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第十章 新酶的发现与筛选课件

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【创新设计】高中生物 3-3-1酶的发现和酶是生物催名师优质课件 浙科版必修1

【创新设计】高中生物 3-3-1酶的发现和酶是生物催名师优质课件 浙科版必修1

2．酶是生物催化剂 (1)燃烧时反应物分子只有吸收能量将自己“活化”后才能发生反 应，而高温能提供反应物分子 活化 所需要的能量。 (2)酶具有促使反应物发生化学变化，本身却 不发生化学变化 的特 点。受酶催化的反应物分子叫_底__物__。 (3)酶催化反应的过程是：酶与底物结合，形成 酶—底物复合物 ， 然后这种物质会发生一定的 形状变化 ，使底物变成产物,并从复 合物上脱落，同时酶分子又 恢复原状 。 (4)酶作用的强弱可用 酶活性 表示。
易错提醒 有关酶的错误理解归纳
产生 场所
化学 本质
作用 场所
温度 影响
作用 来源
错误说法 具有分泌功能的细胞才能产生
蛋白质
只在细胞内起催化作用
低温和高温均使酶变性失活 酶具有调节、催化等多种功能
有的可来源于食物等
正确说法
活细胞(不考虑哺乳动物成熟 的红细胞等)
有机物(大多为蛋白质，少数 为RNA)
(3)过氧化氢酶能催化H2O2的分解，产生的[O]能使溶于水的无色焦 性没食子酸氧化生成橙红色沉淀。为了鉴定铃薯块茎是否含有过 氧化氢酶，设计了如下实验。
参照上图所给信息，回答下列问题： ①3号试管内加入的物质是_____________________________。 ②设计2号试管作为对照的具体目的是__________________。 ③如果2号试管未产生颜色反应，则出现橙红色沉淀的是________ 号试管。
[思维激活2] 刚吃馒头时没有甜味，咀嚼一会儿，馒头就有了甜味， 这是为什么？ 提示 口腔中的唾液淀粉酶将淀粉水解成麦芽糖，从而产生甜味。
1．酶的本质及生理功能
化学本质 绝大多数是蛋白质
少数是RNA
合成原料
氨基酸

第十章 新酶的发现与筛选

第十章 新酶的发现与筛选

3
微生物作为酶源的优点
（ 2 ）培养简便、繁殖快、发酵周期短， 能控制培养条件大幅度提高酶的产量。 （ 3 ）微生物易变异，可采用各种遗传变 异手段，培育出新的、更理想的菌株。
2018/8/5
第10章 新酶的发现与筛选
4
二、 微生物新酶的获取途径
购买商品化的酶
购买产酶微生物
获取途径 从自然界筛选产酶微生物
第10章 新酶的发现与筛选
41
示例1 基因组序列搜索
查找基因组序列：Kluyveromyces lactis 搜索基因组序列中的还原酶 reductase
2018/8/5
第10章 新酶的发现与筛选
42
2、 基因挖掘法
基因组狩猎原理
以已知酶为探针，与整个数据库的酶进行比 对，获得中等相似度（ 50%~70% ）的酶进行克 隆表达，通过功能筛选并获得所需要的酶。
2018/8/5
第10章 新酶的发现与筛选
43
2018/8/5
44
示例2 数据库比对寻找相似酶序列
酶探针的氨基酸序列
NADPH-dependent alpha-keto amide reductase [Kluyveromyces marxianus]
GenBank: BAP73216.1
1 61 121 181 241 301 MTNQKFFTLS AETYKTYPEL IHSPFFDKDL FSPFLQNQTP QVLLLWVYKR YTKYNSEAQK NGNKIPAVAV GAALKETKKP NIDLETAWKQ GIVEFSQKND GILPVTTSAK VGTGTKWYKA REEIFITDKF LEELYKSGKA ILLEAYSPLG IERIKQAQDI EETDATFSQE SSLHKISEDP KNIGVSNFTV PLQKKPADAD FSFDLTEEEV LTDIVKLSLD KSALETALKK EDLKKVLAIA QQPFYQYLKE KKITDLGLQH TVPGIVHIDA LGVDYVDLYL EIKPQVNQIE LSEKYNKTEA EPVRLYWVDF

