第一章 緒論 (NXPowerLite).ppt

1、Chapter 1 Introduction，簡介，Contents of chapter 1，1，酶的定義，2，酶的發(fā)現(xiàn)和研究歷史，3，酶的分類命名，4，酶的化學(xué)性質(zhì)和催化特性，go，go，定義酶具有一般催化劑的特征：1 .只能做熱力學(xué)允許的反應(yīng)。2.不改變反應(yīng)的平衡點(diǎn)，可以縮短化學(xué)反應(yīng)達(dá)到平衡的時(shí)間。3.降低活化能，加快化學(xué)反應(yīng)速度。酶的催化效率通常高于非生物催化劑催化活性的1061013倍。1.1酶的定義，牙齒章節(jié)的目錄，1.2酶的發(fā)現(xiàn)和研究歷史，人們對酶的認(rèn)識(shí)來自生產(chǎn)和生活實(shí)踐。豪時(shí)代，人們掌握了釀酒技術(shù)。在公元前12世紀(jì)的鑄造中，人們釀酒、制作麥芽糖和漿果。據(jù)悉，春秋戰(zhàn)國時(shí)期以谷物治

2、療消化不良疾病。酶、主母、酶主和西方國家在19世紀(jì)大量研究了釀酒發(fā)酵過程。到1897年，德國巴克納布克納兄弟用石英砂研磨酵母細(xì)胞，制造沒有酵母細(xì)胞的提取液，證明沒有細(xì)胞的酵母提取液也能使糖發(fā)酵。發(fā)酵表明與細(xì)胞的活動(dòng)無關(guān)。為了說明發(fā)酵是酶作用的化學(xué)本質(zhì)，Buchner獲得了1911年諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。1896年，日本的最高峰首先為吉在米阿斯費(fèi)吉魯斯創(chuàng)造了最高淀粉酶，并將其用作消化劑，為酶的生產(chǎn)和應(yīng)用創(chuàng)造了先例。1878年，給了酶一個(gè)統(tǒng)一的名詞Enzyme，牙齒單詞源于希臘語，意思是“在酵母中”。后來對酶的作用機(jī)制和酶的本質(zhì)進(jìn)行了深入研究，1930年證明酶是蛋白質(zhì)。80年代初發(fā)現(xiàn)了具有催化功能的RNA

3、核酶(ribozyme)。牙齒發(fā)現(xiàn)打破了酶是蛋白質(zhì)的傳統(tǒng)觀念，開拓了酶研究的新領(lǐng)域，目前鑒定了4000多種酶，數(shù)百種酶已經(jīng)決定，每年都發(fā)現(xiàn)新的酶。1908年，德國羅姆制造了胰酶，用于皮革的軟化。1908年，法國博伊登(Boidin)制作了細(xì)菌淀粉酶，并應(yīng)用于紡織品的變質(zhì)。1911年，美國的沃勒斯丁制作了木瓜蛋白酶，以去除啤酒中的蛋白質(zhì)混濁。從那時(shí)起，酶的生產(chǎn)和應(yīng)用逐漸發(fā)展。但在20世紀(jì)50年代以前，它停留在從微生物、動(dòng)物或植物中提取酶并利用的階段。當(dāng)時(shí)生產(chǎn)力落后，生產(chǎn)工藝比較繁雜，難以進(jìn)行大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。酶的應(yīng)用歷史，1949年用液體深層培養(yǎng)法進(jìn)行細(xì)菌淀粉酶的發(fā)酵生產(chǎn)，揭開了近代酶工業(yè)的序幕

