1 第四章 酶工程制药
教学目的
掌握：酶工程的概念
熟悉：固定化酶、固定化菌体的定义和特点
教学重点
固定化酶
计划学时：4
酶工程制药是生物制药的主要技术之一，主要包括药用酶的生产和酶法制药两方面的技术。
药用酶是指可用于预防和治疗疾病的酶。
酶法制药是指利用酶的催化作用而制造出具有药用功效物质的技术过程。主要包括酶的催化反应、酶的固定化、酶的非水相催化等。
第一节 概述
酶是生物催化剂。
所有生物体在一定条件下都可以合成多种多样的酶。生物体内的各种生化反应，几乎都是在酶的催化作用下进行的，所以酶对于生物体的新陈代谢是至关重要的。
一、酶的催化特性
酶是生物催化剂，具有催化剂的共同性质，即可以加快化学反应的速度，但不改变反应的平衡点。
1 酶的专一性强
2 酶的催化效率高
3 酶的作用条件温和
二、影响酶催化作用的主要因素
(一) 底物浓度对酶催化反应的影响
酶催化反应的底物即酶所作用的物质。根据参与反应的底物数量的不同，可分为单底物反应和多底物反应。
单底物反应只有一种底物发生变化。水解酶催化的水解反应有水参与，但由于水的量很大，可视为其浓度是恒定不变的，也属于单底物反应。
多底物反应是有两个或多个底物参与的反应。其底物浓度对反应速度的影响较为复杂，根据底物与酶的结合顺序，可分别用有序机制(Ordered bi bi mechanism)、随机机制(Random bi bi mechanism)和乒乓机制(Ping—pang bi bi mechanism)解释。
1 单底物反应中底物浓度对酶促反应速度的影响
从图4—1可以看到，在底物浓度较低的情况下，反应速度与底物浓度成正比。
当底物达到一定浓度时，反应速度的上升不再与底物浓度的增加成正比，而逐步达到一个极限值(最大反应速度Vm)。
1902年，Henri根据图4—1的结果，提出中间产物学说。
2 1913年，Michaelis和Menten提出快速平衡(Rapid equilibrium)理论，运用数学方法推导出米氏方程。其推导过程基于下列三点假设：
酶的作用和本质ppt
《酶的作用和本质》 教学设计
1、教学内容和学情分析
1.1 本节课的知识结构图
1.2 本节地位
l 《酶的作用和本质》是人教版普通高中课程标准实验教科书《生物1 分子与细胞》中第5章《细胞的能量供应和应用》第1节的内容。
l 本节内容是本章的开篇课，本节知识既是高中生物学的重要内容，也是历年高考考查的重点知识。
l 掌握本节内容为后面细胞呼吸和光合作用等细胞代谢的学习打下知识基础。以及《生物2 遗传与进化》和《生物3 稳态与环境》中相关章节的学习起到承前启后的作用。
1.3 本节重难点
教学重点：
(1)酶在细胞代谢中的作用
依据：学生只有真正理解酶具有降低活化能的作用，才能对细胞代谢过程进行深入地理解，从而对酶的认识水平在初中阶段学习的基础上进一步提高，进而理解酶的本质。
(2)控制变量的科学方法 依据：考试还有设计实验时经常要用到。
(3)酶本质探索过程的研究思路和方法
依据：科学实验方法的教育是高考考试大纲理科综合能力目标之一(设计和完成实验能力)，也符合《课程标准》的要求。本节教学内容也是探究性学习的载体之一。
教学难点：
(1)探究实验“比较过氧化氢在不同条件下的分解”
依据：科学实验方法的教育是高考理科综合考试目标(设计和完成实验能力)在本节教学中的较好体现，是研究性学习的载体之一，但由于学生刚刚接触实验方法，这方面正是他们的薄弱环节。因此，给予必要的指导和多项实践，才会取得事半功倍的效果。
(2)酶的发现过程
依据：这个过程比较复杂，学生不是很容易理解。同时要学生很快形成科学的世界，方法观是相对有难度的。
