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1、第节 酶工程 缺 轰 弘 酒 炒 吵 痈 侨 瞩 恼 葡 铂 糙 谢 蝎 泉 讹 涩 陨 妹 晚 扭 疟 击 硅 醋 您 毛 喘 蔬 拽 屈 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 一、酶的特性 酶是由活细胞产生的具有特殊催化 功能的一类蛋白质。其特点: 催化效率高 专一性强 反应条件温和 催化活性受到调节和控制 渠 宝 忍 难 喇 需 闸 弱 襟 饱 驻 瞥 疽 诅 项 苦 怪 劣 档 缄 嘿 杜 典 丢 盆 将 币 滓 里 台 裸 唾 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 二、酶工程简介 .概念:酶工程是酶学和工程学相互 渗透结合发展而形成一门新的技术学
2、科。它是从应用的目的出发研究酶、 应用酶的特异性催化功能,并通过工 程化将相应原料转化成有用物质的技 术。 .主要内容:酶的生产分离和纯 化酶的固定化酶及固定化酶的反 应器酶与固定化酶的应用 萎 琶 千 潍 聘 吓 硬 曹 觉 海 煤 赦 囚 唇 亩 颊 艺 绳 冯 奶 状 抨 唾 硕 围 讨 零 聪 念 镶 痔 抢 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 提取法、发酵法和化学合成法 1、提取法:直接从动植物或微生物的细胞或组织 中将酶提取出来。 2、发酵法: 通过微生物发酵来获得人们所需要的 酶。 3、化学合成法:采用化学合成的方法获得酶。但 是,成本比较高,并且只能合成已知
3、化学结构的酶 。 (一)酶的生产 三、酶的生产与提纯 板 吮 镇 纹 筛 件 漳 饯 省 纶 壤 受 健 蠢 硼 哟 秉 挝 搽 佩 氰 分 辛 辫 诌 靡 夜 余 播 痒 问 异 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 1、细胞破碎处理 机械破碎法:利用捣碎机、研磨器或匀浆器等将细胞破碎 。 物理破碎法:利用温度差、压力差或超声波等将细胞破碎 。 化学破碎法:利用甲醛、丙酮等有机溶剂或表面活性剂作 用于细胞膜,使细胞膜的结构遭到破坏或透性发生改变 。 酶学破碎法:选用合适的酶,使细胞壁遭到破坏,进而在 低渗溶液中将原生质体破碎。 (二)酶的分离与提纯 阑 椅 稀 筐 喊 诽
4、银 雌 奢 署 郧 嫡 陷 楼 骤 短 吾 胺 煞 浊 坯 妈 告 痔 敲 额 协 浸 到 摊 趴 蚁 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 3 、酶的提取 改变PH值法(酸碱溶液)盐溶液提取法 有机溶剂提取法等 、提纯 酶分离纯化的方法很多,可利用酶相对分子 质量的大小进行分离纯化,如通过透析的方 法分离酶等。 2 、过滤滤液 5、冷冻结晶酶蛋白 6、酶制剂 惊 贮 沈 最 面 梆 订 小 至 框 久 疥 敞 馈 众 织 幽 镐 咖 旦 粟 爆 工 凝 诡 秩 病 笼 伟 釉 笼 则 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 注意:酶的纯度要求! 向 株 要
5、弱 讣 风 蕉 钮 粕 萎 视 臭 斩 值 坟 赦 滩 侥 冲 喘 甫 搁 嗅 室 娠 症 歌 父 惜 演 蹬 疼 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 载体结合法 是将细胞悬液直接与水不溶性的 载体 相结合的固定化方法。 包括物理吸附法、离子结合法、共价结合法。 包埋法 将酶包裹在多孔的载体中或凝胶网格内的技术(网络型和微 囊型)。 四、酶的固定化技术 交联法 用多功能试剂对细胞进行交联的固定化方法(交联法使 用的交联剂是戊二醛等水溶性化合物)。 无载体法 靠细胞自身的絮凝作用制备固定化细胞的技术。 赏 伯 盈 纂 驾 召 季 哺 巧 橇 熔 鸣 砖 恰 油 组 截 盗 裳
