人教-選修2-第三章-酶在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用1

1、v酶的家族酶的家族根據(jù)存在部位不同根據(jù)存在部位不同 包內(nèi)酶包內(nèi)酶 包外酶包外酶根據(jù)酶催化的作用根據(jù)酶催化的作用 氧化還原酶氧化還原酶 水解酶水解酶 裂解酶裂解酶 連接酶連接酶 轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶 異構(gòu)酶異構(gòu)酶 3 3、2 2 酶在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用酶在工業(yè)生產(chǎn)上的應(yīng)用v酶工程酶工程(enzyme engineering)(enzyme engineering)是在是在19711971年第一屆年第一屆國(guó)際酶工程會(huì)議上才得到命名的一項(xiàng)新技術(shù)。國(guó)際酶工程會(huì)議上才得到命名的一項(xiàng)新技術(shù)。v酶工程主要研究酶的生產(chǎn)、純化、固定化技術(shù)、酶工程主要研究酶的生產(chǎn)、純化、固定化技術(shù)、酶分子結(jié)構(gòu)的修飾和改造以及在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥

2、衛(wèi)酶分子結(jié)構(gòu)的修飾和改造以及在工農(nóng)業(yè)、醫(yī)藥衛(wèi)生和理論研究等方面的應(yīng)用。生和理論研究等方面的應(yīng)用。 v對(duì)新酶開發(fā)，現(xiàn)采用兩種方法。對(duì)新酶開發(fā)，現(xiàn)采用兩種方法。v一是化學(xué)方法一是化學(xué)方法，即通過對(duì)酶的化學(xué)修飾或固定化，即通過對(duì)酶的化學(xué)修飾或固定化處理，改善酶的性質(zhì)以提高酶的效率和降低成本，處理，改善酶的性質(zhì)以提高酶的效率和降低成本，甚至通過化學(xué)合成法制造人工酶，（甚至通過化學(xué)合成法制造人工酶，（化學(xué)酶工化學(xué)酶工程程）；）；v另一種是用基因重組技術(shù)生產(chǎn)酶以及對(duì)酶基因進(jìn)另一種是用基因重組技術(shù)生產(chǎn)酶以及對(duì)酶基因進(jìn)行修飾或設(shè)計(jì)新基因行修飾或設(shè)計(jì)新基因，從而生產(chǎn)性能穩(wěn)定，具有，從而生產(chǎn)性能穩(wěn)定，具有新的生物

3、活性及催化效率更高的酶。（新的生物活性及催化效率更高的酶。（生物酶工生物酶工程程） 一、化學(xué)酶工程一、化學(xué)酶工程 v主要包括：主要包括：v天然酶天然酶（從生物材料中分離純化得到從生物材料中分離純化得到酶）酶） v化學(xué)修飾酶化學(xué)修飾酶（對(duì)酶分子的化學(xué)修飾改善酶對(duì)酶分子的化學(xué)修飾改善酶的性能的性能）v固定化酶固定化酶（將水溶性酶用物理或化學(xué)方法將水溶性酶用物理或化學(xué)方法處理，使之成為不溶于水的，但仍具有酶處理，使之成為不溶于水的，但仍具有酶活性的狀態(tài)活性的狀態(tài)） v人工模擬酶人工模擬酶( (用化學(xué)合成了人工酶催化劑用化學(xué)合成了人工酶催化劑) ) 固定化酶的優(yōu)點(diǎn)固定化酶的優(yōu)點(diǎn)v經(jīng)過固定化的酶不僅仍具

4、有高的催化效率經(jīng)過固定化的酶不僅仍具有高的催化效率和高度專一性，而且固定化酶提高了對(duì)酸和高度專一性，而且固定化酶提高了對(duì)酸堿和溫度的穩(wěn)定性，增加了酶的使用壽命；堿和溫度的穩(wěn)定性，增加了酶的使用壽命；可簡(jiǎn)化工藝，可簡(jiǎn)化工藝，反應(yīng)后易與反應(yīng)產(chǎn)物分離，反應(yīng)后易與反應(yīng)產(chǎn)物分離，減少了產(chǎn)物分離純化的困難，而提高了產(chǎn)減少了產(chǎn)物分離純化的困難，而提高了產(chǎn)量和質(zhì)量。量和質(zhì)量。 二、生物酶工程二、生物酶工程v生物酶工程是酶學(xué)和以生物酶工程是酶學(xué)和以DNADNA重組技術(shù)為重組技術(shù)為主的現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，主的現(xiàn)代分子生物學(xué)技術(shù)相結(jié)合的產(chǎn)物，稱為高級(jí)酶工程。主要包括稱為高級(jí)酶工程。主要包括3 3個(gè)方面內(nèi)

