现代生物化工中酶工程技术研究与应用

现代生物化工中酶工程技术研究与应用

新陈代谢是我们日常生产生活中最基本的生理活动，是生命体征的一种重要体现。新陈代谢是一个极为复杂的化学反应过程，也正是因为这样的有机化学反应，才使得我们的生命活动有了最为基本的保障，而在这一系列化学反应中，酶作为有机化学反应过程中的主要构成成分之一，发挥着不可替代的重要作用。本文主要从分析生物酶的特点入手，阐述了酶在工程技术中的基本原理，并在此基础上分析了不同领域内酶工程技术的应用。

标签：生物化工；酶工程；技术研究

新陳代谢在确保人们生命周期正常循环的过程中发挥了重要的作用，酶作为一种常见的生物催化剂，在新陈代谢的过程中主要承担确保化学反应的正常进行以及加快新陈代谢速度的任务。刚开始人们主要是从麦芽中提取所需的酶淀粉，随着现代生物工程技术的不断发展与进步，人们对酶工程的了解与认识也得到了进一步加深，这也使得酶工程在现代社会的各个领域中得到了较为广泛的运用。

1 酶工程技术研究的相关内容

1.1 生物酶的主要特点

生物酶从其本质来看属于蛋白质，能够在一些机体的活细胞中生存，也因其可作为一种催化剂被广泛运用于现实生活中。工程酶主要指的是有生物酶参与的化学反应，它在一定程度上确保并提高了机体进行新陈代谢的速度。从生物酶的特点来看，主要表现为以下几个方面：

①能够随时调节酶的活力。存活完好的蛋白酶具有较好且稳定的特性，且不同类型的蛋白酶能够通过对某些机制的利用来实现个体之间的有效结合，这使得蛋白酶具有良好的催化活力。

②专一性较强。在生物工程的研究中，有许多种类的催化剂可供选择，但是若只对一种化合物进行催化，那生物酶的功效是最为明显的，它能较为专一的对其进行催化。

③催化的效率高。从生物酶的催化效率来看，相比一般的催化剂，生物酶的催化效率是其1013倍，可见这是一般催化剂难以达到的催化效果。

④稳定性相对较差。主要表现为生物酶在正常的催化过程中，容易受到其他因素的影响与干扰，使得生物酶的蛋白质出现问题，进而影响生物酶的活性。

1.2 酶在工程技术中的基本原理

生物酶的主要功能就是促进物体和酶之间的相互作用与相互转化。一般来

酶工程的研究进展及前景展望

酶工程的研究进展及前景展望 摘要：概述了21 世纪国际上酶工程研究的新进展和新趋势。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展,并对其未来前景进行了展望。简单介绍了酶工程研究的进展, 对酶工程的发展前景进行了探讨。介绍了酶工程的应用现状，并对酶工程的作用和发展做出了展望。 关键词: 酶工程; 抗体酶；酶的固定化；开发研究; 进展； Abstract:An overview of the enzyme engineering in the 21st century international research progress and new trends. This paper aims to elaborate in recent years, progress in enzyme engineering research at the molecular level, and its future prospects. Briefly introduced the progress of the study of enzyme engineering, discussed the prospects for the development of enzyme engineering. Introduced the application status of the enzyme works , and the role and development of enzyme engineering to make the outlook. Keywords:Enzyme Engineering; Antibody enzyme; Immobilization; Research and development;Progress 1 前言 跨入21 世纪,人们在20 世纪认识生命本质高度一致性的基础上,迎来了后基因组时代,将有可能从整个基因组及其全套蛋白质产物的结构- 功能机理的角度,进一步阐明生命现象的核心和本质, 并系统整合生物学的全部知识,建立起真

酶工程发展概况及应用前景

酶工程发展概况及应用前景 【摘要】酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。其主要任务是通过预先设计,经人工操作而获得大量所需的酶,并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展,展示酶工程在医药、农业、食品、环境保护等领域的应用进展,并对其未来前景进行了展望。 【关键词】酶工程；概况；应用；前景 酶工程，从定义上来说，是酶制剂在工业上的大规模应用，主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。简而言之，酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备，酶的固定化，酶的修饰与改造及酶的反应器等方面内容。 酶工程的前景 酶因其反应的专一性，高效性和温和性的特点，已和生物工程，信息科学和材料科学构成了当今的三大前沿科学。而作为生物工程的重要组成部分，将在未来的发展中，在世界科技和经济发展中起着主导和支柱作用。而工业用酶日益广泛地应用于化学，医药，纺织，农业，日化，食品，能源，化妆品以及环保等行业。据报道，到2003年，欧洲工业用酶的市场增加至9亿美元，年增长率达百分之十；而2000年的中国，酶制剂总产量达272吨，同比增长8.8%，可谓发展迅速，前景十分广阔。 酶工程的发展 酶工程的发展，是一部科学的成长史。在二次世界大战后,酶工程发展成为新的工业领域—酶工程工业。酶工程的发展历史从那时算起, 至今已经三十多个年头了。六十年代以后, 由于固定化酶、固定化细胞及固定化活细胞的崛起, 使酶制剂的应用技术面貌一新。七十年代以后，伴随着第二代酶——固定化酶及其相关技术的产生，酶工程才算真正登上了历史舞台。固定化酶正日益成为工业生产的主力军，在化工医药、轻工食品、环境保护等领域发挥着巨大的作用。几十年来酶制剂的品种和应用不断扩大。不仅如此，还产生了威力更大的第三代酶，它是包括辅助因子再生系统在内的固定化多酶系统，它正在成为酶工程应用的主角。近年来, 国际上酶工程技术发展迅速, 硕果累累,主要有基因工程、蛋白质工程、人工合成酶、模拟酶、核酸酶、抗体酶、酶的定向固定化技术、酶化学技术、非水酶学、糖生物学、糖基转移酶、极端环境微生物和不可培养微生物的新品种等。 酶工程的应用 酶工程的发展日新月异，现举几个例子更加形象地说明酶工程地应用： 酶工程在污染处理中的作用：可利用过氧化物酶和聚酚氧化酶处理含酚废水和造纸废水，如辣根过氧化物酶，木质素过氧化物酶，植物来源的过氧化物酶；酪氨酸酶，漆酶等；可利用氰化物酶和氰化物水合酶处理含氰废水；利用蛋白酶，淀粉酶处理食品加工废水；并且，可以通过设计复合代谢途径，拓宽氧化酶的专一性等基因工程的运用，提高微生物的降解速率;拓宽底物的专一性;维持低浓度下的代谢活性;改善有机污染物降解过程中的生物催化稳定性等。酶在废物处理及资源化过程中正在发挥重要作用, 利用基因工程和蛋白质工程扩展酶的代谢途经, 是治理难降解有毒污染物的重要方法。