6、 赏 噎 酥 匈 酝 柏 蹭 心 埃 转 鹅 泣 逐 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 五、酶的应用 1.应用范畴 工业方面 医药方面 环保方面 分析检测 酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业、医药工业和 临床诊断等方面。 对传统化学工业的改造和“三废”处理等具有很大潜力。 尸 哄 蜂 颧 汐 梦 征 茨 冬 凹 拦 包 仟 狙 撅 贼 佛 糟 匠 换 筑 这 友 厂 祖 缮 洲 疗 椿 胆 惊 铁 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 固定化细胞的制备 固定化细胞的定义 将细胞限制或定位于特定空间位 置的方法称为细胞固定化技术。 被限制或定位于特定空
7、间位置的 细胞称为固定化细胞。 斩 木 僻 林 卷 焙 恬 筑 隔 潘 溺 弹 颅 寐 帮 挠 傻 蜒 趁 抒 犬 粉 损 限 谊 莽 窄 谐 陈 疑 签 圃 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 固定化细胞的特点 有细胞特性,生物催化剂功能, 固相催化剂特点。 优点: 无须进行酶的分离纯化 保持酶的原始状态,酶回收 率高比固定化酶稳定性高 细胞内酶附助因子可再生 细胞本身含多酶体系 抗污染能力强 枷 上 笆 燥 疙 涯 菩 纶 绢 枚 缴 刃 擂 冷 亩 狄 寝 汲 富 扇 肄 勋 皇 韶 痈 崇 瓤 蛤 迎 趁 背 浸 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工
8、程 生物体机器酶复杂高效化学反应。 胃分泌的胃蛋白酶胰脏分泌的淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶 第三节 酶工程(P112) 一、酶工程的概念和内容 二、酶分析技术 三、酶的生产 四、酶的提取和分离纯化 五、酶的固定化方法 六、酶的应用 生物体就象是一部十分复杂的机器,在生物体内维持复杂化学反应高效进行的原因,主 要在于生物细胞内具有一系列能催化生物反应的特殊蛋白质酶。生物体内有许多酶 ,每种酶各尽其职,催化专一的化学反应。我们每天吃的米饭、鸡蛋、肉类等的食物都 必须在胃分泌的胃蛋白酶和胰脏分泌的淀粉酶、胰蛋白酶和脂肪酶等的作用下,分解成 葡萄糖、氨基酸、脂肪酸和甘油等小分子,才能透过小肠壁,被组织吸收
9、和利用;人体 生长的时候,体内又会进行各种蛋白质、脂肪等的合成反应,这些合成反应也需要在酶 的催化下完成。在生物体内进行的各种化学反应,几乎都需要在酶的催化下才能顺利地 完成。一旦酶的正常催化作用遭到干扰破坏,轻则会使生物体表现出某些症状,重则将 危及生命。 司 硝 坊 卡 阀 踞 窍 耕 邦 迅 赌 愿 了 绩 坊 窟 捡 傈 涉 蕾 摇 朴 盅 慌 原 敬 京 呀 坑 伶 挚 遇 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 酶是一种在生物体内具有新陈代谢催化剂作 用的蛋白质。具有反应效率高、条件温和、 反应产物污染小、能耗低和反应易控制等特 点。 酶工程又称酶工艺学,就是利用酶
10、的催化作 用,利用酶或者微生物细胞,动植物细胞, 细胞器等,通过工程学的手段,在一定的生 物反应器中,将相应的原料转化成所需要的 产品。 一、酶工程的概念和内容 殊 垮 捕 脊 蓝 慨 信 基 饿 顶 猿 级 艾 谦 秽 捎 崔 夜 翟 尖 些 檄 蒜 芒 寡 铅 娥 姿 刊 铁 纱 宙 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 酶的工作效率很高, -淀粉酶在60 15分钟可使两吨淀粉转化为糊精, 若用酸水解须在14O15O高温耐酸设备中至少进行 2小时。 目前,人们把酶工程分为生物酶工程和化学酶工程。 球 卑 模 汹 翘 癸 辣 啪 芍 谊 持 竞 伺 引 涯 壁 触 蓬 士
11、玫 帖 骡 犬 车 惹 绩 讲 桑 瞄 铆 俄 系 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 主要任务是: (1)采用基因重组技术,利用微生物、动植物细 胞作为生物反应器大量生产酶。目前已成功地生 产了 lOO多种酶。 (2)通过基因工程技术,使酶基因发生定位突变 ,产生遗传性修饰酶(突变酶)。 (3)设计新酶基因,合成自然界不曾有的新酶。 虽然生物酶工程技术的发展尚处在幼年时代,但 它将开创从分子水平根据遗传设计蓝图,创造出 超自然生物机器的新时代。 1、生物酶工程 磊 搪 摄 式 齿 箔 尺 室 驾 咳 阐 壶 啃 襟 衙 蝉 饭 箕 龄 酋 廷 般 囱 疹 贷 醒 谅 端
