶菌酶 尿激酶 链激酶 青霉素酶 L-天冬酰胺酶 超氧化物歧化酶 凝血酶 胶原酶 右旋糖酐酶 胆碱酯酶 溶纤酶 弹性蛋白酶 核糖核酸酶 尿酸酶
第 一
根据研究和解决问题的手段不同分为：
节
酶 和
（1）化学酶工程：指天然酶、化学修饰酶、
第一章 酶工程基础
.
1
第一章 酶工程基础
第一节 酶和酶工程概述 第二节 酶的分类、命名、组成、结构特点和
作用机制 第三节 酶的催化特点和影响因素 第四节 酶活力的测定 第五节 酶动力学和抑制作用
.
2
第
第一节 酶和酶工程概述
一
节
酶 和
一、酶及酶工程研究的意义
酶
工 程
二、酶学研究简史
概
述
三、酶工程
.
工 程 概
CDC42酶和RhoA酶。
述
• 功能：对神经纤维的生长导向作出精细的
调节，对疼痛和止痛起调节作用。
.
18
二、酶学研究简史
公元前800年 烹调方法中已使用来自微生物的酶
1833-1835年 淀粉的第一次酶解
第 一
1836年
发现消化酶--胃蛋白酶
节 酶
1839-1897年 60年关于酵母的争论
酶 工
工程手段将相应原料转化成有用物质并应用于
程
概 社会生活的一门科学技术。
述
• 是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机
结合而产生的交叉科学技术，是生物工程的主
要内容之一。
.
22
第 （二）酶工程的研究内容
一
节
酶
酶的生产
和
酶 工 程
酶的改造
概
述
酶的应用
天然酶在开发应用方免受到限制
.
23
（三）酶工程的分类
三维结构模型
概 述
1996年 1997年
生物多样性网络 利用分子筛选技术发现新的微生物
1998年
基因混组
1999年
生态克隆表达
2000年
Fusarium venenatum作为新的工程用菌
.
21
三、酶工程
（一）酶工程的概念
第
一 节
• 是将酶、细胞或细胞器等置于特定的生物反应
酶 和
装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助
14
2、以酶为研究对象
第
一
节 （1）测定肝癌
酶
和 酶
A、开始：甲胎蛋白（AFP）
工 程
B、 现在：“岩藻糖苷酶”（AFU）
概ຫໍສະໝຸດ Baidu
述
（2）神经细胞内的酶
.
15
神经细胞内的酶
第 一 节
• 2005年3月，中科院上海科学研究院的袁
酶 小兵博士等，在《自然》杂志上发表原创
和 酶
工作，首次发现神经细胞内有二种酶：
工 程
靠修复酶进行纠正。
概
述 3、蛋白质合成，一旦错误氨基酸掺入，就
要有专门的酶去识别、切除、再合成。
.
8
第 （三）酶的研究
一 节
酶 和
1、以酶为工具的研究
酶
工 程 概
2、以酶为研究对象
述
.
9
1、以酶为工具的研究
第 一
（1）用酶来治疗疾病
节 酶
• 天冬酰胺酶→治疗白血病
和 酶
• 多酶片(蛋白酶、脂肪酶、淀粉酶等)→助消化
1953-1958年 Watson 和 Crick发现DNA是双螺旋结构
1963年
碱性蛋白酶--洗涤剂用酶的突破
第 1967年
微生物筛选
一 节
1965-1974年 淀粉工业的重大突破
酶 1984-1986年 第一个由基因修饰的微生物生产的酶
和 酶
1992年
建立用于酶工业生产的克隆表达
工 程
1995年
3
一、酶及酶工程研究的意义
第 一
（一）酶的概念
节
酶
和 酶
酶是由细胞产生的具有催化功能的蛋
工 程
白质（或核酸），亦称生物催化剂。
概
述
.
4
第 如：苯丙酮尿症(PKU)
一
节 酶
• 患儿的苯丙氨酸羟化酶先天缺失，不能将
和 酶
苯丙氨酸转化为酪氨酸，苯丙氨酸在血液
工 程
中累积，使大脑发育受到影响；
概
述 • 同时由于酪氨酸来源减少，致使黑色素合
治疗消化不良，食欲不振
治疗消化不良，食欲不振
治疗各种细菌性和病毒性疾病
治疗心肌梗塞，结膜下出血，黄斑部出血
治疗血栓性静脉炎，咳痰，血肿，下出血，骨折
治疗青霉素引起的变态反应
治疗白血病
预防辐射损伤，治疗红斑狼疮，皮肌炎，结肠炎
治疗各种出血病
分解胶原，消炎，化脓，脱痂，治疗溃疡
预防龋齿
治疗皮肤病，支气管炎，气喘
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天冬酰胺酶→治疗白血病
L-天冬酰胺
L
天冬酰胺酶 水解
L-天冬氨酸+NH3
• 注入该酶后，人体正常cell由于有L-天冬酰胺 合成酶，自己能够合成L-天冬酰胺，因此细 胞蛋白质合成不受影响。而癌cell本身缺乏或 没有L-天冬酰胺酶，自己不能合成L-天冬酰 胺，外源的L-天冬酰胺又被L-天冬酰胺酶分 解掉，因此细胞蛋白质的合成受到影响，引 起癌cell的死亡。