5、個(gè)方面內(nèi)容：容：v1 1. .用基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)酶用基因工程技術(shù)大量生產(chǎn)酶( (克隆酶克隆酶) )；v2.2.對(duì)酶基因進(jìn)行修飾，產(chǎn)生遺傳修飾酶對(duì)酶基因進(jìn)行修飾，產(chǎn)生遺傳修飾酶( (突變酶突變酶) )；v3.3.設(shè)計(jì)新酶基因，合成自然界不曾有的設(shè)計(jì)新酶基因，合成自然界不曾有的新酶新酶 請(qǐng)列舉酶催化的反應(yīng)有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？請(qǐng)列舉酶催化的反應(yīng)有哪些優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)？ v酶催化反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面酶催化反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)主要表現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。v1）酶催化的反應(yīng)類型十分廣泛。具有極其廣泛的應(yīng)）酶催化的反應(yīng)類型十分廣泛。具有極其廣泛的應(yīng)用范圍。用范圍。v2）酶催化的反應(yīng)具有極高的選擇性（專一性），幾）

6、酶催化的反應(yīng)具有極高的選擇性（專一性），幾乎沒有副反應(yīng)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率高。乎沒有副反應(yīng)，反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)率高。v3）酶催化的反應(yīng)速度高。酶催化的反應(yīng)速度大約比）酶催化的反應(yīng)速度高。酶催化的反應(yīng)速度大約比化學(xué)催化劑催化的反應(yīng)速度高化學(xué)催化劑催化的反應(yīng)速度高1010倍，因此，酶催倍，因此，酶催化的反應(yīng)時(shí)間短，設(shè)備利用率高，生產(chǎn)效率高?；姆磻?yīng)時(shí)間短，設(shè)備利用率高，生產(chǎn)效率高。v4）酶催化的反應(yīng)條件溫和，一般是在常溫、常壓、）酶催化的反應(yīng)條件溫和，一般是在常溫、常壓、近乎中性近乎中性pH條件下反應(yīng)，因此，能耗低，設(shè)備要求條件下反應(yīng)，因此，能耗低，設(shè)備要求低，使用時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)成本和操作成本低。低，

7、使用時(shí)間長(zhǎng)，反應(yīng)成本和操作成本低。v1）酶是蛋白質(zhì)，在不適宜的條件下容易發(fā)生變性、失活，因此，）酶是蛋白質(zhì)，在不適宜的條件下容易發(fā)生變性、失活，因此，在使用和保存酶時(shí)要十分小心，要盡可能保持適宜的條件。由于在使用和保存酶時(shí)要十分小心，要盡可能保持適宜的條件。由于酶對(duì)溫度、酶對(duì)溫度、pH和有機(jī)溶劑敏感，穩(wěn)定性差，使之在某些應(yīng)用上和有機(jī)溶劑敏感，穩(wěn)定性差，使之在某些應(yīng)用上受到限制。受到限制。v2）絕大多數(shù)酶溶于水，催化反應(yīng)結(jié)束后，多數(shù)酶還有活性，因）絕大多數(shù)酶溶于水，催化反應(yīng)結(jié)束后，多數(shù)酶還有活性，因而直接從反應(yīng)液中將酶與產(chǎn)物分離回收十分困難。而直接從反應(yīng)液中將酶與產(chǎn)物分離回收十分困難。v3）有些酶，如氧化還原酶，轉(zhuǎn)移酶，某些裂解酶，在催化相應(yīng)）有些酶，如氧化還原酶，轉(zhuǎn)移酶，某些裂解酶，在催化相應(yīng)反應(yīng)時(shí)，需要特殊的輔助因子，如反應(yīng)時(shí)，需要特殊的輔助因子，如NAD+、NADH、NADP+、NADPH、FAD、FMA、ATP，以及金屬離子等。因此，在酶催，以及金屬離子等。因此，在酶催化反應(yīng)時(shí)，需在反應(yīng)系統(tǒng)中