课件：酶工程final.pptx

,第五章 酶工程Enzyme Engineering,1,酶的概念,Enzyme proteins 酶是由生物体产生的具有催化剂活性的蛋白质。 Ribozyme RNAs 核糖核酸质酶本身就是一段RNA，特异性地催化某个反应，识别和剪切RNA某个位点。,酶的来源,蛋白酶、淀粉酶 胰蛋白酶、脂肪酶、凝乳酶,酶的发酵生产,酶工程,酶工程就是研究酶的生产和应用的一门技术性学科。它包括酶制剂的制备, 酶的固定化, 酶的修饰与改造，以及酶反应器等方面内容。,目前可利用的产酶微生物种类有限,微生物酶开发的一般程序,胞外酶产酶菌株鉴定 利用微生物代谢产生的酶与相应显色底物反应显色的原理来检测微生物产酶性能 胞内酶产酶菌株鉴定 抽提，测定酶活力,优良产酶菌株的要求,最佳产酶条件的初步确定,微生物产酶性能的进一步提高,基因工程菌的构建,改善酶性能 将产酶基因克隆到安全菌株中表达 增加酶基因的拷贝数以提高产量,微生物酶的发酵生产,无机氮、有机氮,一般在低浓度下有利于酶产量的提高,价格、来源,细胞生长所必需的微量有机物,微生物酶的发酵生产,一般情况下，产酶温度低于生长温度,微生物对氧的需求 氧浓度过高对产酶的抑制作用 酶的变性和失活,控制pH以控制生成酶的产量和种类,固体发酵、液体深层发酵,微生物酶的发酵生产,酶的作用底物 酶的反应产物 酶的底物类似物,补料添加培养基,保持碳源浓度 控制末端产物的浓度,机制不明确,酶的激活剂、稳定剂或生长因子等能提高酶产量的物质, 但作用机制不明确,酶的分离纯化,酶的分离纯化,真空干燥 冷冻干燥 喷雾干燥,除去细胞残渣、沉淀物,酸、碱浸泡抽提,机械破碎 生物破碎化学破碎,吸附 沉淀 凝胶过滤,酶的分离纯化,酶的分离纯化,一般在0-4比较稳定,浓度越高越稳定，晶体或干粉更有利于保存,特定的pH范围,加入还原剂或在氮气中保存,18,1、作为异体蛋白在体内难于吸收、易引起免疫反应和被识别降解 2、酶蛋白经不起温度、酸碱、有机溶剂及时间的考验，半衰期短、易变性失活 3、酶的活性、作用专一性和最适条件不一定能适应生产工艺要求，限制了酶制剂的应用范围。,酶分子的改造,酶分子的改造,20,酶分子修饰,酶切/酶原激活法。,金属离子置换修饰 大分子结合修饰(共价/非共价) 侧链基团修饰 肽链有限水解修饰 氨基酸置换修饰 酶分子的物理修饰,21,胃蛋白酶原的激活,酶分子修饰-主链的剪接切割,22,胰凝乳蛋白酶原的激活,酶分子修饰-主链的剪接切割,23,酶分子修饰-侧链基团化学修饰,酶蛋白的侧链基团是指组成蛋白质的氨基酸残基上的功能团。主要包括氨基、羧基、巯基、胍基、酚基等。这些基团可以形成各种副键，对酶蛋白空间结构的形成和稳定有重要作用。侧链基团一旦改变将引起酶蛋白空间构象的改变，从而改变酶的特性和功能。,对非催化基团修饰可改变酶的动力学性质，改变酶对特殊底物的束缚能力。 化活性基团可以通过选择性修饰侧链成分来实现氨基酸的取代。,24,酶修饰后的性质变化,热稳定性：一般来说，热稳定性有较大的提高。 抗原性：比较公认的是PEG和人血清白蛋白在消除酶的抗原性上效果比较明显。 各类失活因子的抵抗力：修饰酶对蛋白酶、抑制剂均有一定的抵抗能力，从而提高其稳定性。 半衰期：一般在体内的半衰期得到有效延长。由于酶分子经修饰后，增强对热、蛋白酶、抑制剂等的稳定性，从而延长了在体内的半衰期。 最适pH：大部分酶经化学修饰后，酶的最适pH发生了变化，这种变化在应用研究上有时具有重要意义。修饰酶最适pH更接近于生理环境，在临床应用上有较大意义。,酶的蛋白质工程,抗体酶 印记酶,将酶（细胞）限制或定位于特定空间位置的方法称为酶（细胞）固定化技术。被限制或定位于特定空间位置的 细胞称为固定化酶（细胞）。,酶的固定化,固定化酶的优点,酶的固定化方法与制备技术,戊二醛交联剂,微型胶囊法,胶格包埋法,共价交联法,酶的固定化方法与制备技术,固定化细胞的特点,固定化酶和固定化细胞的形状,固定化酶和固定化细胞的性质,酶活力的变化 酶稳定性的变化 操作稳定性：稳定性提高 贮藏稳定性：最适pH 向碱性偏移 热稳定性：最适温度提高 对蛋白酶的稳定性,酶反应器,以酶为催化剂进行反应所需要的设备称为酶反应器,均相酶反应器：应用游离酶进行的反应的 非均相酶反应器：应用固定化酶进行反应的,可根据催化剂的形状选择酶反应器 粒状催化剂 细小颗粒状催化剂 膜状催化剂,生物传感器,利用生物物质(如酶、蛋白质、DNA、抗体、抗原、生物膜、微生物、细胞等)作为识别元件，将生化反应转变成可定量的物理、化学信号，从而能够进行生命物质和化学物质检测和监控的装置。,根据生物传感器中分子识别元件即敏感元件可分为五类：,生物传感器,酶传感器：利用酶的催化作用 组织传感器：利用动植物组织中多酶系统的催化作用来识别分子 微生物传感器：利用微生物的呼吸作用，利用微生物所含的酶 免疫传感器：利用抗体与抗原之间的高特异性 场效应晶体管生物传感器 ：场效应管(FET)型青霉素传感器应用于工厂和研究所发酵样液的青霉素效价测定,37,庞倍氏症（Pompe），又称2型糖原累积症，是一种罕见的严重肌体衰弱性疾病。该病最终会因人体呼吸功能衰竭而导致死亡，对新生儿的危害尤其严重。目前在美国，患庞倍氏症的患者达4万-30万人。 在自己的孩子患上庞倍氏症之后，克罗利辞去了自己企业管理咨询的工作，开办了一家位于俄克拉荷马州的药物研发公司Novayme，他自己出任了CEO。现在这家公司专门开发治疗基因型遗传病的药物。,后面内容直接删除就行 资料可以编辑修改使用 资料可以编辑修改使用,主要经营：网络软件设计、图文设计制作、发布广告等 公司秉着以优质的服务对待每一位客户，做到让客户满意！,致力于数据挖掘，合同简历、论文写作、PPT设计、计划书、策划案、学习课件、各类模板等方方面面，打造全网一站式需求,感谢您的观看和下载,The