生物化工技術(shù)[共34頁]

1、1生物化工技術(shù) 祝思頻201020304生物化工技術(shù)Bio-chemical technology生物催化劑Biocatalyst生物催化劑進(jìn)展Advances in biological catalysts 生物催化劑改造進(jìn)展Advances in modification of biological catalystsCONTENT02301生物化工技術(shù)PART ONEBio-chemical technology4利用生物技術(shù)結(jié)合化學(xué)工程原理進(jìn)行化學(xué)品的加工生產(chǎn)過程。 5能源生物工程.基因工程和組織工程生物制藥酶工程與酶制劑生物催化生物化工領(lǐng)域生物化工涉及的主要領(lǐng)域621世紀(jì)生物化工發(fā)展

2、框架702生物催化劑BiocatalystPART TWO8生物催化生物催化劑工業(yè)用生物催化劑概念9 生物催化利用酶或者生物有機(jī)體（細(xì)胞、細(xì)胞器、組織等）作為催化劑進(jìn)行化學(xué)轉(zhuǎn)化的過程10生物反應(yīng)過程中起催化作用的游離或固定化細(xì)胞的總稱生物要發(fā)光需要體內(nèi)的酶參與生物催化劑11游離或固定化的酶或活細(xì)胞的總稱 工業(yè)生物催化劑12生物催化劑來源從動物肝臟或植物中直接提取一來自微生物細(xì)胞二原核微生物三13幾大特點與傳統(tǒng)的化學(xué)催化相比，生物催化具有顯著的優(yōu)勢生物催化劑效率高高度專一清潔環(huán)保條件溫和14特點高度專一15特點效率高條件溫和161、在有機(jī)合成方面的應(yīng)用2、在食品工業(yè)中的應(yīng)用3、在醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用生物

3、催化劑的應(yīng)用1703生物催化劑進(jìn)展 Advances in biological catalystsPART THREE18 高污染、高能耗化學(xué)催化 低污染、低能耗生物催化三種方法：1、基于微生物培養(yǎng)的篩選2、宏基因組文庫技術(shù)3、基因組挖礦技術(shù)轉(zhuǎn)向轉(zhuǎn)向19克隆 總DNA（宏基因組）構(gòu)建文庫和篩選 生理活性物生理活性物質(zhì)質(zhì) 或或設(shè)計引物 遺傳多樣性和分子生態(tài)學(xué)信息宏基因組學(xué)20宏基因組學(xué)21優(yōu)點：避開了微生物分離培養(yǎng)問題，擴(kuò)展利用空間。避開了微生物分離培養(yǎng)問題，擴(kuò)展利用空間。 缺點：篩選工作量非常大篩選工作量非常大因此 篩選酶的研究也主要集中在那些底物水解后能形成明顯的透明篩選酶的研究也主要集中

4、在那些底物水解后能形成明顯的透明圈或者是結(jié)合了某種染料的底物被水解后能形成透明圈的酶類。圈或者是結(jié)合了某種染料的底物被水解后能形成透明圈的酶類。22這一術(shù)語已被用于多種領(lǐng)域，主要是指開發(fā)基因組信息以發(fā)現(xiàn)一些新的過程、靶點和產(chǎn)物?；蚪M挖礦技術(shù)2304生物催化劑改造進(jìn)展Advances in modification of biological catalystsPART FOUR24 活性較低、受限于極端環(huán)境活性較低、受限于極端環(huán)境 酶分子改造成為熱點 定向進(jìn)化定向進(jìn)化 計算機(jī)輔助的理性改造計算機(jī)輔助的理性改造生物催化劑改造的必要性25以隨機(jī)突變?yōu)楹诵囊噪S機(jī)突變?yōu)楹诵?人為引發(fā)：人為引發(fā)：突變

5、庫的構(gòu)建、定向選擇。目的：目的：使目標(biāo)蛋白較短的時間完成進(jìn)化過程。特點：特點：非理性的突變方法，它不需要知道酶的結(jié)構(gòu)與功能特性。包括：包括：1、易錯PCR 2、點飽和突變 3、DNA改組一、定向進(jìn)化26改變PCR反應(yīng)條件調(diào)整突變頻率，降低聚合酶固有的突變序列的傾向性，提高突變譜的多樣性，得到隨機(jī)突變的DNA群體，最后用合適的載體克隆突變基因。關(guān)鍵：關(guān)鍵：合適突變頻率的選擇理想的堿基置換率和易錯的最佳條件主要依賴于突變的DNA片段的長度片段的長度。易錯PCR27將欲突變的位點分別用其它將欲突變的位點分別用其它19種氨基酸進(jìn)行替代種氨基酸進(jìn)行替代需要構(gòu)建較多的突變體，工作量仍然較大，同樣也需要較靈

6、敏需要構(gòu)建較多的突變體，工作量仍然較大，同樣也需要較靈敏的蹄選方法的蹄選方法點飽和突變28點飽和突變29點飽和突變30DNA改組 DNA分子的體外重組，是基因在分子水平上進(jìn)行有性重組。通過改變單個基因(或基因家族)原有的核苷酸序列，創(chuàng)造新基因，并賦予表達(dá)產(chǎn)物以新功能。 與易錯RCR：改組發(fā)生更大程度的改變 同源改組非同源改組31DNA改組 32介于定向進(jìn)化與理性設(shè)計之間的一種方法。當(dāng)一個酶的結(jié)構(gòu)(尤其是酶與底物復(fù)合物的結(jié)構(gòu))被測定以后，研究者可以更深入地研究酶與底物的作用關(guān)系，進(jìn)而可以進(jìn)行基于結(jié)構(gòu)分析的半理性設(shè)計。若再結(jié)合前人成功改造的經(jīng)驗可以大大提高改造的成功率，降低改造的工作量和成本。此外

7、，將一些性能優(yōu)良的酶的序列和/或結(jié)構(gòu)與目標(biāo)酶進(jìn)行仔細(xì)比對分析，也能獲得一些模糊的結(jié)構(gòu)與功能關(guān)系，根據(jù)這些信息研究者也能縮小突變位點的范圍，進(jìn)一步可以大大縮小突變庫的容量，顯著提高有益突變體的概率，降低篩選的工作量。二、半理性設(shè)計33隨著計算生物學(xué)、分子生物學(xué)及其它物理和化學(xué)輔助檢測技術(shù)的進(jìn)一步發(fā)展，研究者對蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)與功能的認(rèn)知也更加深人。此外，相關(guān)數(shù)據(jù)庫的信息也越來越豐富。這些技術(shù)和信息為分子改造提供了更多的參考及依據(jù)，使得蛋白質(zhì)的分子改造更為理性。目前，常用的輔助蛋白質(zhì)分子理性改造的軟件或方法主要有：1、多模板同源建模、多模板同源建模2、分子對接、分子對接3、分子動力學(xué)模擬等、分子動力學(xué)模擬等三、計算機(jī)輔助的理性設(shè)計341、生物催化備受關(guān)注