1.4 学情分析
新课标要求：学生需要对酶的作用、本质和特性达到理解水平，即能够阐述并解释酶的概念、说明酶在细胞代谢中的作用。
《酶工程》试题一参考答案:
一、是非题（每题1分，共10分）
1、 酶是具有生物催化特性的特殊蛋白质。 （ ╳）
2、 酶的分类与命名的基础是酶的专一性。 （√ ）
3、 酶活力指在一定条件下酶所催化的反应速度，反应速度越大，意味着酶活力越高。 （√）
4、 液体深层发酵是目前酶发酵生产的主要方式。 （√）
5、 培养基中的碳源，其唯一作用是能够向细胞提供碳素化合物的营养物质。 （╳）
6、 膜分离过程中，膜的作用是选择性地让小于其孔径的物质颗粒成分或分子通过，而把大于其孔径的颗粒截留。
（√）
7、 在酶与底物、酶与竞争性抑制剂、酶与辅酶之间都是互配的分子对，在酶的亲和层析分离中，可把分子对中的任何一方作为固定相。 （√）
8、 角叉菜胶也是一种凝胶，在酶工程中常用于凝胶层析分离纯化酶。 （╳）
9、 α－淀粉酶在一定条件下可使淀粉液化，但不称为糊精化酶。 （╳）
10、 酶法产生饴糖使用α－淀粉酶和葡萄糖异构酶协同作用。 （╳）
二、填空题（每空1分，共28分）
1、 日本称为“酵素”的东西，中文称为酶,英文则为Enzyme,是库尼（Kuhne）于1878年首先使用的。其实它存在于生物体的细胞内与细胞外。
2、 1926年，萨姆纳（Sumner）首先制得脲酶结晶，并指出酶的本质是蛋白质。他因这一杰出贡献，获1947年度诺贝尔化学奖。
3、 目前我国广泛使用的高产糖比酶优良菌株菌号为As3.4309,高产液化酶优良菌株菌号为BF7.658。在微生物分类上，前者属于霉菌，后者属于细菌。
4、 1960年，查柯柏（Jacob）和莫洛德（Monod）提出了操纵子学说，认为DNA分子中，与酶生物合成有关的基因有四种，即操纵基因、调节基因、启动基因和结构基因。
5、 1961年，国际酶委会规定的酶活力单位为：在特定的条件下（25oC，PH及底物浓度为最适宜）每1分钟内,催化1μmol的底物转化为产物的酶量为一个国际单位，即1IU。
酶工程试题(A)一 名词解释（每题3分，共计30分）
1. 酶工程
2. 自杀性底物
3. 别构酶
4. 诱导酶
5. Mol催化活性
6. 离子交换层析
7. 固定化酶
8. 修饰酶
9. 非水酶学
10. 模拟酶
二 填空题(每空1分,共计30分)
1.决定酶催化活性的因素有两个方面，一是 酶分子结构 ，二是 反应条件
。
2.求Km最常用的方法是 双倒数作图法。
3.多底物酶促反应的动力学机制可分为两大类，一类是 序列机制 ，另一类是
乒乓机制 。
1. 4.可逆抑制作用可分为 竞争性 反竞争性 非竞争性 混合性
5.对生产酶的菌种来说，我们必须要考虑的条件有，一是看它是不是 致病菌 ，二是能够利用廉价原料，发酵周期 短 ，产酶量 高 ，三是菌种不易 退化 ，四是最好选用能产生 胞外 酶的菌种，有利于酶的分离纯化，回收率高。
6.酶活力的测定方法可用 终止 反应法和 连续 反应法。
7.酶制剂有四种类型即 液体 酶制剂， 固体 酶制剂， 固定化
酶制剂和 纯
酶制剂。
2. 8.通常酶的固定化方法有 吸附法 共价键结合法 交联法 包埋法
9.酶分子的体外改造包括酶的
表面 修饰和
内部
修饰。
10.模拟酶的两种类型是
半合成 酶和 全合成 酶 。
11.抗体酶的制备方法有 引物 法和 拷贝 法。
三 问答题(每题10分,共计40分)
3. 固定化酶和游离酶相比，有何优缺点？
优点（1）易将固定化酶和底物，产物分开产物溶液中没有酶的残留简化了提纯工艺