酶工程的应用及发展前景.

酶工程的应用及发展前景 生物技术一班 41208220 杨青青

酶工程的应用及发展前景 杨青青 （陕西师范大学生命科学学院生物技术专业1201班） 摘要：酶工程是现代生物技术的重要组成部分，它作为一项高新技术将为各工业的发展起重要推动作用。本文概要介绍了酶工程的概念，酶工程在农产品加工、医药工业、食品工业、污染治理工业、蛋白质高值化加工等方面的应用以及探讨了在各个工业中的发展前景。 关键词：酶工程、应用、发展前景 一、酶工程的概念 酶是由生物体产生的具有催化活性的蛋白质，它能特定的促成某个化学反应而本身却不参加反应，且具有反应率高、反应条件温和、反应产物污染小、能耗低、反应容易控制等特点。这些特点比传统的化学反应具有较大的优越性。酶的应用不仅可以增强产量，提高质量，降低原材料和能源消耗，改善劳动条件，降低成本，而且可以生产出用其他方法难得到的产品，促进新产品、新技术和新工艺迅速发展。随着现代生物技术的兴起，酶工程技术应运而生，并在制药、食品工业和农产品加工显示出强大的生命力。酶工程就是利用酶催化作用，

通过适当的反应器工业化的生产人类所需的产品或是达到某一目的，它是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。酶工程包括自然酶的开发和利用、固定化酶、固定化细胞、多酶反应器（生物反应器）、酶传感器等。 二、酶工程的应用以及发展前景 1、酶工程在农产品加工上的应用与前景 以前，人们认为氨基酸是人体吸收蛋白质的主要途径。随着研究的发现，蛋白质经消化道中的酶水解后，主要以小肽的形式被吸收，比完全游离的氨基酸更易吸收利用。这一发现启发了科研工作者采用酶工程技术用蛋白质生产生物活性肽的新思路。生物活性肽是蛋白质中20种天然氨基酸以不同排列组合方式构成的从二肽到复杂的线性或环形结构的不同肽类的总称，是源于蛋白质的多功能化合物。活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能。主要是通过酶法降解蛋白质而制得。 目前已经从大豆蛋白、玉米蛋白、牛奶蛋白、水产蛋白的酶解物中制得一系列功能各异的生物活性肽。因为各类蛋白质存在的差异性，所以在生产活性肽方面有略微的不同。不论哪种方法，都会用到一定的酶类水解蛋白质。比如：文献报道采用中性蛋白酶、木瓜蛋白酶水解大豆蛋白，配合活性炭的吸附处理、超滤、真空浓缩和喷雾干

