酶的发酵生产.pdf

酶 工 程 •第一章 绪论 •第二章 酶的发酵生产 •第三章 酶的分离纯化 •第四章 酶分子修饰 •第五章 酶与细胞固定化 •第六章 酶反应动力学 •第七章 酶的应用 第一章 绪 论 •第一节 酶的概述 •第二节 酶工程概述 •第三节 酶的生产方法 •第四节 酶的应用前景 第一节 酶 的 概 述 一. 酶(enzyme)的概念 二. 酶的研究历史 三. 酶的分类与命名 四. 酶的活力测定 一. 酶(enzyme)的概念 1.酶是催化剂（catalyst ） 所谓催化剂是一类能改变反应速度，但不改变反应性质、反应方向和反应平衡点，而 且本身在反应前后也不发生变化的外在因素。酶在化学反应中就是充当这样的角色。 2.酶是一种特殊的催化 3.酶是生物催化 酶在催化反应时，具有与一般非酶催化剂不同的特点。其具有催化的高效性、高度专 一性及化学本质是蛋白质的特点。 （1） 酶具有催化的高效性 酶能在温和条件下（常温、常压和近中性PH ），极大地提高反应速度，与非酶催化剂相 7 12 比，酶的催化效率可高出10 ~10 倍。 如： 2H O 2H O + O 2 2 2 2 + 该反应的催化剂可以有Fe 、血红素和过氧化氢酶，其催化反应的速度分别是： -4 +. 5.6 ×10 mol/mol Fe S、 -1 . 6.0 ×10 mol/mol 血红素S、 6 . 3.5 ×10 mol/mol 过氧化氢酶S （2 ） 酶具有催化的高度专一性(specificity) 酶作用的的专一性是指酶在催化反应时，通常只作用一种或一类反应物发生相应的反应 的特性。酶作用的专一性主要表现在以下几个方面： a. 绝对专一性： 酶只能催化一种反应物发生反应的特性 如：谷氨酸脱氢酶只能催化L-谷氨酸脱氢，对其他氨 基酸没有作用，其具有绝对专一性。 b. 相对专一性： 酶在催化反应时，允许底物分子有一些变化，即可以催化一类反应物发生反应。 如：酯酶催化酸与醇缩合成酯，但对反应物分子的侧链基团专一性不强。淀粉酶、蛋白 水解酶也具有这种专一性。 c. 异构专一性： 酶对反应物分子的立体异构体和顺反异构体具有高度的选择能力。 如：延胡索酸（反丁烯二酸）酶只专一催化于L-苹果酸和反丁烯二酸，兼具立体异构与顺 反异构专一性。 （3 ） 酶的化学本质是蛋白质 酶的化学本质是蛋白质，主要从以下几个方面来认识： a. 酶的化学本质是蛋白质的依据 b. 结合有辅助因子的酶中，蛋白质是其高效和高度专一催化特性的主导因素 c. RNA 性质的生物催化剂的发现，并未否定“酶的化学本质是蛋白质”的结论 ⅰ. 酶与蛋白质一样是高分子胶体物质，且为两性电解质。 ⅱ. 导致蛋白质变性的因素，如酸、碱、热、紫外线以及其他蛋白变性剂，也能使酶失活 ⅲ. 酶也能被蛋白水解酶水解而失去活性。 ⅳ. 对高纯化的酶进行组成分析，表明其或者是单纯蛋白，或者是蛋白质与其他小分子物质构 成的络合物（即结合蛋白）。 ⅴ. 根据核酸酶（RNase ）的一级结构，人们已经从氨基酸开始，人工合成了具有催化活性的 蛋白质产物。 ⅰ 辅助因子： 通常是小分子物质，与酶结合在一起，共同完成酶的催化过程。包括辅酶和活化剂两种 类型。 ⅱ辅酶与活化剂的区别： ⅲ 辅酶也具催化力，但其催化效率和专一性都较酶差。 如：血红素是过氧化氢酶的辅酶，但其催化效率是过氧化氢酶的百万分之一； 磷酸吡哆醛是转氨酶的辅酶，但其可以催化 L-谷氨酸的转氨基、脱羧以及异构为 D-谷 氨酸等多种反应。 综上，在酶的化学组成中，虽然有除蛋白质以外的其他成分，但是，蛋白质仍然是酶高 效和高度专一催化特性的主导因素。 ⅰ RNA性