酶催化基本理論課件

生物反應(yīng)過(guò)程是利用生物催化劑以完成生物技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程。生物催化劑微生物、植物的整體細(xì)胞從細(xì)胞中提取出來(lái)的酶第1頁(yè)/共30頁(yè)生物反應(yīng)過(guò)程是利用生物催化劑以完成生物技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程。生1概述酶是微生物等生物細(xì)胞生產(chǎn)的具有生物催化活性的蛋白質(zhì)；優(yōu)點(diǎn)：專(zhuān)一性；高效性；反應(yīng)條件溫和；缺點(diǎn)：容易變性失活，易被雜菌污染第2頁(yè)/共30頁(yè)概述酶是微生物等生物細(xì)胞生產(chǎn)的具有生物催化活性的蛋白質(zhì)；第22酶第3頁(yè)/共30頁(yè)酶第3頁(yè)/共30頁(yè)3第4頁(yè)/共30頁(yè)第4頁(yè)/共30頁(yè)4溶菌酶第5頁(yè)/共30頁(yè)溶菌酶第5頁(yè)/共30頁(yè)5本節(jié)內(nèi)容一、單底物酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)二、影響酶活性的環(huán)境因素及穩(wěn)定性三、固定化酶反應(yīng)的特性變化四、固定化酶反應(yīng)器五、固定化酶在生物制藥生產(chǎn)中的應(yīng)用舉例第6頁(yè)/共30頁(yè)本節(jié)內(nèi)容一、單底物酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第6頁(yè)/共30頁(yè)6一、單底物酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—米氏方程單底物酶促反應(yīng)酶底物復(fù)合物產(chǎn)物第7頁(yè)/共30頁(yè)一、單底物酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—米氏方程單底物酶促反應(yīng)酶底物復(fù)合物7假設(shè)【S】≧【E】,【ES】不變米氏方程產(chǎn)物的生產(chǎn)速率第8頁(yè)/共30頁(yè)假設(shè)【S】≧【E】,米氏方程產(chǎn)物的生產(chǎn)速率第8頁(yè)/共30頁(yè)8關(guān)鍵是求取Km和υmax的值第9頁(yè)/共30頁(yè)關(guān)鍵是求取Km和υmax的值第9頁(yè)/共30頁(yè)9實(shí)際反應(yīng)中，由于存在底物或者抑制劑的抑制會(huì)降低酶反應(yīng)速率。（一）、底物抑制（二）、抑制劑抑制第10頁(yè)/共30頁(yè)實(shí)際反應(yīng)中，由于存在底物或者抑制劑的抑制會(huì)降低酶反應(yīng)速率。第10（一）底物抑制的酶反應(yīng)方程第11頁(yè)/共30頁(yè)（一）底物抑制的酶反應(yīng)方程第11頁(yè)/共30頁(yè)11（二）抑制物抑制的酶反應(yīng)方程第12頁(yè)/共30頁(yè)（二）抑制物抑制的酶反應(yīng)方程第12頁(yè)/共30頁(yè)12二、影響酶活性的環(huán)境因素及穩(wěn)定性1.溫度在適宜的溫度范圍內(nèi)，酶反應(yīng)速率基本符合阿倫尼烏斯定律，即最佳pH值第13頁(yè)/共30頁(yè)二、影響酶活性的環(huán)境因素及穩(wěn)定性1.溫度最佳pH值第13頁(yè)/132.pH每種酶都有適宜的pH值范圍，并且有最佳的pH,在此pH下，酶催化反應(yīng)速率達(dá)到最大第14頁(yè)/共30頁(yè)2.pH第14頁(yè)/共30頁(yè)14酶游離酶固定化酶難以回收，增加成本生產(chǎn)中常常采用固定化酶第15頁(yè)/共30頁(yè)酶游離酶固定化酶難以回收，增加成本生產(chǎn)中常常采用第15頁(yè)/共15三、固定化酶反應(yīng)的特性變化定義：固定化酶就是把游離酶經(jīng)過(guò)處理約束限制在一固定空間或載體上形成的酶。