第十章新农药研究与开发完整版PPT资料

第十章新农药研究与开发完整版PPT资料

类推合成
即对已经开发的活性先导化合物进行衍生合成，开 发新的农药品种或发现新的二次先导化合物，合成 “模仿分子”（me-toomolecules）。
磺酰脲类除草剂 三唑类杀菌剂 有机磷类杀虫剂 拟除虫菊酯类杀虫剂
③天然产物模型
• 即从天然存在的化学品中获得具有生物活性的先导 化合物。
• 沙蚕毒素：杀螟丹、杀虫双、杀虫丹、杀虫磺、杀 虫环等。
• 拟除虫菊酯类 • 毒扁豆碱：氨基甲酸酯类 • 嘧菌酯 • 溴虫腈
④生物合理设计
• 以靶标生物体生命过程中某个关键的生理生化作用机制作为 研究模型，设计合成干扰作用机制的化合物，从中筛选先导 化合物，进行结构优化开发.
• 以杀虫剂为例： • 第一步：研究目标昆虫的某一生化途径； • 第二步：研究如何干扰上述的那个环节，即研究干扰的机制； • 第三步：根据研究清楚的靶标，人为地设计这种酶的抑制剂，
广告内容应与农药登记证和农药登记公告相符；
⑻中试技术及中间评价。
⑼基础设计与最终评价。
二、生物筛选与作用机理
• 1、生物筛选的意义 • 2、筛选生物材料 • 3、筛选方法 • 4、作用方式和作用机理研究
1、生物筛选的意义
• （1）生物筛选biological screening概念：
• 采取一定的可重复的方法和步骤，用一定剂量的候选化合物 处理供试生物材料，根据供试生物材料的反应并经过特定的 统计分析后，选出有效化合物供进一步商品化开发，或作为 先导化合物进一步研究。
（1）了解主要作用方式的意义： 选用正确的生物筛选方法
包亚括急9性0毒d的⑶性经试主口验实对要验动；物设的染备毒时材间一质般选为14择~2和8d。设备选型。 急21性d或经2口8⑷毒d吸性入较LD试5长验0试；周验：期急性稳经皮定毒性和LD连50试续验；运转。

课件：酶与生命

课件：酶与生命
世界卫生组织（WHO）众多医学专家公认： 没有酶，就没有生命，人体内酶的浓度，等于 寿命的长度。
• 二、酶的科学发展历程
1783年，意大利科学家斯帕兰扎尼（L.Spallanzani，1729—1799）设计了一个 巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时间他
将小笼取出，发现肉块消失了。于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物 质。但是什么，他不清楚。
酶与人体疾病：
❖酒精中毒 乙醇脱氢酶、乙醛脱氢酶
❖ 喝牛奶腹泻
乳糖酶
❖ 有机磷农药中毒
胆碱脂酶
酶
❖ 白化病
酪氨酸酶
不
❖ 高血压
溶脂酶、血管抗张Ⅱ酶
足
❖ 低血压
血管舒张酶
❖ 痛风
蛋白质分解酶群
❖ 代谢疾病
各种代谢酶
❖ 阳痿
鸟苷酸环化酶
99%慢性病都与酶不足有关
缺乏酶可能引发的疾病
❖ 心脏病 ❖ 肾脏病 ❖ 动脉硬化 ❖ 高血压 ❖ 高血脂 ❖ 糖尿病 ❖ 癌症 ❖ 不孕症
淀粉 淀粉酶 葡萄糖
蛋白质 蛋白酶 氨基酸 营
养
脂肪 脂肪分解酶
脂肪酸 甘油
生成新细胞 清除衰老细胞 修复受损细胞
能量
（ATP）
没有酶，就没有生命
❖ 它几乎参与所有的生命活动，如消化、运动、生 殖、睡眠、呼吸、思考、情绪、内分泌等都是以 酵素为中心的活动结果。
食物中的淀粉会经唾液 、胃液及胰液所含的 淀粉酶转化为麦芽糖 ；接着麦芽糖受小肠分泌 的麦芽糖酶作用，变成葡萄糖 ，由小肠吸收进 入体内各器官。
氨却是因大肠蠕动减慢 [便秘 或排便困难] 以致粪便中的蛋 白质被细菌分解而成。
饮酒 正常人的血液呈弱碱性，当酒精进入人体，会使人体