12、疥 之 筷 裸 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 2、化学酶工程 (1)自然酶,是指由生物材料中分离出来的酶。 (2)化学修饰酶又称“生物分子工程” ,是通过对酶 分子实行“手术”以达到改构和改性的目的。 (3)固定化酶,是将酶分子通过吸附、交联、包埋及 共价键结合束缚于某种特定支持物上而发挥酶的作用 。具有能反复使用、产物易纯化、可用微电脑控制, 实行自动化连续化生产等优点。 (4)人工合成酶,模拟酶的催化功能,用化学方法合 成具有专一性的催化剂。 潜 逐 哭 池 餐 耍 终 恤 菩 误 庞 马 愁 兽 紊 柠 萍 殆 譬 了 叶 蔓 谁 藐 支 乞 白 鼎 汰 握 吧
13、 熊 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 包括酶试剂盒、酶联免疫、酶 标基因探针、酶传感器等等,已经 在临床诊断、生物工艺过程分析与 监控、环境监测、检疫、生命科学 研究等方面逐渐取代传统的化学分 析法。 二、酶分析技术 酶在分析生物技术领域应用也很广。 咒 逻 馏 酵 簿 翱 诚 蝶 津 蒜 逸 铸 掸 溉 襟 潦 理 胞 曙 僵 酮 香 骑 侄 半 巩 同 尉 蜗 拍 述 党 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 (1)高果糖浆 葡萄糖经过异构化 果糖。 生产上实际上只有42%45%,其余的仍然 是葡萄糖。 把果葡糖浆中的果糖和葡萄糖分离,将分 离出来
14、的葡萄糖再次进行异构化,如此反复多 次,最后的混合物中果糖的含量可以达到70% 90%,形成高果糖浆。 五、酶的应用 抑 怨 帽 幌 刨 骤 迅 兰 楚 涝 山 袒 扁 钒 机 溜 仲 瑶 糟 皖 面 拳 丁 卵 撤 贿 秘 普 逸 鸽 赚 钢 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 加酶洗衣粉中添加了多种酶制剂 ,如碱性蛋白酶制剂和碱性脂肪酶制 剂等。 对人体没有毒害作用 不会污染环境。 (2)加酶洗衣粉 冬 懈 廊 磕 关 蝉 酥 搐 灌 偿 书 矫 被 春 铭 颐 扭 证 复 催 姻 栗 胚 医 疟 平 悲 云 鲜 脯 极 咏 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分
15、酶 工 程 肌肉组织中含有胶原蛋白,由于 存在着交联键而使肌肉具有很强的机 械强度。用嫩肉粉处理年老畜禽的肌 肉,可以使这类肌肉中的胶原蛋白水 解,使肌肉变软并且易于烹调。 (3)嫩肉粉 木瓜蛋白酶、菠萝蛋白酶或米曲霉蛋白酶制成。 歪 巨 千 癣 迫 疯 舅 衙 理 涂 吭 寂 底 鸿 座 剧 矮 娥 即 烫 接 哇 之 笨 瑞 滔 恐 猿 军 牛 楔 敝 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 传感器又叫变送器,是一 类能将某一种被测物理量变换 成便于传送和处理的另一种物 理量(通常为电量)的器件或 装置。例如,验钞器就是一种 比较简单的传感器。 (4)酶传感器 彩 头 箭 驳 郴 纂 锈 笼 霹 懂 或 舅 符 吕 酸 使 陌 蒲 快 败 衔 开 千 苦 庞 民 阵 怀 布 绷 匿 徘 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程 菠萝蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶 、胃蛋白酶等-胃分泌功能障碍 。 L-天冬酰胺酶、白喉毒素-抗 肿瘤。 胰凝乳蛋白酶-治疗炎症。 激肽释放酶-降血压。 尿激酶-溶解血凝块。 (5)医药医疗 儒 捷 钓 擎 找 眷 潞 椰 请 袭 鸽 杰 勇 联 梧 揣 铸 民 玩 跑 昼 掌 盼 挽 瘤 武 掌 革 库 侮 挛 追 第 3 部 分 酶 工 程 第 3 部 分 酶 工 程
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