4、。20世紀(jì)50年代以來，隨著生物化學(xué)工程的發(fā)展，大部分酶制劑的生產(chǎn)已轉(zhuǎn)變?yōu)槲⑸锪黧w的深層發(fā)酵方法。酶的應(yīng)用越來越廣泛。50年代：酶固定化研究開始了。1953年，德國科學(xué)家們首先將多米諾苯乙烯樹脂與淀粉酶、胃蛋白酶、羧肽酶、核糖核酸酶等結(jié)合起來，形成了固定化酶。60年代是固定化酶技術(shù)迅速發(fā)展的時(shí)期。1969年，日本的天然日朗首次在工業(yè)上應(yīng)用固定化氨基胺聚糖酶，從DL-氨基酸生產(chǎn)L-氨基酸。酶工程一詞出現(xiàn)，代表了有效利用酶的科學(xué)技術(shù)領(lǐng)域。1971年第一屆國際酶工程學(xué)科學(xué)術(shù)會(huì)議在美國舉行，當(dāng)時(shí)的主題是固定化酶。進(jìn)一步開展了微生物細(xì)胞固定化的研究。1973年，天然日糧首次利用固定化大腸桿菌細(xì)胞生產(chǎn)L

5、-天冬氨酸。1978年日本鈴木等固定細(xì)胞的生產(chǎn)-淀粉酶研究取得了成功。因此，20世紀(jì)70年代是固定細(xì)胞技術(shù)取得進(jìn)展的時(shí)期。80年代，固定細(xì)胞已經(jīng)用于生產(chǎn)細(xì)胞外酶，所以80年代又發(fā)展了固定化原生質(zhì)體技術(shù)，消除了細(xì)胞壁這個(gè)障礙。隨著酶的固定化技術(shù)的發(fā)展，酶分子修飾技術(shù)也取得了進(jìn)展。60年代用小分子化合物修飾酶分子側(cè)鏈基團(tuán)，改變了酶的性質(zhì)。70年代，修飾制的選用和修飾方法有了新的發(fā)展。此外，對抗體酶、人工酶、模擬酶等的研究和酶的應(yīng)用技術(shù)研究近20年取得了很大進(jìn)展，酶工程發(fā)展到了廣度和深度，顯示出廣泛而吸引人的前景?；氐窖例X章節(jié)的目錄，1961年，國際酶委員會(huì)(Enzyme Committee，EC)

6、根據(jù)酶觸發(fā)的反應(yīng)類型和機(jī)制，將酶分為6茄子類別。1.3酶的分類和命名，Each enzyme is now classified And named according to the type of chemical reaction it catalyze s . so an enzyme is assigned a four-，乳酸NAD，丙酮酸NADH，乳酸：NAD氧化還原酶，慣性名：僅取更重要的底物名稱和反應(yīng)類型。乳酸：NAD氧化還原酶，乳酸脫氫酶，促進(jìn)水解反應(yīng)的酶，通常在酶的名字中省略反應(yīng)類型。氧化-還原酶催化氧化-還原反應(yīng)。主要包括脫氫酶(dehydrogenase)和氧化酶(Ox

7、idase)。例如，乳酸脫氫酶能促進(jìn)乳酸脫氫酶的反應(yīng)。(1)氧化還原酶Oxidoreductase，轉(zhuǎn)移酶催化組轉(zhuǎn)移反應(yīng)，即把一個(gè)基質(zhì)分子的基團(tuán)或原子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)基質(zhì)分子。例如，谷氨酶催化的氨基轉(zhuǎn)移反應(yīng)。(2)轉(zhuǎn)移酶轉(zhuǎn)移酶，水解酶催化基質(zhì)水解反應(yīng)。主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶、脂肪酶等。例如脂肪酶(Lipase)催化的脂質(zhì)的水解反應(yīng)：(3)水解酶hydrolase主要包括醛縮酶、水合酶、脫氨酶等。例如，延胡索水化酶催化的反應(yīng)。(4)分裂酶Lyase，異構(gòu)酶促進(jìn)多種異構(gòu)體的相互轉(zhuǎn)換，即基質(zhì)分子內(nèi)基團(tuán)或原子的重排過程。例如6-磷酸葡萄糖異構(gòu)酶催化反應(yīng)。(5)異構(gòu)酶異構(gòu)酶、合成酶、連接酶，也稱為C