酶工程的发展状况及其应用前景

酶工程的发展状况及其应用前景 摘要：酶在现代生物生产中扮演着重要角色，酶作为一种生物催化剂，因其催化作用具有高度专一性、催化条件温和、无污染等特点，以及酶工程不断的技术性突破，使得酶在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。 关键词：酶工程生物催化剂酶的固定 正文： 随着酶生产的不断发展，酶的应用越来越广泛。现在，酶工程已在医药、食品工业、农业、饲料、环保、能源、科研等领域广泛应用。成为基因工程、细胞工程、蛋白质工程等新技术领域的科学研究和技术开发中不可取代的工具。 一、酶工程的发展及应用现状 （一）国内外酶制剂的发展现状 BCC最新研究报告显示，未来4年全球工业酶制剂市场价值将以％的复合年增长率继续增长，由2011年的39亿美元增加至2016年的约61亿美元。该报告将工业酶市场细分成3个部分：生物酶、食品和饮料酶以及其他酶制剂。2011年生物酶的市场价值达12亿美元，预计还将以％的复合年增长率继续增长，2016年达17亿美元。2011年食品和饮料活性酶的市场价值接近13亿美元，未来4年还将以％的年均复合增长率增长，预计2016年达21亿美元。2011年其他酶制剂的市场价值为15亿美元，预计还将以％的复合年增长率增长，到2016年市场价值将达到22亿美元①。 我国酶制剂工业面经过近几十年的发展，初步具有一定的规模，取得了很大的进步。但是，国外酶制剂公司仍然处于绝对的领先地位，特别是一些比较出色的公司，例如，诺和诺德公司（Novo Nordisk）、丹尼斯克公司（Danisco）等②。 （二）酶工程的应用现状 一、酶工程技术在医药工业中的应用 1、酶的固定化技术 酶的固定化(enzyme immobilization)是指采用有机或无机固体材料作为载体(carrierorsupport)，将酶包埋起来或束缚、限制于载体的表面和微孔中，使其仍具有催化活性，并可回收及重复使用的酶化学方法与技术。不使用固体材料作为载体，通过酶分子之间的相互交联形成聚集体，也可将酶固定化，称为无载体酶固定化。由于酶的蛋白质属性，进人人体后产生免疫反应，因稀释效应，而无法集中于靶器官组织，常不能保持最适合的治疗浓度，而固定化酶则很好的克服了游离酶的这些缺点，应用于治疗镁缺乏症、代谢异常症及制造人工内脏方面，如固定化L-天冬酰胺酶用于治疗白血病。葡萄糖氧化酶被固定化在纳米微带金电极上可用于活体检测的微生物传感器③。 固定化酶技术可用于治疗一些代谢障碍疾病。已知人类关于新陈代谢的疾病已过120余种，很多病因归结为人体缺乏某种酶的活性，一种可能的治疗方法就是通过某种方式给病人提供他所缺乏的酶。其提供的方式主要有：①将固定化酶用于体内作为治疗药物；②将固定化酶组装成体外生物反应器，通过体外循环作为临床治疗剂。将固定化酶用于临床诊断的例子很多，如各种酶测试盒层出不穷，采用固定化酶柱反应器的FIA(流动注射法)可用于临床诊断检测尿酸、葡萄糖、氨、尿素、胆甾醇、谷氨酸、乳酸、无机磷等。 2、酶催化技术 主要介绍非水相介质中的酶催化，传统的酶催化反应主要在水相中进行，但自1987年Kilibanov等。用脂肪酶粉或固定化酶在几乎无水的有机溶剂中成功地催化合成了肽以及手性的醇、脂和酰胺以来，对酶在非水相介质的催化反应技术的开发及研究报道迅速增加，特别在手性药物的不对称合成及手性药物拆分的生物技术开发中得到了很多应用。目前非水相中的酶催化技术已衍生出以下几类体系：①水与有机溶剂的互溶均相体系；②水与有机溶剂形

酶工程的概念其主要研究内容和任务有哪些

酶工程电子教案 第三章酶的提取与分离纯化 ◆酶的提取与分离纯化是指将酶从细胞或其它含酶原料中提取出来，再与杂质分开，而获得所要求的酶制品的过程。 ◆主要内容包括细胞破碎，酶的提取，离心分离，过滤与膜分离，沉淀分离，层析分离，电泳分离，萃取分离，浓缩，干燥、结晶等。 1.细胞破碎 ◆细胞破碎方法可以分为机械破碎法，物理破碎法，化学破碎法和酶促破碎法等,如表3-1所示。 表3-1 细胞破碎方法及其原理

1.1 机械破碎法 ◆通过机械运动所产生的剪切力的作用，使细胞破碎的方法称为机械破碎法。 ◆常用的破碎机械有组织捣碎机，细胞研磨器，匀浆器等。 ◆机械破碎法分为3种:捣碎法，研磨法和匀浆法。 1.2物理破碎法 ◆通过温度、压力、声波等各种物理因素的作用，使组织细胞破碎的方法，称为物理破碎法。物理破碎法多用于微生物细胞的破碎。 ◆常用的物理破碎法方法有温度差破碎法、压力差破碎法、超声波破碎法等，现简介如下： (1)温度差破碎法：利用温度的突然变化，由于热胀冷缩的作用而使细胞破碎的方法称为温度差破碎法。 (2)压力差破碎法：通过压力的突然变化，使细胞破碎的方法称为压力差破碎法。常用的有高压冲击法、突然降压法、及渗透压变化法等。 (3)超声波破碎法：利用超声波发生器所发出的声波或超声波的作用，使细胞膜产生空穴作用（cavitation）而使细胞破碎的方法称为超声波破碎法。 1.3化学破碎法 ◆通过各种化学试剂对细胞膜的作用，而使细胞破碎的方法称为化学破碎法。 ◆常用的化学试剂有甲苯、丙酮、丁醇、氯仿等有机溶剂，和特里顿（Triton）、吐温（Tween）等表面活性剂。 ◆有机溶剂可以使细胞膜的磷脂结构破坏，从而改变细胞膜的透过性，使胞内酶等细胞内物质释放到细胞外。

酶工程技术极其在医药领域的应用

酶工程技术极其在医药领域的应用 摘要：随着生物技术的迅速发展，酶工程在生物工程中的核心地位得到了更好的体现。酶工程作为一种高新技术，已在医药、食品、轻工业、纺织等行业中得到越来越广泛的应用。本文将从酶的固定化技术、酶催化技术、酶的化学修饰、脱氧核酶、抗体酶和酶学诊断等几个方面来对酶工程在医药行业中的应用进行综述。 关键词：酶工程；医药；应用 Enzyme engineering technology and it’s application in the medical field Abstract: With the rapid development of biotechnology, enzyme engineering as a hard core of biological engineering has been better reflected. Enzyme engineering, as a new high-tech, has been widely used in medicine, food, light industry, textile and other industries. This article told the application of enzyme engineering in the medical industry from these aspects ,Enzymes Immobilization, Enzyme Catalysis, Enzymes Modification, Deoxyribozyme, Catalytic Antibody and Enzymatic diagnosis. Key words: Enzyme Engineering; Medicine; Application 1 引言：回顾20世纪，生物科学与生物工程在全球崛起并迅速发展，已经从整体水平发展到细胞水平和分子水平，在基础与应用研究领域取得了举世瞩目的成果。酶工程作为生物工程的重要组成部分，