第16頁(yè)/共30頁(yè)三、固定化酶反應(yīng)的特性變化定義：固定化酶就是把游離酶經(jīng)過(guò)處理16酶固定化的方法可以分為四類(lèi)：（1）包埋法（2）吸附法（3）交聯(lián)法（4）共價(jià)法第17頁(yè)/共30頁(yè)酶固定化的方法可以分為四類(lèi)：第17頁(yè)/共30頁(yè)17主要變化如下：（1）酶活力的改變：活性降低（2）穩(wěn)定性提高（3）最適宜作用溫度的改變（4）最適pH值的改變（5）反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)的改變（6）相對(duì)酶活力與半衰期第18頁(yè)/共30頁(yè)主要變化如下：（1）酶活力的改變：活性降低第18頁(yè)/共30頁(yè)18四、固定化酶反應(yīng)器與游離酶反應(yīng)器（一）游離酶反應(yīng)器A.機(jī)械攪拌反應(yīng)器（分批、半連續(xù)和連續(xù)操作）B.超濾膜反應(yīng)器（連續(xù)操作或間歇循環(huán)操作）第19頁(yè)/共30頁(yè)四、固定化酶反應(yīng)器與游離酶反應(yīng)器（一）游離酶反應(yīng)器第19頁(yè)/19機(jī)械攪拌反應(yīng)器第20頁(yè)/共30頁(yè)機(jī)械攪拌反應(yīng)器第20頁(yè)/共30頁(yè)20超濾膜反應(yīng)器第21頁(yè)/共30頁(yè)超濾膜反應(yīng)器第21頁(yè)/共30頁(yè)21側(cè)置膜超濾系統(tǒng)

第22頁(yè)/共30頁(yè)側(cè)置膜超濾系統(tǒng)第22頁(yè)/共30頁(yè)22固定化酶反應(yīng)器多種型式：攪拌罐、固定床或填充床、流化床、膜式。第23頁(yè)/共30頁(yè)固定化酶反應(yīng)器多種型式：第23頁(yè)/共30頁(yè)23不銹鋼攪拌罐第24頁(yè)/共30頁(yè)不銹鋼攪拌罐第24頁(yè)/共30頁(yè)24玻璃鋼攪拌罐第25頁(yè)/共30頁(yè)玻璃鋼攪拌罐第25頁(yè)/共30頁(yè)25電加熱攪拌罐第26頁(yè)/共30頁(yè)電加熱攪拌罐第26頁(yè)/共30頁(yè)26第27頁(yè)/共30頁(yè)第27頁(yè)/共30頁(yè)27第28頁(yè)/共30頁(yè)第28頁(yè)/共30頁(yè)28五、固定化酶在生物制藥生產(chǎn)的應(yīng)用舉例利用固定化青霉素酰化酶催化天然的青霉素G或V生產(chǎn)6-氨基青霉烷酸（進(jìn)一步合成氨芐青霉素）利用固定化氨基?；柑幚砗蠰型和D型的外消旋氨基酶混合物（制備純的L-氨基酸）第29頁(yè)/共30頁(yè)五、固定化酶在生物制藥生產(chǎn)的應(yīng)用舉例利用固定化青霉素?；复?9第30頁(yè)/共30頁(yè)第30頁(yè)/共30頁(yè)30生物反應(yīng)過(guò)程是利用生物催化劑以完成生物技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程。生物催化劑微生物、植物的整體細(xì)胞從細(xì)胞中提取出來(lái)的酶第1頁(yè)/共30頁(yè)生物反應(yīng)過(guò)程是利用生物催化劑以完成生物技術(shù)產(chǎn)品生產(chǎn)的過(guò)程。生31概述酶是微生物等生物細(xì)胞生產(chǎn)的具有生物催化活性的蛋白質(zhì)；優(yōu)點(diǎn)：專(zhuān)一性；高效性；反應(yīng)條件溫和；缺點(diǎn)：容易變性失活，易被雜菌污染第2頁(yè)/共30頁(yè)概述酶是微生物等生物細(xì)胞生產(chǎn)的具有生物催化活性的蛋白質(zhì)；第232酶第3頁(yè)/共30頁(yè)酶第3頁(yè)/共30頁(yè)33第4頁(yè)/共30頁(yè)第4頁(yè)/共30頁(yè)34溶菌酶第5頁(yè)/共30頁(yè)溶菌酶第5頁(yè)/共30頁(yè)35本節(jié)內(nèi)容一、單底物酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)二、影響酶活性的環(huán)境因素及穩(wěn)定性三、固定化酶反應(yīng)的特性變化四、固定化酶反應(yīng)器五、固定化酶在生物制藥生產(chǎn)中的應(yīng)用舉例第6頁(yè)/共30頁(yè)本節(jié)內(nèi)容一、單底物酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)第6頁(yè)/共30頁(yè)36一、單底物酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—米氏方程單