酶反应器和酶传感器
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酶的生产和利用一、微生物酶制剂的生产主要有以下步骤:1、目的酶生产菌株的分离筛选(1)从自然界分离筛选(2)用物理、化学因子处理诱变(3)用基因重组或细胞融合技术选育2、酶的生产(1)要选择好的培养方法,包括培养基组成配比、培养温度、pH 值、通气量等。
图:微生物在相当于三层楼高的发酵罐里生长繁殖,产生所需的酶(2)确定工业规模大量生产的一系列工程和工艺条件,以及培养罐的形式、大小、通气条件、温度和pH 值的控制等。
图:通过改变培养基类型、酸碱度、氧气浓度和温度,研究人员现了生产某种酶的微生物的最佳生长条件。
三、酶的提取、分离和纯化1、微生物酶制剂的工业提取步骤大致如下:如果是胞内酶,则首先要分离收集其菌体,使之破碎,将酶提取至液相中,此为出发酶液;如果是胞外酶,它的深层发酵液或固体培养物的抽提液则为出发酶液。
2、制取工业酶制剂的步骤:第一步——除去出发酶液中的悬浮固形物,获得澄清酶液,必要时再进行减压浓缩;第二步——根据质量要求和经济性采用适当方法(如用盐析法、有机溶剂沉淀法、丹宁沉淀法等)将酶沉淀分离;图:只有酶和水能通过转鼓式过滤机;培养基和微生物则被留在硅藻土上。
第三步——收集沉淀、干燥、研粉、加适当的稳定剂、填充剂、做成粉末制剂。
••酶粒是在大型连续运转的水平混合机内生产出来的。
提取的酶与盐、纤维素及其他成分混合形成0.5mm大小的粒状物。
然后用一种聚合体包裹,以防止酶尘在使用过程中可能引起的致敏危险。
图:用多聚体包裹酶以减少酶尘引起的致敏危险。
3、其他方法对于质量要求高可提取液中共存有妨碍目的酶工艺效果的其他酶时,常用一些特殊纯化方法将目的酶与其他酶和杂蛋分开,再分别沉淀制取。
常用的方法有:( 1 )蛋白质选择性变性法( 2 )分级盐析法•有机溶剂分级沉淀法•等电点法•柱层析法•电泳法•亲和层析法四、酶的化学修饰技术1、金属离子置换修饰2、大分子结合修饰3、肽链有限水解修饰4、侧链修饰图:微生物的基因经修饰能够产生所需的酶五、固定化酶和固定化细胞固定化酶是通过物理或化学的处理,使水溶性酶和固态的水不溶支持物(载体)相结合或被载体包埋,但仍保留酶活力。
一. 名词解释1.生物酶工程又称高级酶工程它是酶学与现代分子生物学技术相结合的产物。
2.蛋白质工程蛋白质工程就是运用蛋白质结构功能和分子遗传学知识,从改变或合成基因入手,定向地改造天然蛋白质或设计制造新的蛋白质。
3.多核糖体把细胞放在极其温和的条件下处理,就能得到几个到几十个核糖体在一条mRNA上结合起来的形态4.固定化酶水溶性酶经物理或化学方法处理后,成为不溶于水的但仍具有酶活性的一种酶的衍生物。
在催化反应中以固相状态作用于底物5.酶反应器以酶或固定化酶为催化剂进行酶促反应的装置。
6.酶工程又叫酶技术,是酶制剂的大规模生产和应用的技术7.生物传感器对生物物质敏感并将其浓度转换为电信号进行检测的仪器。
8. motif (模体)指的是蛋白质分子结构中介于二级结构与三级结构之间的一个结构层次,又称超二级结构9. domain功能域生物大分子中具有特异结构和独立功能的区域,特别指蛋白质中这样的区域10.PDB蛋白质数据库(Protein Data Bank,PDB)是一个生物大分子,11. DNA shuffling体外同源重组技术。
通过改变单个基因原有的核苷酸序列创造新基因,并赋予产物以新功能。
12.生物催化剂是指生物反指应过程中起催化作用的游离或固定化细胞各游离或固定化酶的总称13.必需基团有的基团既在结合中起作用,又在催化中起作用,所以常将活性部位的功能基团统称为必需基团(essential group)14.活性中心。
酶的活性中心是酶与底物结合并发挥其催化作用的部位。
15.有性PCR dna改组16.DNA改组通过改变单个基因原有的核苷酸序列创造新基因,并赋予产物以新功能。
17.免疫传感器偶联抗原/抗体分子的生物敏感膜与信号转换器组成的,基于抗原抗体特异性免疫反应的一种生物传感器。
18.易错PCR是从酶的单一基因出发,在改变反应条件的情况下进行聚合酶链反应,使扩增得到的基因出现碱基配对错误,从而引起基因突变的技术过程。
酶工程名词解释1,酶工程:是酶学、微生物学与生物化工等学科有机结合而产生的新兴边缘学科(是一项利用吗酶、含酶细胞器或细胞(微生物、动物、植物)作为生物催化剂来完成重要化学反应,并将相应底物转化成有用物质的应用型生物高兴技术)2,反馈阻遏作用:是指酶催化作用的产物或代谢途径的末端产物使该酶的生物合成受阻的过程3,离子交换层析:是利用高分子不溶性固定相偶联的离子交换基团和流动相解离的离子化合物之间发生可逆的离子交换反应而进行分离的方法4,酶的分子修饰:通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变,从而改变酶的某些特性和功能的技术过程5,酶标免疫测定:是将酶作为标记物质,使之和抗原(或抗体)结合形成酶与抗原(或抗体)复合物,然后再根据待测抗体(或抗原)与复合物专一且定量的结合关系,通过测定与待测抗体(或抗原)结合的酶的活力,从而计算出待测抗体(或抗原)的量。
6,酶电极:是由固定化酶与离子选择电极、气敏电极、氧化还原电极等电化学电极组合而成的生物传感器。
7,半抗原:半抗原:能与对应抗体发生结合出现抗原—抗体反应又不能单独激发人或动物产生抗体的抗原。
(课件里面也有)8,盐析沉淀:当盐浓度升高到一定浓度时,蛋白质和酶的溶解度随着盐浓度的升高而不同程度的下降并前后沉淀析出。
9,酶合成的诱导作用:当诱导物存在时,与阻遏物结合而使RNA聚合酶顺利到达结构基因位置,这种转录水平的调控,促进酶生物合成的作用即酶合成的诱导作用。
10,盐溶:蛋白质和酶在低盐浓度下的溶解度随着盐浓度的升高而增加,这种现象称为盐溶11,吸附层析(p190):又称色层法或色谱法,是溶液中的溶质随流动相通过吸附层析介质时,柱内的吸附介质表面的吸附基团对溶质发生吸附作用,某些溶质就会被吸附在介质上,由于不同的介质表面活性基团对溶质的吸附能力不同。
因此可以利用介质对溶质的吸附能力的差异,将不同的溶质分开,这种方法称为吸附层析。
12,等电聚焦电泳(IEF)(p203和p210):利用特殊的一种缓冲液(两性电解质,如蛋白质)在凝胶(常用聚丙烯酰胺凝胶)内制造一个(稳定、连续、线性)pH梯度,电泳时每种蛋白质就将迁移到等于其等电点(pI)的pH处(此时此蛋白质不再带有净的正或负电荷),形成一个很窄的区带(该电泳条带不随时间的变化而变化)。