酶工程复习要点

1、酶的催化作用特点：具有专一性，催化效率高和反应条件温和等显著特点。 2、酶研究的两个方向：理论研究方向和应用研究方向。理论研究方向：酶的理化性质、催化性质、催化机制等。应用研究：促进了酶工程的形成。 3、酶工程的定义：利用酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器，借助于酶的催化作用，通过工程学手段生产产品或提供社会服务的科学体系。 4、酶工程的应用范围：①对生物资源中天然酶的开发和生产②自然酶的分离纯化与鉴定技术③酶的固定化技术④酶反应器的研制与应用⑤与其它生物技术领域的交叉与渗透。 5、酶工程的组成：①酶的发酵生产②酶的分离纯化③酶分子修饰④酶和细胞固定化⑤酶反应器和酶的应用等方面。 6、酶工程的主要任务：通过预先设计，经过人工操作控制而获得大量所需的酶，并通过各种方法使酶发挥其最大的催化功能。 8、酶的分类：第1类，氧化还原酶；第2类，转移酶；第3类，水解酶；第4类，裂合酶；第5类，异构酶；第6类，合成酶；第7类，核酸类酶。 9、酶的作用机制：酶的催化机理可能与几种因素有关：酶与底物结合时，两者构象的改变使它们互相契合，底物分子适当地向酶分子活性中心靠近，并且趋向于酶的催化部位，使活性中心这一局部地区额底物浓度大大增高，并使底物分子发生扭曲，易于断裂。在另一些情况中，可能还有一些其他的因素使酶反应速度稍有一些提高，如酶与底物形成有一定稳定度的过渡态中间物——共价的ES中间物，这种ES中间物又可迅速地分解成产物，又如酶活性中心的质子供体和质子受体对底物分子进行了广义的酸碱催化等。 10、酶的催化能力：酶仅能改变化学反应的速度，并不不能改变化学反应的平衡点。酶本身在反应前后也不发生变化例如肽键遇水自发地进行水解的反应极为缓慢，当有蛋白酶存在时，这个反应则进行得十分迅速，可降低反应的活化能。在一个化学反应体系中，反应开始时，反应物(S)分子的平均能量水平较低为“初态”，在反应的任何一瞬间反应物中都有一部分分子具有了比初态更高一些的能量，高出的这一部分能量称为活化能，使这些分子进入“过渡态”，这时就能形成或打破一些化学键，形成新的物质——产物（P）。即S变为P。这些具有较高能量，处于活化态的分子称为活化分子，反应物中这种活化分子愈多，反应速率就越快。活化能的定义是在一定温度下一摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能，单位是焦耳/摩尔。 11、酶的专一性：酶的专一性是指一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型的反应。如果没有酶的专一性，在细胞中有秩序的物质代谢将不复存在，而且酶的应用将如同其他非酶催化剂那样受到局限。酶的专一性可以分为两类：①绝对专一性：一种酶只能催化一种物质进行一种反应，这种高度的专一性称为绝对专一性。②相对专一性：一种酶能够催化一类结构相似的物质进行某种相同类型的反应，这种专一性称为相对专一性。 12、酶的专一性确定过程：首先要选择一种该酶可催化的物质作为该酶的作用底物，通过实验确定其最适PH、温度等反应条件，其次是实验底物浓度对反应速度的影响，确定其米氏常数K m，然后用其他有可能是该酶作用底物的物质，在相同条件下逐个进行实验，有时要在不同条件下逐个试验，观察是否有催化反应发生，从而确定该酶是属于绝对专一性还是相对专一性，可作用于一类物质，可以选择几种有代表性的底物，求出各自的值，在某些情况下，不同底物有不同的最适PH值，而PH对K m有一定的影响，此时必须作出不同底物各自的PH曲线。然后再在各自的最适PH值条件下进行试验，以确定各底物相对应的K m值，在进行酶的专一性试验时，所使用的酶和各种底物都要尽可能地纯。对于有对称碳原子的物质，应分别对不同的光学异构进行试验。 13、酶活力是酶的数量的量度指标，酶的比活力是酶纯度的量度指标，酶转换数是酶催化效率的量度指标，而酶结合效率是酶被固定比例的量度指标。

现代生物化工中酶工程技术研究与应用

现代生物化工中酶工程技术研究与应用 张智梁 摘要：酶是生物体内进行新陈代谢不可缺少的受多种因素调节控制的具有催化功能的生物催化剂。在现代生物化工发展的过程中，酶工程技术发挥着至关重要的作用。相对而言，这种技术的内容比较丰富，像酶反应器与酶的应用、酶制剂生产等，都属于酶工程技术的主要内容。生物化工对于人们日常的生产生活有着重要的影响，关系着人们的身心健康。经过100多年的发展，酶工程已经成为生物工程的主要内容之一，在世界科技和经济大发展中起着重要的作用。今后随着工业生物技术的发展，酶工程将继续向纵深发展，显示出更广阔的前进。做好现代生物化工中酶工程的技术研究工作，扩大这种技术的应用范围，具有重要的现实参考意义。 关键词：现代生物化工；酶工程技术；酶反应器；应用范围 在生物体细胞中，每时每刻都在进行新陈代谢的作用。通过新陈代谢，排除衰老死亡的细胞、以新生的细胞为主维持机体的正常运作，对于生命周期的循环起着重要的保障作用，因此新陈代谢不可忽视。新陈代谢包含了一些重要的有机化学，作为常见的生物催化剂，酶的存在有利于加快新陈代谢速度，从根本上保证了相关化学反应的持续进行。最初的淀粉酶主要是从麦芽提取液中得到的。此后随着现代生物工程技术的不断发展，研究工作者对于各种生物酶的结构和特性有了更加深入的了解，为这些酶应用范围的扩大奠定了坚实的基础。 1酶工程技术的研究的相关内容 1.1生物酶的主要特点 生物酶其本质是一种蛋白质，主要存在于活细胞中，为细胞的生存、代谢、繁殖等一系列生物反应提供了良好的促进和调节作用，在实际生产应用中也常常具有良好的催化效果，。一般的工程酶主要是指的是有生物酶参加的反应，在一定程度上确保了一些物质进行代谢的速度。生物酶的主要特点包括：（1）高效的催化效率。相对而言，酶的催化效率远远高于一般的催化剂，最大为1013倍；（2）稳定性差。作为机体活细胞的蛋白质，生物酶很容易受到各种存在因素的影响，导致蛋白质现象的出现，从而使酶失去了活性。这些内容客观地反映了生物酶稳