底物酶促反應(yīng)酶底物復(fù)合物產(chǎn)物第7頁(yè)/共30頁(yè)一、單底物酶促反應(yīng)動(dòng)力學(xué)—米氏方程單底物酶促反應(yīng)酶底物復(fù)合物37假設(shè)【S】≧【E】,【ES】不變米氏方程產(chǎn)物的生產(chǎn)速率第8頁(yè)/共30頁(yè)假設(shè)【S】≧【E】,米氏方程產(chǎn)物的生產(chǎn)速率第8頁(yè)/共30頁(yè)38關(guān)鍵是求取Km和υmax的值第9頁(yè)/共30頁(yè)關(guān)鍵是求取Km和υmax的值第9頁(yè)/共30頁(yè)39實(shí)際反應(yīng)中，由于存在底物或者抑制劑的抑制會(huì)降低酶反應(yīng)速率。（一）、底物抑制（二）、抑制劑抑制第10頁(yè)/共30頁(yè)實(shí)際反應(yīng)中，由于存在底物或者抑制劑的抑制會(huì)降低酶反應(yīng)速率。第40（一）底物抑制的酶反應(yīng)方程第11頁(yè)/共30頁(yè)（一）底物抑制的酶反應(yīng)方程第11頁(yè)/共30頁(yè)41（二）抑制物抑制的酶反應(yīng)方程第12頁(yè)/共30頁(yè)（二）抑制物抑制的酶反應(yīng)方程第12頁(yè)/共30頁(yè)42二、影響酶活性的環(huán)境因素及穩(wěn)定性1.溫度在適宜的溫度范圍內(nèi)，酶反應(yīng)速率基本符合阿倫尼烏斯定律，即最佳pH值第13頁(yè)/共30頁(yè)二、影響酶活性的環(huán)境因素及穩(wěn)定性1.溫度最佳pH值第13頁(yè)/432.pH每種酶都有適宜的pH值范圍，并且有最佳的pH,在此pH下，酶催化反應(yīng)速率達(dá)到最大第14頁(yè)/共30頁(yè)2.pH第14頁(yè)/共30頁(yè)44酶游離酶固定化酶難以回收，增加成本生產(chǎn)中常常采用固定化酶第15頁(yè)/共30頁(yè)酶游離酶固定化酶難以回收，增加成本生產(chǎn)中常常采用第15頁(yè)/共45三、固定化酶反應(yīng)的特性變化定義：固定化酶就是把游離酶經(jīng)過(guò)處理約束限制在一固定空間或載體上形成的酶。第16頁(yè)/共30頁(yè)三、固定化酶反應(yīng)的特性變化定義：固定化酶就是把游離酶經(jīng)過(guò)處理46酶固定化的方法可以分為四類(lèi)：（1）包埋法（2）吸附法（3）交聯(lián)法（4）共價(jià)法第17頁(yè)/共30頁(yè)酶固定化的方法可以分為四類(lèi)：第17頁(yè)/共30頁(yè)47主要變化如下：（1）酶活力的改變：活性降低（2）穩(wěn)定性提高（3）最適宜作用溫度的改變（4）最適pH值的改變（5）反應(yīng)動(dòng)力學(xué)常數(shù)的改變（6）相對(duì)酶活力與半衰期第18頁(yè)/共30頁(yè)主要變化如下：（1）酶活力的改變：活性降低第18頁(yè)/共30頁(yè)48四、固定化酶反應(yīng)器與游離酶反應(yīng)器（一）游離酶反應(yīng)器A.機(jī)械攪拌反應(yīng)器（分批、半連續(xù)和連續(xù)操作）B.超濾膜反應(yīng)器（連續(xù)操作或間歇循環(huán)操作）第19頁(yè)/共30頁(yè)四、固定化酶反應(yīng)器與游離酶反應(yīng)器（一）游離酶反應(yīng)器第19頁(yè)/49機(jī)械攪拌反應(yīng)器第20頁(yè)/共30頁(yè)機(jī)械攪拌反應(yīng)器第20頁(yè)/共30頁(yè)50超濾膜反應(yīng)器第21頁(yè)/共30頁(yè)超濾膜反應(yīng)器第21頁(yè)/共30頁(yè)51側(cè)置膜超濾系統(tǒng)

第22頁(yè)/共30頁(yè)側(cè)置膜超濾系統(tǒng)第22頁(yè)/共30頁(yè)52固定化酶反應(yīng)器多種型式：攪拌罐、固定床或填充床、流化床、膜式。第23頁(yè)/共30頁(yè)固定化酶反應(yīng)器多種型式：第23頁(yè)/共30頁(yè)53不銹鋼攪拌罐第24頁(yè)/共30頁(yè)不銹鋼攪拌罐第24頁(yè)/共30頁(yè)54玻璃鋼攪拌罐第25頁(yè)/共30頁(yè)玻璃鋼攪拌罐第25頁(yè)/共30頁(yè)55電加熱攪拌罐第26頁(yè)/共30頁(yè)電加熱攪拌罐第26頁(yè)/共30頁(yè)56第27頁(yè)/共30頁(yè)第27頁(yè)/共30頁(yè)57第2