【精品】浙科版高中生物课件：酶的发现精品ppt课件

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（2）分析： ①为什么选用水绵做为实验材料？ 水绵细而长的带状叶绿体，而且叶绿体 螺旋地分布在细胞中，便于进行观察和 分析研究； ② 为什么选用黑暗并且没有空气的环境？ 排除实验前环境中光线和氧的影响，确保实验的准确性 ③ 为什么先用极细光束照射水绵？ 能准确判断水绵细胞中释放氧的部位及与光照关系 ④ 极细的光束照射和完全曝光处理有什么作用？ （3）结论： 氧气是由叶绿体释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作 用的场所
在新的观察实验证据基础上
“三明治”结构模型
细胞膜具有流 动性
流动镶嵌模型
• 细胞膜的结构的发现史二
材料一:19世纪末，欧文顿用500多种化学物质对 植物细胞的通透性进行上万次实验，发现问题：细 胞膜对不同物质的通透性不同。
非脂溶性物质
脂溶性物质
材料二:
提出假设:膜是由脂质组成的
材料二: 20世纪初,科学家第一次将膜从哺乳动物的红细胞 中分离出来,化学分析表明,膜的主要成分是脂质和 蛋白质.
光合作用释放的O2全部来自于H2O
请按时间先后顺序排列下列文件
①德国科学家萨克斯证明了绿叶在光合作用中产生了淀 粉。
②美国科学家鲁宾和卡门采用同位素标记法证明，光合 作用释放的氧全部来自参加反应的水。
③英国科学家普里斯特利指出植物可以更新空气。 ④美国科学家恩吉尔曼用水绵做实验证明:氧是由叶绿体
释放出来的，叶绿体是绿色植物进行光合作用的场所。 A.①②③④ B.④③②① C.③①④② D.①③②④ •
观察课本P30图2-8,用规范的语言描述出蛋白质在 细胞膜上的存在位置
DNA分子的结构发现史
本部分内容放在课堂知识小结之后。使学生 明白生物科学的发展离不开物理、化学的知识和 技术的支持……等等等等。

高中生物 工具酶的发现和基因工程的诞生课件 浙教选修3

高中生物 工具酶的发现和基因工程的诞生课件 浙教选修3
•
基因工程的工具
一. 限制性核酸内切酶——“分子手术刀” 1.来源：主要从细菌等微生物中分离出来
2. 功能：能够识别和切割DNA分子内一 小段特殊核苷酸序列的酶。
特点：一种限制酶只能特异性识别一种 特定核苷酸序列；并在特定切点切割。
DNA的分子结构
G
C
A
T
A
T
T
A
T
A
C
G
氢键
磷酸 脱氧核糖 含氮碱基
例1、1972年 美国斯坦福大学
病毒SV40DNA 同一限制酶 λ噬菌体DNA DNA连接酶
重组DNA
世界首次成功的DNA体外重组实验， 是第一个人工DNA重组产物。
例2、1973年 美国斯坦福大学
含四环素抗性 基因的质粒
含卡那霉素抗 性基因的质粒
同一限制酶 重组DNA（既含四环 DNA连
DNA片段
载体
不同受体细胞
DNA片段扩增
找出
含目的基因的细胞
分离
目的基因
二、形成重组DNA分子 ——基因工程的核心
用相同的限制性核酸内切酶分别切割目 的基因和载体DNA（如质粒），使其产生 相同的粘性末端，然后用DNA连接酶将两 者连接在一起，形成重组DNA。
（1） CTTCATGAATTCCCTAA
GAAGTACTTAAGGGATT
（2） GAATTCCGTAGAATTCGGATT
CTTAAGGCATCTTAAGCCTAA
CTTCATG GAAGTACTTAA
AATTCCCTAA GGGATT
二. DNA连接酶——“分子缝合针”
１、作用：将具有末端碱基互补的2个 DNA片段连接在一起，形成 的DNA分子成为重组DNA 分（子形。成磷酸二酯键）