酶工程的研究及进展

LUOYANG NORMAL UNIVERSITY 2010年酶工程学年论文分子酶工程研究进展 院（系）名称生命科学系 专业名称生物科学 学生姓名李艳艳 学号101314022 指导教师程彦伟 完成时间2013年12月

分子酶工程研究进展 李艳艳 （生命科学系生物科学专业学号：101314022） 摘要：酶工程的研究已经发展到分子水平，通过基因操作，已实现了许多酶的克隆和表达定点突变成为研究酶结构与功能的常规手段，并被广泛用于改善酶的性能。体外分子进化方法则大幅提高了酶分子的进化效率，并有可能发展新功能酶。融合蛋白技术的发展使构建新型多功能融合酶成为可能。这里对分子酶工程学的研究与发展情况进行了综述。 关键词：分子酶工程；基因克隆；改造；定向进化；融合；人工模拟 酶，由于其特异和高效的催化作用，在生命活动中扮演重要的角色。其中，尤其是源于微生物的酶。很早就被广泛开发服务于人类的各种需求，如酿造、酶法转化、疾病诊断与治疗、药物生产、环境污染物去除，等等。然而，天然酶常常十分昂贵，且大多数酶由于非常“娇嫩”而难以实际应用。近年来，结构生物学和基因操作技术的发展使得科学家能够对酶分子进行有效地改造，甚至开始为“目的”而设计，从而导致了分子酶工程学的发展。概括地说，分子酶工程学就是采用基因工程和蛋白质工程的方法和技术，研究酶基因的克隆和表达、酶蛋白的结构与功能的关系以及对酶进行再设计和定向加工，以发展性能更加优良的酶或新功能酶。当前的研究热点可以概括为3个方面：一是利用基因工程技术大量生产酶制剂；二是通过基因定点突变和体外分子定向进化对天然酶蛋白进行改造；三是通过基因和基因片段的融合构建双功能融合酶。 1 酶的基因克隆与异源表达 天然酶在生物体中含量一般较低，难以提取和大量制备。限制了它的推广应用。重组DNA技术的建立，使人们可以较容易地克隆各种各样天然的酶基因，并将其在微生物系统中高效表达，从而在很大程度上摆脱对天然酶源的依赖。这一技术已成功地应用于酶制剂的工业生产。世界上最大的工业酶制剂生产商丹麦Novozymes公司生产的酶制剂80％为基因工程产品。我国在这个领域中也取得了令世人瞩目的研究成果。黄日波教授研究小组从广西象州温泉中分离到一株硫

酶工程在医药工业中的应用

酶工程在医药工业中的应用 1161001413168 郑峰 摘要：酶工程是现代工业生物技术的重要组成部分，它作为一项高新技术，为各工业的发展起到了极大的推动作用，本文简要介绍了酶固定化、基因工程菌(细胞)的固定化、植物细胞培养产酶、酶的化学修饰、核酸酶、杭体酶、酶标药物的理论和技术研究的最新进展以及酶工程在医药工业中的应用，对酶工程的发展前景进行了探讨。 关键词：酶工程；酶的固定化；核酸酶；抗体酶；医药应用

目录 一、酶工程技术 (3) （一）酶和细胞的固定化 (3) （二）酶的化学修饰 (3) （三）核酸酶和抗体酶 (4) （四）酶标药物 (4) （五）职务细胞培养产酶 (5) 二、酶工程技术在医药工业中的应用 (5) （一）应用酶工程制备生物代谢产物 (5) （二）应用酶工程技术转化凿体 (6) （三）应用酶工程生产抗生素 (6) （四）应用酶工程生产氨基酸和有机酸 (6) （五）应用酶工程生产维生素 (7) （六）应用酶工程生产核苷酸类药物 (7) 三、酶工程在医疗中的应用 (7) 四、展望 (8) 参考文献: (9)

