1、第六章酶工程制药一、一、 酶工程 （ Enzyme Engineering）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。第一节 概 述对酶的认识和研究历程 人们对酶的认识起源于生产实践，人类几千年前，都开始制作发酵及食品。 1833 年， Pagon Persoz 从麦芽中得到一种能水解淀粉的物质 淀粉酶 。 1878 年， Khne 将这类生物催化剂统称为Enzyme。 酶工程的名称出现于 二十世纪二十年代初 1969 年人工合成 牛胰核糖核酸酶 。 1971年，第一届国
2、际酶工程会议提出酶工程的主要内容： 酶的生产、分离纯化、酶的固定化、酶及固定化的反应器、酶和固定化酶的应用。 1983 年，发现 核酸的催化功能 1989 获诺贝尔奖一 . 化学酶工程固定化酶： 运动受到限制 修饰酶： 在体外用一定的化学方法将酶和一些试剂进行 共价连接 后而形成的酶。 人工模拟酶： 利用有机化学合成的方法合成的比酶结构简单的具有催化作用的非蛋白质分子 。 二 .生物酶工程工程酶（克隆酶）突变酶 设计新酶基因三 .酶工程的基本过程可以概括如下 四 .生物工程各分支领域之间的关系如何？酶工程主要包括内容v 酶的 大量生产和分离纯化 及它们在细胞外的应用v 酶的 固定化 技术和固定
3、化酶反应器v 基因工程技术应用于 酶制剂的生产与遗传修饰酶的研究v 酶分子改造与化学修饰以及酶结构与功能之间关系的研究v 酶的抑制剂、激活剂的开发及应用研究v 抗体酶、核酸酶 的研究v 模拟酶、合成酶 以及酶分子的人工设计、合成的研究v 有机介质中酶的反应 ,新颖酶的发现、研究和应用二、酶的来源二、酶的来源1）直接从动植物获得 ，即从生物体中分离和提纯不足：生产周期长，来源有限，还要受一些自然条件的限制。2）化学合成方法不足：一般只适用于短肽的生产，实际应用还需相当长的时间。3）工业微生物发酵， 即通过液体深层发酵或固态发酵，是 工业上酶的主要来源 。其优点如下：v微生物种类繁多，制备出的酶种
4、类齐全v微生物繁殖快，生产周期 短v微生物具有较强的适应性和应变能力，可以通过适应、诱导、诱变以及基因工程等方法培育出新的高产酶的菌株。微生物细胞产生酶的分类（按生成条件） 结构酶：在细胞的生长过程中出于其自身需要而表达。诱导酶：加入相应的诱导剂后才会表达，诱导剂一般是该酶所催化反应的 底物或产物。野生型微生物经过遗传改造后变为 高产酶菌株的方法：v物理诱变育种v化学诱变育种v基因工程构建1.优良菌种的条件v繁殖快、产酶量高、酶的性质符合使用要求，而且最好能产生分泌到 胞外的酶 ，产生的酶容易分离纯化。v菌种 不易变异退化 ，产酶性能稳定，不易受噬菌体的感染侵袭v易于培养 ，能够利用廉价的原料进行酶的生产，并且发酵周期短。v菌种 不是致病菌 ，在系统发育上与病原体无关，不产生有毒物质和其他生理活性物质。v不产或尽量少产蛋白酶。三、酶的生产菌三、酶的生产菌2.生产菌的来源a、菌种保藏机构和有关研究部门获得；b、大量要从自然界中分离筛选；自然界是产酶菌种的主要来源，土壤、深海、温泉、火山、森林等都是菌种采集地。筛选产酶菌的方法 ：采集、菌种的分离初筛、纯化、复筛和生产性能检定等。菌种改良的途径 ：应用遗传学原理进行基因突变、基因转移和基因克隆。