《酶的来源与筛选》课件

《酶的来源与筛选》PPT 课件
本课件将介绍酶的基本概念、分类和来源，以及酶的筛选与优化方法。探讨 常用的酶筛选方法、酶筛选的应用领域，同时展望酶筛选的意义和未来发展。
酶的基本概念
了解酶是一类生物催化剂，能够加速生物化学反应的进程，使其在温和条件 下快速进行。
酶的分类和来源
分类
酶可分为氧化还原酶、转移酶等多个类别。
来源
天然酶可从细胞内提取，也可通过基因工程技术获得重组酶。
工业应用
酶可从微生物、植物和动物中获得，用于工业生产和生物制药。
酶的筛选与优化
1
筛选方法
通过高通量筛选、分子进化等方法寻找具有理想特性的酶。
2
优化技术
利用基因重组、蛋白工程等技术改良酶的催化效率和稳定性。
3
结构分析
通过3D结构分析了解酶的活性中心，为酶的设计和改造提供依据。
常用的酶筛选方法
基于酶活性
Hale Waihona Puke 基于酶底物亲和性高通量筛选
利用底物转化能力评估酶的活性， 包括颜色反应、发光反应等。
选择具有特定底物亲和性的酶， 如蛋白酶、酶联免疫吸附试验等。
利用自动化设备和微孔板实现对 大量酶样本的快速筛选。
酶筛选的应用领域
1 医药
用于制造药物、生物传感器和生物医学材料 等领域。
2 食品工业
可用于提高食品加工效率、改善产品质量和 降低成本。
3 能源领域
用于生物燃料生产和生物能源开发等可持续 能源研究。
4 环境保护
可应用于废水处理、有机废弃物降解等环保 领域。
酶筛选的意义与前景
酶筛选的意义在于发现更高效、特异性更好的酶，为产业发展和生物医学研 究提供有力支撑。
总结及展望

