第二章酶制剂发酵生产

第一章1.简述酶与一般催化剂的共性以及作为生物催化剂的特点共同点：只能催化热力学所允许的的化学反应，缩短达到化学平衡的时间，而不改变平衡点：反应前后酶本身没有质和量的改变：很少量就能发挥较大的催化作用：其作用机理都在于降低了反应的活化能。

酶作为生物催化剂的特点：1.极高的催化率；2.高度专一性；3.酶活的可调节性；酶的不稳定性。

5.酶失活的因素和机理。

酶失活的因素主要包括物理因素，化学因素和生物因素物理因素1热失活：热失活是由于热伸展作用使酶的反应基团和疏水区域暴露，促使蛋白质聚合。

2冷冻和脱水：很多变构酶在温度降低是会产生构象变化。

在冷冻过程中，溶质（酶和盐）随着水分子的结晶而被浓缩，引起酶微环境中的pH和离子强度的剧烈改变，很容易引起蛋白质的酸变性。

3.辐射作用：电离辐射和非电离辐射都会导致多肽链的断裂和酶活性丧失。

4.机械力作用：化学因素1.极端pH：极端pH远离蛋白质的等电点，酶蛋白相同电荷间的静电斥力会导致蛋白肽链伸展，埋藏在酶蛋白内部非电离残基发生电离，启动改变。

交联或破坏氨基酸的化学反应，结果引起不可逆失活。

极端pH也容易导致蛋白质水解。

2.氧化作用：酶分子中所含的带芳香族侧链的氨基酸以及Met, Cys等，与活性氧有极高的反应性，极易受到氧化攻击。

3.聚合作用：加热或高浓度电介质课破坏蛋白质胶体溶液的稳定性，促使蛋白质结构发生改变，分子间聚合并沉淀。

4.表面活性剂和变性剂：表面活性剂主要改变酶分子正常的折叠，暴露酶分子疏水内核的疏水基团，使之变性；变性剂与酶分子结合，改变其稳定性，使之发生变性。

生物因素微生物或蛋白水解酶的作用使酶分子被水解。

6.简述酶活力测定方法的原理直接测定法：有些酶促反应进行一段时间后，酶底物或产物的变量可直接检测。

间接测定法：有些酶促反应的底物或产物不易直接检测，一次必须与特定的化学试剂反应，形成稳定的可检测物。

酶偶联测定法：与间接测定法相类似，只是使用一指示酶，使第一酶的产物在指示酶的作用下转变成可测定的新产物。

酶制剂生产工艺流程酶制剂是一种由酶制备的药物，被广泛应用于医药、食品、化学工业等领域。

酶制剂的生产工艺流程主要包括五个步骤：原料准备、酶发酵、分离和纯化、干燥和包装。

首先，原料准备是酶制剂生产的第一步。

原料主要包括基础培养基、基因工程菌株和辅助物质。

基础培养基是酶发酵的基础，其中包含有机氮源、碳源、无机盐等成分，其他还需要加入一些辅助物质如缓冲剂、抗泡剂等。

基因工程菌株是通过基因重组技术构建的，用于产生目标酶。

辅助物质是为了提高发酵的效果和酶的稳定性。

第二步是酶发酵。

将准备好的基础培养基中添加基因工程菌株，并进行培养。

培养条件包括温度、pH值和气氛等。

通常情况下，酶发酵一般分为激活阶段、生长阶段和酶合成阶段。

在激活阶段，菌株将从冷冻状态中恢复活性。

在生长阶段，菌株将进行繁殖，并伴随有机物的消耗和产生。

在酶合成阶段，酶的合成量开始增加。

整个发酵过程需要严格控制各个参数，以确保酶的产量和质量。

第三步是分离和纯化。

将发酵后的培养液通过离心、过滤等分离方法，将酶分离出来。

之后，通过流动层析、离子交换等纯化方法，除去杂质，得到纯净的酶制剂。

分离和纯化过程中需要选择合适的材料和工艺条件，以确保酶的活性和稳定性。

第四步是干燥。

将纯化后的酶制剂进行干燥处理，以去除水分，防止酶的降解和微生物的污染。

干燥方法主要有喷雾干燥、冷冻干燥等。

选择适当的干燥方法可以减少酶的损失并提高产量。

最后一步是包装。

将干燥后的酶制剂进行包装，通常采用密封、无菌的包装方式，以确保酶的稳定性和长期保存。

综上所述，酶制剂的生产工艺流程主要包括原料准备、酶发酵、分离和纯化、干燥和包装等五个步骤。

每个步骤都需要严格控制各项参数，以确保酶制剂的产量和质量。

同时，工艺流程中的每个环节都需要选择适当的材料和工艺条件，以确保酶的活性和稳定性。

名词解释：每章的关键词（英文），就是表达本章中心内容的有实质意义的词汇。

各章重点第一章绪论一、酶工程的概念、分类及其研究内容。

生物酶工程的内容、什么是核酶二、简述酶活力测定方法的原理；酶活力单位；比活力等第二章酶的生物合成与发酵生产一、克隆酶：利用DNA重组技术而大量生产的酶。

二、什么是抗体酶？抗体酶：抗体酶是一类免疫系统产生的、具有催化活性的抗体。

三、酶生物合成的模式四、一些概念的区别：操纵子与操纵基因、诱导酶与组成酶、胞内酶与胞外酶、产酶动力学五、原核酶合成调节的类型有哪些？六、在酶制剂工业生产中为什么以微生物发酵生产为主？七、如何提高酶的产量？1选育优良的产酶细胞株系（生产组成型酶突变株的筛选，抗分解代谢阻遏突变株的选育，抗反馈阻抑突变株的筛选）2添加诱导物3控制阻遏物浓度4添加表面活性剂5添加产酶促进剂第三章酶的提取与分离纯化一、细胞破碎的目的、方法及原理。

