酶工程的研究进展及应用
摘要：酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。其主要任务是通过预先设计,经人工操作而获得大量所需的酶,并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能。本文意在阐述近年来酶工程的研究进展,展示酶工程在医药、化工、食品、环境保护等领域的应用进展,并对其未来前景进行了展望。
关键词：酶工程；人工合成酶；核酸酶；应用；进展；
酶工程是研究酶的生产和应用的一门新兴学科,它的应用范围已遍及工业、农业、医药卫生行业、环保、能源开发和生命科学等各个方面。作为工业应用来说,主要目的就是利用酶的催化作用,在较为温和的条件下,如低温、低压等,就可高效地将反应物转化为产物。但目前工业上直接利用酶制剂时还存在一些缺点,如稳定性差、使用效率低,不能在有机溶剂中使用,寿命不长等,造成了使用酶的成本升高。世界上围绕着解决这些问题开展了大量的研究。
1.酶工程的最新研究进展
1.1人工合成酶和模拟酶
人工合成酶在结构上具有两个特殊部位,一个是底物结合位点,一个是催化位点。业已发现,构建底物结合位点比较容易,而构建催化位点比较困难。2个位点可以分开设计。但是已经发现,如果人工合成酶有一个反应过渡态的结合位点,则该位点常常会同时具有结合位点和催化位点的功能。人工合成酶通常也遵循Michaelis－Menten方程。例如.高分子聚合物聚- 4 -乙烯基吡啶-烷化物,具有糜蛋白酶的功能,含辅基或不含辅基的高分子聚合物,具有氧化还原酶、参与光合作用的酶和各种水解酶等功能。
在模拟酶方面,固氮酶的模拟最令人瞩目。人们从天然固氮酶由铁蛋白和铁钼蛋白2种成分组成得到启发,提出了多种固氮酶模型。如过渡金属(铁、钴、镍等)的氮络合物,过渡金属(钒、钛等) 的氮化物,石墨络合物,过渡金属的氨基酸络合物等。此外,利用铜、铁、钴等金属络合物,可以模拟过氧化氢酶等的识别位点和催化位点。目前,此项技术已经获得广泛的应用。例如,模拟酶可以用于催化反应,分子压印的聚合物可用作生物传感器的识别单元等。近来,国际上已发展起一种分子压印( molecular imprinting)技术,又称为生物压印(bioimprinting)技术。该技术可以借助模板在高分子物质上形成特异
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：
酶工程的应用及发展前景
生物技术一班
41208220
杨青青
酶工程的应用及发展前景
杨青青
（陕西师范大学生命科学学院 生物技术专业1201班 ）
摘要：酶工程是现代生物技术的重要组成部分，它作为一项高新技术将为各工业的发展起重要推动作用。本文概要介绍了酶工程的概念，酶工程在农产品加工、医药工业、食品工业、污染治理工业、蛋白质高值化加工等方面的应用以及探讨了在各个工业中的发展前景。
关键词：酶工程、应用、发展前景
一、酶工程的概念
酶是由生物体产生的具有催化活性的蛋白质，它能特定的促成某个化学反应而本身却不参加反应，且具有反应率高、反应条件温和、反应产物污染小、能耗低、反应容易控制等特点。这些特点比传统的化学反应具有较大的优越性。酶的应用不仅可以增强产量，提高质量，降低原材料和能源消耗，改善劳动条件，降低成本，而且可以生产出用其他方法难得到的产品，促进新产品、新技术和新工艺迅速发展。随着现代生物技术的兴起，酶工程技术应运而生，并在制药、食品工业和农产品加工显示出强大的生命力。酶工程就是利用酶催化作用，通过适当的反应器工业化的生产人类所需的产品或是达到某一目的，它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。酶工程包括自然酶的开发和利用、固定化酶、固定化细胞、多酶反应器（生物反应器）、酶传感器等。
二、酶工程的应用以及发展前景
1、酶工程在农产品加工上的应用与前景
以前，人们认为氨基酸是人体吸收蛋白质的主要途径。随着研究的发现，蛋白质经消化道中的酶水解后，主要以小肽的形式被吸收，比完全游离的氨基酸更易吸收利用。这一发现启发了科研工作者采用
酶工程技术用蛋白质生产生物活性肽的新思路。生物活性肽是蛋白质中20种天然氨基酸以不同排列组合方式构成的从二肽到复杂的线性或环形结构的不同肽类的总称，是源于蛋白质的多功能化合物。活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能。主要是通过酶法降解蛋白质而制得。
第 1 页 共 8 页 专题4 酶的研究与应用
课题1果胶酶在果汁生产中的作用
【课题目标】
记住果胶酶的作用；检测果胶酶的活性；
探究温度和pH对果胶酶活性的影响以及果胶酶的最适用量。
【重点难点】重点：温度和pH对果胶酶活性的影响
难点：果胶酶的最适用量
一、基础知识
1．植物细胞壁以及胞间层的主要组成成分有_________和________。并且两者不溶于水，在果汁加工中，既影响出汁率，又使果汁浑浊。
2．果胶酶的作用是能够将_________分解成可溶性的_____________，瓦解植物的细胞壁及胞间层，并且使果汁变得澄清。
3．果胶酶是一类酶总称，包括______________________________________等。
4．酶的活性是指___________________________________的能力。酶活性的高低可以用在一定条件下，酶所催化的某一化学反应的_________________来表示。在科学研究与工业生产中，酶的反应速度用______________________________________
_________________________来表示。
5．影响酶活性的因素包括：___________、___________和_____________等。
(果胶酶的最适温度为45～50℃)
二．实验设计
〔设计一〕探究温度对酶活性的影响
1．进行实验前要解决的几个问题：
实验变量：___________、因变量、无关变量
实验原则：__________________、对照原则(相互对照)、等量原则
①此实验的自变量是__________；根据单一变量原则，你应确保各实验组相同的变量有_________________________________________________________________