第十章 新酶的发现与筛选课件

加入底物作为唯一碳源或氮源
逐步提高底物添加浓度，连续富集培养
用不同的培养基筛选不同类型的微生物
细菌：牛肉膏蛋白胨培养基 放线菌：高氏一号培养基 霉菌：察氏培养基 酵母：豆芽汁培养基
2020/3/20
18
富集培养方法
（2）控制培养条件
控制培养pH、温度及盐浓度等 细菌、放线菌（pH7.0~7.5） 霉菌、酵母菌（pH4.5~6.0） 筛选嗜热微生物：高温 筛选嗜盐微生物：NaCl 15%~20%
1、筛选什么样的酶
根据需要实现的化学反应，选择所需酶的类型 了解化学反应对于酶性质的要求，比如对温度、
pH、盐浓度等的耐受力等
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11
三、 新酶筛选的策略
2、从哪里筛
主要筛选对象：水体和土壤
采集场所：
淀粉酶产生菌：面粉厂周围 纤维素酶产生菌：腐败树叶层下 脂肪酶产生菌：油脂厂附近 蛋白酶产生菌：蚕丝、豆饼等腐败变质的地方 嗜极微生物：火山口、盐碱地、深海、极地冰层下等
国内外主要菌种保藏机构：ATCC、DSMZ 、 CCTCC、CICC、CGMCC
特点： 方便易得，成本较低（600-800元/株） 需要进一步筛选
2020/3/20
7
3、 从自然界筛选产酶微生物
从土壤、水体中筛选产酶微生物
广泛采用，盲目，工作量大
2020/3/20
8
3、 从自然界筛选产酶微生物
伞形酮（无色）
伞形酮阴离子（蓝色荧光）
伞形酮筛选水解酶，如脂肪酶 ，磷酸酶 ，糖苷酶等
2020/3/20
35
3、高通量筛选法
基于荧光发生的高通量筛选
不发荧光的试卤灵前体物质经过催化后 ,生成了 发荧光的试卤灵
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淀粉酶：淀粉（底物）+ 碘液（指示剂） 氨基酰化酶：N-乙酰氨基酸（底物）+溴甲酚紫（指示剂） 溴甲酚紫，pH >6.2显紫色；pH <4.8显黄色
2020/3/20
（2）培养简便、繁殖快、发酵周期短， 能控制培养条件大幅度提高酶的产量。
（3）微生物易变异，可采用各种遗传变 异手段，培育出新的、更理想的菌株。
2020/3/20
4
二、 微生物新酶的获取途径
获取途径
购买商品化的酶 购买产酶微生物 从自然界筛选产酶微生物 从基因克隆库中筛选酶基因
2020/3/20
5
2020/3/20
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富集培养方法
（4）稀释培养法
长期生长在营养贫乏的环境中的微生物对过高 浓度的有机质敏感，生长受到抑制，可用稀释后 的培养基进行富集培养。
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四、 从自然界筛选产酶微生物
3、菌株分离纯化
富集培养获得具有生长优势的菌株，但其他菌 株依然存在，需要用合适的方法加以分离
2020/3/20
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富集培养方法
（3）抑制不需要的菌类
通过高温、高压或加入抗生素等抑制剂减少非
目的微生物的数量
高温处理（80℃）筛选芽孢菌 抑制细菌：加入青霉素（G+）、链霉素（G-）、四环素、金霉素、
孟加拉红等
抑制放线菌：青霉素、卡那霉素，安普霉素，壮观霉素等 抑制真菌：纳他霉素、井冈霉素或者制霉菌素，或者两性霉素等
国内外主要菌种保藏机构：ATCC、DSMZ 、 CCTCC、CICC、CGMCC
特点： 方便易得，成本较低（600-800元/株） 需要进一步筛选
2020/3/20
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3、 从自然界筛选产酶微生物
从土壤、水体中筛选产酶微生物
广泛采用，盲目，工作量大
2020/3/20
8
3、 从自然界筛选产酶微生物
（1）种类繁多、分布广
微生物“无孔不入，随遇而安” 微生物具有多样性
① 物种多样性：据估计总类别在50万至600万之间 ② 生理代谢类型多样性：有机物和有毒物质分解、转化 ③ 遗传基因多样性：已完成测序细菌1214种、古细菌93种、
真菌17种（2010年数据）
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3
微生物作为酶源的优点
方法：多孔板培养微生物，并用酶标仪进行光 谱分析。
原理：反应产物具有吸收峰值，发光或产生荧 光。
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四、 从自然界筛选产酶微生物