一、酶工程技术 （一）酶和细胞的固定化 将酶或细胞通过物理或化学方法固定在水溶性或非水溶性的膜状、颗粒状、管状的载体土，称为固定化酶或固定化细胞。我国研制过的固定化酶(细胞)已有50种左右，分为二种类型:固定化单酶或含特定酶的细胞、固定化双酶、固定化各类激酶构成ATP再生系统。一般能明显地提高酶对热与酸碱度的稳定性。固定化的方法主要有吸附、共价结合、包埋和选择性热变性等。目前又发展了利用光、辐射等物理技术和定点固定化技术固定酶[1]。在制药工业中包埋法应用较多，其次是吸附法。 固定化细胞包括微生物细胞(含基因工程菌)、动物细胞和植物细胞,目前更多地注重活细胞和增殖细胞的固定化。植物细胞固定化大多采用包埋法，至今已报道了固定化南洋金花、烟草、胡萝卜等十多种细胞的研究,植物细胞固定化技术在中药有效成分的生产应用研究上有更好的前景。动物细胞只有吸附和包埋法得以成功。目前动物细胞微囊化法用得最多的是聚赖氨酸/海藻酸(PIJL/Al,G)法，细胞生长密度可达106一109个·mL。微囊化细胞主要有两方面的应用：培养微囊化动物细胞生产一些药物；作为药物直接用于治疗或作为药物筛选之用，如用来生产单克隆抗体、干扰素、组织纤溶酶原激活剂(TPA)、自细胞介素、胰岛素生长因子和乙肝病毒表面抗原等。未来将有一大批具有生物活性的蛋白质可依靠固定化细胞在生物体外大规模的合成。应用基因重组技术将生物细胞中存在极少的催化某一生化反应的酶通过基因扩增和增强表达，建立高效表达特定酶制剂的基因工程菌或基因工程细胞，从而进一步构建成固定化一工程菌或固定化工程细胞的新一代催化剂。如德国BM公司应用蛋白质工程技术对表达青霉素酞化的基因进行点突变改造，重建了青霉素酞化酶工程菌，从而大大延长了固定化青霉素酞化酶的使用半衰期，其酶柱可连续使用700d以上[2]。 （二）酶的化学修饰 酶的化学修饰是指利用化学手段将某些化学物质或基团结合到酶分子上，或

酶工程制药常用技术及应用

酶工程制药常用技术及应用 酶是由生物体活细胞产生的具有催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。绝大多数酶的化学本质是蛋白质。具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。酶作为一种生物催化剂，已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。近几十年来，随着酶工程不断的技术性突破，在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。 酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备，酶的固定化，酶的修饰与改造及酶反应器等方面内容。酶工程的应用，主要集中于食品工业，轻工业以及医药工业中。 一、酶工程制药的基本技术 现代酶工程制药的基本技术主要包括酶和细胞的固定化、酶的化学修饰、酶法的手性药物合成技术等。 1.酶和细胞的固定化技术 酶本身还是溶于水的，只是是用物理的或化学的方法使酶与水不溶性大分子载体结合或把酶包埋在其中，使得酶在水中溶性凝胶或半透膜的微囊体从而导致流动性降低。酶固定化后一般稳定性增加，易从反应系统中分离，且易于控制，能反复多次使用。便于运输和贮存，有利于自动化生产，但是活性降低，使用范围减小，技术还有发展空间。固定化酶是近十余年发展起来的酶应用技术，在工业生产、化学分析和医药等方面有诱人的应用前景。酶和细胞的固定化方法有：吸附、共价结合、包埋、选择性热变性、光照、辐射和定点固定化技术等，在制药工业中，包埋法应用较多，其次为吸附法。 固定化细胞包括微生物细胞（包括基因工程菌）、动物和植物细胞。植物细胞固定化一般采用包埋法，在中药有效成分的应用上具有广阔的前景，至今研究成功的固定化植物细胞有固定化南洋金花、烟草、胡萝卜等10多种。动物细胞有固定化主要用吸附法和包埋法，目前动物细胞微囊化固定法使其研究的热点，动物细胞有固定化技术现已成功应用于药物药物筛选模型、单克隆抗体、白细胞

现代生物化工中酶工程技术研究与应用

现代生物化工中酶工程技术研究与应用 新陈代谢是我们日常生产生活中最基本的生理活动，是生命体征的一种重要体现。新陈代谢是一个极为复杂的化学反应过程，也正是因为这样的有机化学反应，才使得我们的生命活动有了最为基本的保障，而在这一系列化学反应中，酶作为有机化学反应过程中的主要构成成分之一，发挥着不可替代的重要作用。本文主要从分析生物酶的特点入手，阐述了酶在工程技术中的基本原理，并在此基础上分析了不同领域内酶工程技术的应用。 标签：生物化工；酶工程；技术研究 新陳代谢在确保人们生命周期正常循环的过程中发挥了重要的作用，酶作为一种常见的生物催化剂，在新陈代谢的过程中主要承担确保化学反应的正常进行以及加快新陈代谢速度的任务。刚开始人们主要是从麦芽中提取所需的酶淀粉，随着现代生物工程技术的不断发展与进步，人们对酶工程的了解与认识也得到了进一步加深，这也使得酶工程在现代社会的各个领域中得到了较为广泛的运用。 1 酶工程技术研究的相关内容 1.1 生物酶的主要特点 生物酶从其本质来看属于蛋白质，能够在一些机体的活细胞中生存，也因其可作为一种催化剂被广泛运用于现实生活中。工程酶主要指的是有生物酶参与的化学反应，它在一定程度上确保并提高了机体进行新陈代谢的速度。从生物酶的特点来看，主要表现为以下几个方面： ①能够随时调节酶的活力。存活完好的蛋白酶具有较好且稳定的特性，且不同类型的蛋白酶能够通过对某些机制的利用来实现个体之间的有效结合，这使得蛋白酶具有良好的催化活力。 ②专一性较强。在生物工程的研究中，有许多种类的催化剂可供选择，但是若只对一种化合物进行催化，那生物酶的功效是最为明显的，它能较为专一的对其进行催化。 ③催化的效率高。从生物酶的催化效率来看，相比一般的催化剂，生物酶的催化效率是其1013倍，可见这是一般催化剂难以达到的催化效果。 ④稳定性相对较差。主要表现为生物酶在正常的催化过程中，容易受到其他因素的影响与干扰，使得生物酶的蛋白质出现问题，进而影响生物酶的活性。 1.2 酶在工程技术中的基本原理 生物酶的主要功能就是促进物体和酶之间的相互作用与相互转化。一般来