8、-C，C-O，C-N，C-S鍵的形成。這些反應(yīng)必須與ATP分解反應(yīng)相互結(jié)合。A B ATP H-O-H=A B ADP Pi，例如丙酮酸羧化酶催化反應(yīng)。丙酮酸CO2醋酸，(6)合成酶Ligase或Synthetase，核酸酶(R酶)的分類，1982年以后發(fā)現(xiàn)的核酸酶越來越多，對它的研究也越來越廣泛。但是對分類和命名還沒有統(tǒng)一的原則和規(guī)定。根據(jù)酶催化反應(yīng)的類型，R酶可分為剪切酶、剪切酶、多用途酶等三類茄子。根據(jù)R酶的結(jié)構(gòu)特征，分為錘子型R酶、發(fā)夾型R酶、含有I型IVS的R酶、含有II型IVS的R酶等。根據(jù)酶催化的基質(zhì)是本身的RNA分子還是其他分子，R酶可以分為分子內(nèi)催化(in cis，也稱為磁催

9、化)和分子間催化(in trans)。牙齒章節(jié)的目錄，(a)酶的化學(xué)本質(zhì)，1926年J.B.Sumner首次在刀豆中制造脲酶結(jié)晶，證明了蛋白質(zhì)，并提出了酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)的觀點(diǎn)。1982年T.Cech發(fā)現(xiàn)了第一種催化活性天然核糖核酸(核酶)，之后Altman和Pace等陸續(xù)發(fā)現(xiàn)了實(shí)際的RNA催化劑。核酶的發(fā)現(xiàn)不僅表明酶不一定是蛋白質(zhì)，還促進(jìn)了對生命起源、生物進(jìn)化等的進(jìn)一步討論。1.4酶的化學(xué)性質(zhì)和催化特性，(2)酶的組成，酶，簡單酶，結(jié)合酶，(轉(zhuǎn)氨酶)=酶蛋白輔助因子，輔助因子，輔助酶，酶蛋白和相對寬松的小分子有機(jī)物。輔機(jī)，與膜蛋白緊密結(jié)合的小分子有機(jī)物。使用金屬活化劑，金屬離子作為輔助因子。酶

10、的催化特異性主要取決于膜蛋白質(zhì)部分。輔助因子通常是電子、原子或部分化學(xué)基團(tuán)的載體。(3)單體酶，低聚物酶和多酶復(fù)合物，1。單體酶：只有一條具有活性部位的多肽鏈，全部參與水解。，2 .低聚物酶(oligomeric enzyme):由多個(gè)嬰兒組成，aki連接緊密，單個(gè)嬰兒沒有催化活性。阿基之間通過非共享結(jié)合。3 .多酶復(fù)合物：用多種酶鑲嵌的復(fù)合物。牙齒酶催化基質(zhì)變成產(chǎn)物的一系列順序反應(yīng)。(4)活性部位和必需基團(tuán)，必需基團(tuán)：牙齒基團(tuán)通過化學(xué)修飾改變，酶的活性喪失?；钚圆课唬涸诿阜肿又信c底物直接結(jié)合，與酶催化作用直接相關(guān)的部位。必需組，活性部分，維持酶的空間結(jié)構(gòu)，結(jié)合組，催化組，特異性，催化特性，(5)酶作用的特異性，民族特異性：一個(gè)或一些結(jié)構(gòu)可以用于非常相似的基質(zhì)。絕對特異性：只能作用于某種氣質(zhì)。酶的催化作用受氣質(zhì)濃度、酶濃度、溫度、pH值、活化劑濃度、抑制劑濃度等多種茄子因素的影響。在酶的應(yīng)用過程中，要控制好各種環(huán)境條件，充分發(fā)揮酶的催化功能。(6)影響