筛选流程
调查研究 查阅资料
采样
富集培养
分离纯化
性能鉴定
优质菌株
生产性能、毒性、菌种鉴定
筛选
初筛、复筛
纯种斜面
诱变育种
生产应用
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15
从基因克隆库筛选
克隆库构建方法：
基因组狩猎 基因挖掘 宏基因组筛选
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三、 新酶筛选的策略
新酶筛选的一般规律（原则）
筛选前回答三个问题
明确反应目标：筛选什么酶？ 在合适的微生物群体中筛选：从哪里筛？ 确立高效筛选方法：用什么样的筛选方法？
2020/3/20
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三、 新酶筛选的策略
2020/3/20
12
三、 新酶筛选的策略
3、筛选方法
（1）分级筛选法
初筛：迅速定性或粗略定量鉴别，除去大多数 不符合要求的菌种或酶。平板筛选法、多孔板 法等
复筛：精确测定酶活，筛选出需要的酶或产酶 微生物。常采用HPLC或GC
2020/3/20
13
三、 新酶筛选的策略
3、筛选方法
（2）高通量筛选法
四、 从自然界筛选产酶微生物
1、样品采集
方法：根据所要实现的化学反应确定需要的酶 及产酶微生物的类型，选择采样环境
土样采集方法：除去表层土，取离地面5~15 cm处的土样，盛于预先灭菌的牛皮纸袋中， 扎紧，标明时间、地点、天气和周围环境等信 息。
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四、 从自然界筛选产酶微生物
2、富集培养
目的：使目的菌株大量繁殖，成为优势菌株 原理：根据微生物的特点，“投其所好”或
“取其所抗”，在培养基中投放或添加特殊养 分或抗菌物质，使天然环境中劣势菌转变为人 工环境中的优势菌。
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富集培养方法
（1）控制培养基的营养成分
在培养基中加入一定量底物，筛选生长优势菌株
酶工程 第十章 新酶的发现与筛选
2020/3/20
1
一、 新酶的来源
ห้องสมุดไป่ตู้
酶筛选的任务：
寻找包含所需酶活性的微生物菌株，或编码所 需酶的基因，以实现特定的生化反应。
酶的来源： ① 动物细胞、组织液或分泌物； ② 植物细胞、组织液或分泌物； ③ 微生物细胞（主要，80%以上）
2020/3/20
2
微生物作为酶源的优点
1、 购买商品化的酶
向酶制剂供应商购买商品化的酶
世界主要酶制剂供应商：Sigma、Novo Nordisk、 ThermoGen、Roche Molecular Biochemicals 等
特点： 方便易得，可大量供应 种类少、成本高、知识产权问题
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2、 购买产酶微生物
从菌种保藏库购买酶来源微生物
分离纯化方法：稀释涂布或划线分离
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四、 从自然界筛选产酶微生物
4、初筛
平板筛选法 薄层层析法 高通量筛选法
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1、平板筛选法
（1）变色圈法
将指示剂掺入固体培养基中进行待选菌悬液的 单菌落培养，或将指示剂喷洒在平板单菌落表 面，指示剂与底物或产物反应，在菌落周围形 成变色圈。
加入底物作为唯一碳源或氮源
逐步提高底物添加浓度，连续富集培养
用不同的培养基筛选不同类型的微生物
细菌：牛肉膏蛋白胨培养基 放线菌：高氏一号培养基 霉菌：察氏培养基 酵母：豆芽汁培养基
2020/3/20
18
富集培养方法
（2）控制培养条件
控制培养pH、温度及盐浓度等 细菌、放线菌（pH7.0~7.5） 霉菌、酵母菌（pH4.5~6.0） 筛选嗜热微生物：高温 筛选嗜盐微生物：NaCl 15%~20%
1、筛选什么样的酶
根据需要实现的化学反应，选择所需酶的类型 了解化学反应对于酶性质的要求，比如对温度、
pH、盐浓度等的耐受力等
2020/3/20
11
三、 新酶筛选的策略
2、从哪里筛
主要筛选对象：水体和土壤
采集场所：
淀粉酶产生菌：面粉厂周围 纤维素酶产生菌：腐败树叶层下 脂肪酶产生菌：油脂厂附近 蛋白酶产生菌：蚕丝、豆饼等腐败变质的地方 嗜极微生物：火山口、盐碱地、深海、极地冰层下等