酶工程的应用及发展趋势

工程技术在食品工业中的应用及发展趋势 默认分类2009-12-11 11:09:39 阅读811 评论0 字号：大中小订阅 摘要：酶工程是现代生物技术的重要组成部分。酶作为生物催化剂 ,具有高催化效率 ,专一性强 ,反应条件温和及酶活性可以调控。而食品工业是应用酶工程技术最早和最广泛的行业。近年来，由于固定化细胞技术应用化、固定化酶反应器的推广应用，促进了食品添加剂新产品的开发，产品品种增加，质量提高，成本下降。还有些酶本身就是保健食品重要的功效成分，如超氧化歧化酶(sod)、溶菌酶、l一天冬酰胺酶等，为食品工业带来了巨大的社会经济效益。 关键词：酶工程固定化葡萄糖酶 一、酶工程技术的原理 酶工程是现代生物技术的一个重要组成部分。酶工程又称酶反应技术, 就是指在一定的生物反应器内, 利用生物酶作为催化剂, 使某些物质定向转化的工艺技术, 包括酶的研制与生产, 酶和细胞或细胞器的固定化技术, 酶分子的修饰改造,以及生物传感器等。 二、酶工程的结构 根据酶工程研究和解决问题的手段不同，可将酶工程分为化学酶工程和生物酶工程两大类。在食品行业中，这两类酶工程的应用都很广泛。 1、化学酶工程 化学酶工程亦称初级酶工程，是指自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用。它主要是由酶学原理与化工技术相互渗透和结合而形成的一门科学技术。 2、生物酶工程 生物酶工程是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学技术结合的产物，亦称高级酶工程。主要包括3个方面：一是用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）；二是修饰酶基因产生遗传修饰酶（突变酶）；三是设计新酶基因，合成自然界不曾有的酶（新酶）。 （1）非水相介质中的酶反应 近年来，酶在非水相介质中催化反应的研究，成为酶工程的一项新的重要内容。如蛋白水解酶类，在非水相中能催化肽键的形成，利用这一发现，便可利用蛋白酶在非水介质的催化特性，合成某些肽类物质，用于制药和食品添加剂。

分子生物学在医药中的研究进展及应用

分子生物学在医药中的研究进展及应用 ——韩静静 摘要 分子生物学是对生物在分子层次上的研究。这是一门生物学和化学之间跨学科的研究，其研究领域涵盖了遗传学、生物化学和生物物理学等学科。分子生物学主要致力于对细胞中不同系统之间相互作用的理解，包括DNA，RNA和蛋白质生物合成之间的关系以及了解它们之间的相互作用是如何被调控的。分子生物学主要研究遗传物质的复制、转录和翻译进程中的分子基础。分子生物学的中心法则认为“DNA 制造 RNA，RNA 制造蛋白质，蛋白质反过来协助前两项流程，并协助 DNA 自我复制”。 分子生物技术也称之为生物工程，是现代生物技术的主要标志，它是以基因重组技术和细胞融合技术为基础，利用生物体或者生物组织、细胞及其组分的特性和功能，设计构建具有预期性状的新物种或新品种．以便与工程原理相结台进行生产加工．为社会提供商品和服务的一个综合性技术体系，其内容包括基因工程技术、细胞工程技术、DNA测序技术、DNA芯片技术、酶工程技术等。现代分子生物技术的诞生以70年代DNA重组技术和淋巴细胞杂交瘤技术的发明和应用为标志．迄今已走过了30多年的发展历程。实践证明在解决人类面临的粮食、健康、环境和能源等重大问题方面开辟了无限广阔的前景。受到了各国政府和企业界的广泛关注。是21世纪高新技术产业的先导。 二十世纪生物医学发展的主要特点之一是对生命现象和疾病本质的认识逐渐向分子水平深入。DNA双螺旋结构的发现为分子医学和基因医学的发展奠定了基础。人们逐渐认识到，无论健康或疾病状态都是生物分子及其相互作用的结果，生物分子中起关键性作用者为基因及其表达产物蛋白质，因此从本质上说，所有的疾病都可以被认为是“基因病”。近十年来，分子生物技术已成为医学领域最有力的研究工具，以下从基因工程技术、人类基因组计划与核酸序列测定技术、基因诊断与基因体外扩增技术、生物芯片技术在医学研究中为了解疾病的发生发展机制，诊断和药物研制、开发中的应用。 关键词：分子生物学分子生物技术医药基因芯片蛋白质组学

酶工程技术在制药中的应用

酶工程技术在制药中的应用 摘要：酶工程是现代生物技术的重要组成部分，作为一项高新型技术为各工业的发展起到重要的推动作用。介绍了酶固定化、酶的化学修饰、抗体酶、核酸酶、酶标药物的理论及技术研究的新进展以及酶工程在制药工业领域中的应用，对酶工程。在制药领域应用的发展前景进行探讨。 关键词：酶工程；酶制药；应用 前景：酶，它作为一种生物催化剂，已广泛地应用于轻工业的各个生产领域。近几十年来，随着酶工程不断的技术性突破，在工业、农业、医药卫生、能源开发及环境工程等方面的应用越来越广泛。重组DNA技术促进了各种有医疗价值的酶的大规模生产。用于临床的各类酶品种逐渐增加。酶除了用作常规治疗外，还可作为医学工程的某些组成部分而发挥医疗作用。如在体外循环装置中，利用酶清除血液废物，防止血栓形成和体内酶控药物释放系统等。另外，酶作为临床体外检测试剂，可以快速、灵敏、准确地测定体内某些代谢产物，也将是酶在医疗上一个重要的应用。 酶工程概述酶工程是将酶、含酶细胞器或细胞（微生物、动物、植物）等在一定的反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用的物质并用于社会生活的一门科学。它包括酶制剂的制备，酶的固化，酶的修饰与改造及酶反应器等方面的内容。其应用主要集中于医药工业、食品工业及轻工业中。 1.酶的固定化技术及其应用 通过将酶包埋于凝胶、微囊体内，或通过共价键、离子键吸附连接至固相载体上，或通过交联剂使酶分子相互交联等方法使酶不溶局限在一个有限的空间内的技术过程。该技术可以使酶在批量反应中反复使用，在连续反应中连续使用或酶与产物易分离。固定化的方法有吸附法、共价结合法、包埋法、微囊法和交联法等基本方法，也有交联酶晶体、交联酶聚集体、硅基质包埋法和脂质包埋法等新型固定化技术[1]。在制药领域中应用较多的是包埋法，其次是吸附法。目前已有多种固定化酶用于大规模工业化生产，如：氨基酰化酶、青霉素酰化酶、天门冬氨酸酶、天门冬氨酸-β-脱羧酶。 2.酶的化学修饰