二、酶抽提的目的及方法。

三、常用沉淀法的种类及原理。

四、常用沉淀法的种类及原理。

盐析法分离蛋白质的原理。

五、简述酶分离纯化方法及工艺程序的选择策略。

先选用非特异的、低分辨的技术，去除主要的杂质并使酶溶液浓缩；如沉淀、超滤和吸附等。

随后采用高效分离的手段；如离子交换层析、亲和层析。

将最昂贵、最费时的分离单元放在最后阶段。

如凝胶过滤层析。

六、简述影响酶提取的主要因素及影响规律。

抽提溶质的性质（酸性酶宜用碱性溶剂抽提，碱性酶宜用酸性溶液抽提，极性大的酶宜用极性溶剂抽提，含有较多非极性基团的酶宜用有机溶剂抽提。

）。

抽提溶剂的用量（增加用量可以提高酶的提取率。

但是过量的抽提溶剂，会使酶的浓度降低，对酶的进一步分离纯化不利。

用量一般为原料体积的3~5倍，最好分次抽提）温度（提取时温度对酶的提前效果有明显影响。

一般来说，适当提高温度，可以提高酶的溶解度，增大酶分子的扩散速度。

但温度过高易引起酶变性失活，所以提取温度不宜过高。

要根据被抽提酶的酶学性质选择适宜温度）pH 对酶的溶解度和稳定性有显著影响。

医用酶制剂的发酵原理医用酶制剂是由酶通过发酵过程获得的，在医疗领域具有广泛的应用。

这些酶能够帮助人体进行消化、代谢和修复等生理过程，具有医学价值。

医用酶制剂的发酵原理涉及酶的产生、提取和纯化等过程。

首先，酶的产生是通过酵母、细菌、真菌或植物细胞等微生物进行发酵。

发酵过程包括酶生产菌株的培养、发酵培养基的配制和发酵条件的控制等步骤。

在酶生产菌株的培养过程中，首先需要选择适合生产酶的菌株。

通常选择的菌株能够迅速生长并产生高活性酶。

例如，泛菌纤维素酶生产菌株常用枯草杆菌和木霉菌等。

接着，将选择的菌株接种到含有营养物质的培养基中，提供碳源、氮源和微量元素等。

同时，酶产生的最佳pH和温度条件也需要被设定，以促进菌株生长和酶合成。

在发酵过程中，通过精确调控培养基中的各种物质含量和发酵条件，促进酶的生产。

培养基的发酵液通常包含有机碳源（如葡萄糖或甘酒）、氮源（如酵母提取物或氨基酸）、矿物元素和维生素等。

此外，酶的产生还受到发酵条件的影响，如温度、pH和氧气浓度等。

在发酵过程中，这些条件需要不断调整和优化，以实现最佳的酶产率和活性。

酶的提取和纯化是医用酶制剂发酵过程的关键步骤之一。

提取酶的方法通常可以通过机械破碎和物理处理等，以将酶从微生物体内释放出来。

接下来，通过离心、过滤和溶剂沉淀等方法，去除杂质和固体颗粒。

经过初步提取后，通过离子交换或凝胶过滤等层数分离纯化步骤，进一步净化酶。