纤维素酶的研究及应用-酶工程论文.

纤维素酶的研究及应用 摘要：我国纤维素酶的应用研究近年来取得了很大进展。本文阐述了纤维素酶的发展，菌种选育，酶的结构，反应机制以及在生活中的应用。关键词：绿色化 催化域 结合区 C1-Cx假说 一、纤维素酶的发展 资源和环境问题是人类在21世纪面临的最主要的挑战。生物质资源是可再生性资源，地球上年光合作用的产物高达1.5×1011~2.0×1011t，是人类社会赖以生存的基本物质来源。其中90%以上为木质纤维素类物质。目前这部分资源尚未得到充分的开发利用。随着世界人口迅速增长、矿产资源日渐枯竭，开发高效转化木质纤维素类可再生资源的微生物技术，利用工农业废弃物等发酵生产人类急需的燃料、饲料及化工产品，即化工原料的“绿色化”，具有极其重要的意义和光明的发展前景。 纤维素酶的研究，自从1904年在蜗牛消化液中被发现，至今已经历三个发展阶段。第一阶段是80年代以前，主要工作是利用生物化学的方法对纤维素酶进行分离纯化。但由于纤维素酶来源广泛、组分复杂、纯化甚为困难，故进展缓慢。第二阶段是1980年至1988年，主要工作是利用基因工程的方法对纤维素酶的基因进行克隆和一级结构的测定。Trichoderma reesei的内切酶（EGⅠ、EGⅢ）和外切酶（CBHⅠ、CBHⅡ）、Cellulomonas fimi的内切酶（CenA、CenB、CenC、CenD）和外切酶（CbhA、CbhB、Cex）、Clostridium thermocellum的内切酶（CelA、CelB、CelC、CelD）的基因已被克隆和测序，并在大肠杆菌，酵母菌等中得到表达。第三阶段是1988年至今，主要工作是利用结构生物学及蛋白质工程的方法对纤维素酶分子的结构和功能进行研究，包括纤维素酶结构域的拆分、解析、功能性氨基酸的确定、水解的双置换机制的确立，分子折叠和催化机制关系的探讨。 二、纤维素酶菌种选育

酶工程的研究进展

酶工程的研究进展 摘要：酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。其主要任务是通过预先设计, 经人工操作而获得大量所需的酶, 并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展, 展示酶工程在医药、化工、食品、环境保护等领域的应用进展, 并对其未来前景进行了展望。 关键词：酶工程; 分子酶工程; 应用; 进展 1.分子酶的研究进展 分子酶工程学就是采用基因工程和蛋白质工程的方法和技术, 研究酶基因的克隆和表达、酶蛋白的结构与功能的关系以及对酶进行再设计和定向加工, 以发展更优良的新酶或新功能酶。 1.1 酶分子的定向改造和进化 分子酶工程设计可以采用定点突变和体外分子定向进化两种方式对天然酶分子进行改造。体外定向进化是近几年新兴的一种蛋白质改造策略, 可以在尚不知道蛋白质的空间结构, 或者根据现有的蛋白质结构知识尚不能进行有效的定点突变时, 借鉴实验室手段在体外模拟自然进化的过程(随机突变、重组和选择), 使基因发生大量变异, 并定向选择出所需性质或功能, 从而使几百万年的自然进化过程在短期内得以实现。此目前采用体外分子定向进化的方法来改造酶蛋白的研究越来越多, 并已在短短几年内取得了令人瞩目的成就, 易错PCR 和DNA 改组就是其中2 种方法。 1.2 融合蛋白与融合酶 蛋白质的结构常常可以允许某个结构域的插入与融合。DNA 重组技术的发展与应用使不同基因或基因片段的融合可以方便地进行,融合蛋白经合适的表达系统表达后, 即可获得由不同功能蛋白拼合在一起而形成的新型多功能蛋白。目前, 融合蛋白技术已被广泛应用于多功能工程酶的构建与研究中, 并已显现出较高的理论及应用价值。随着基因组、后基因组时代的到来和重组酶生产技术的开发, 必将会有大量的、新的酶蛋白被人类发现。 1.3 酶的人工模拟 模拟酶是根据酶作用原理, 用人工方法合成的具有活性中心和催化作用的非蛋白质结构的化合物。它们一般都具高效和高适应性的特点, 在结构上比天然酶简单; 由于不含氨基酸, 其热稳定性与pH 稳定性都大大优于天然酶。目前用于构建模拟酶的模型有环糊精、冠醚、卟啉抗体酶和分子印迹等。 2.酶工程的应用进展