最后，纯化的酶通常被结冰干燥或冷冻保存，以保持长时间的稳定性和活力。

为了确保酶制剂的质量，通常会进行质量检测和活性测定，例如酶的比活性、酶的纯度和酶的稳定性等。

这些测试方法可以确保酶制剂符合医用酶的要求，安全有效地应用于临床领域。

综上所述，医用酶制剂的发酵原理可以分为酶的产生、提取和纯化等过程。

通过选择适宜的菌株、优化发酵条件以及合理的提取和纯化方法，可以获得高质量和高活性的医用酶制剂。

这些酶制剂在临床应用中发挥着重要的作用，帮助人们解决各种消化、代谢和修复等问题。

酶:有催化功能的生物大分子分为:蛋白酶(P酶)和核酸类酶(R酶)(主要由RNA组成)酶的特点:催化效率高、专一性强、作用条件温和酶工程主要内容：微生物细胞发酵产酶、动植物细胞培养产酶、酶的提取与分离纯化，酶分子的修饰，酶，细胞和原生质体固定化、酶的非水相催化、酶反应器和酶的应用酶的催化效率比非酶催化反应高107~1013倍酶催化作用的影响因素：底物浓度、酶浓度、温度、Ph 值、激活剂浓度、抑制剂浓度酶在60度以上易失活常见激活剂：ca、mg 、co、zn 、mn 、cl（α——淀粉酶），钴离子和镁离子是葡萄糖异构酶的激活剂酶的命名：国际酶学委员会ICE ：推荐名和系统名推荐名：底物名+催化反应类型+酶（水解酶类可省略反应类型名，只在底物后加酶字即可）系统名：作用底物+酶的作用基团+催化反应类型按酶的催化作用类型将蛋白酶分为6大类：氧化还原酶，转移酶，水解酶，裂解酶，异构酶，合成酶将R酶分为：剪切酶、剪接酶、多功能酶还可以由酶的底物是RNA分子还是其他分子，可将R酶分为分子内催化和分子间催化酶活力：是指在一定条件下，酶所催化的反应初速度。

酶催化反应速度，通常用单位时间t内底物S的减少量或产物P的增加量来表示1961年国际生物化学与分子生物学联合会规定：在特定的条件下（温度可采用25摄氏度，pH值等条件均采用最适条件），酶1min催化1umol的底物转化为产物的酶量定义为1个酶活力单位，这个单位称为国际单位（IU）。

国际上另一个常用的酶活力单位是卡特（kat），在特定条件下酶1s催化1mol底物转化为产物的酶量定义为1kat 酶的比活力，是指在特定的条件下，单位重量(mg)蛋白质或RNA所具有的酶活力单位数。

固定化酶：与水不溶性载体结合，在一定的空间范围内起催化作用的酶酶的提取：在一定条件下，用适当的溶剂处理含酶原料，使酶充分溶解到溶剂中的过程。

酶提取注意事项：1、目标酶分子的特性及其物理、化学特性，2、酶分子和杂质的主要性质差异，3、酶的使用目的和要求，4技术实施的的难易程度，5、分离成本的高低，6、是否会造成环境污染。