1-1-酶的基本概念与发展简史课件

第一章绪论第一章绪论酶？概念：具有生物催化功能的生物大分子化学组成：蛋白类酶（P酶）和核酸类酶（R酶）产生方式：

1）自发调控产生：动物、植物、微生物细胞都可以在适宜条件下产生

2）人工调控产生：定向大量产生所需的酶特点：

1）催化效率高；

2）专一性强；

3）作用条件温和。用途：医药、食品、轻工、化工、环保、能源、生物工程等领域。酶？概念：具有生物催化功能的生物大分子酶工程？概念：对酶进行生产和应用的技术过程。主要内容：微生物细胞发酵产酶；动植物细胞培养产酶；酶的提取与分离纯化；酶的分子修饰；酶的固定化（游离酶、原生质、细胞）；酶的非水相催化；酶反应器；酶的应用。主要任务：经过预先设计，通过人工操作，获得人们所需要的酶，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。酶工程？概念：对酶进行生产和应用的技术过程。第一节

酶的基本概念与发展简史

不自觉的应用：酿酒、造酱、制饴、治病主动性研究：酶学的产生（消化与发酵现象）和发展第一节酶的基本概念与发展简史1.

不自觉的应用（中国）

几千年来，人们不自觉地在生活中利用酶来制造食品和治疗疾病！文献记载：4000多年前（夏禹时代），酿酒技术；3000多年前（周朝），制造饴糖、食酱；2500多年前（春秋战国），麴来治疗消化不良。1.不自觉的应用（中国）几千年来，人们不自觉地

19世纪30年代开始，人们才真正认识到酶的存在和作用。此后，人们对酶的认识经历了一个不断发展和逐步深入的过程。

（1）对消化的研究

1777年，意大利物理学家斯巴兰沙尼Spallanzani

山鹰实验。1822年，美国外科医生博蒙特Beaumont

研究食物在胃里的消化。19世纪30年代，德国科学家施旺Schwann获得胃蛋白酶（腐败和发酵实验中）。

2.

主动性研究（国外）19世纪30年代开始，人们才真正认识到酶的存在和（2）对发酵的研究1684年，比利时医生Helment提出ferment—引起酿酒过程中物质变化的因素（酵素）。1833年，法国化学家Payen和Person

用酒精处理麦芽抽提液，得到淀粉酶（diastase）。1839年，德国化学家李比希（Liebig）提出发酵过程中酵母起着机械作用（酶=化学催化剂×）。1857年Pasteur等人提出酒精发酵是酵母细胞活动的结果。活酵母细胞内有一种物质，可使糖发酵生成乙醇。1878年，德国科学家Kűhne提出enzyme—从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”（希腊文）。（2）对发酵的研究Buchner兄弟的试验1896年，巴克纳兄弟用细砂研磨酵母细胞，压取汁液，汁液不含活细胞，但仍能使糖发酵生成酒精和二氧化碳。证明：发酵与细胞的活动无关酶——活细胞产生的，能在细胞内外起作用的（催化）生理活性物质。Buchner兄弟的试验1896年，巴克纳兄弟用细砂研磨

酶的化学本质研究（蛋白酶的确立）1926年美国康乃尔大学的萨姆纳（Summer）从刀豆中提取出脲酶的结晶,并证明它具有蛋白质的性质。1930～1936年Northrop等得到了胃蛋白酶（pepsin）、胰蛋白酶（trypsin）等的结晶，证实并确立了酶是蛋白质的化学本质。3.

酶学研究的快速发展酶的化学本质研究（蛋白酶的确立）3.酶学研究的快速发展1-1-酶的基本概念与发展简史课件是否所有的酶都是蛋白质？？？是否所有的酶都是

酶的化学本质的拓展（核酶的发现）1982年,切克(Cech)等发现四膜虫细胞rRNA前体具有自我剪贴功能，发现：催化功能的RNA-核酶(ribozyme)。1983年，阿尔特曼（Almant）等发现核糖核酸酶P（RNaseP）的RNA部分M1RNA具有核糖核酸酶P的催化活性，而该酶的蛋白质部分C5蛋白却没有酶活性。（核酶的发现，改变了酶的概念---“酶是具有生物催化功能的生物大分子（蛋白质或RNA）”，Cech和Altman为此共同获得了1989年度诺贝尔化学奖：不仅为探索RNA的复制能力提供了线索，而且说明了最早的生命物质是同时具有生物催化功能和遗传功能的RNA，打破了蛋白质是生物起源的定论）

酶分两大类：主要由蛋白质组成——蛋白类酶（P酶）

主要由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶）酶的化学本质的拓展（核酶的发现）

酶催化的理论研究1894年Fisher提出酶与底物作用的“锁与钥匙”学说。1903年Henri提出酶与底物作用的中间复合物学说。1913年Michaelis等导出米氏方程,1925年Briggs等进一步修改米氏方程并提出稳态学说。1958年，Koshland提出诱导契合学说。1960年,雅各(Jacob)和莫诺得(Monod)提出操纵子学说,阐述了酶生物合成的基本调节机制。酶催化的理论研究酶的其它理论研究1963年Hirs等测定了核糖核酸酶(RNase)的氨基酸顺序。1965年Phillips首次用X射线晶体衍射技术阐明鸡蛋溶菌酶的三维结构。1969年Merrifielid等人工合成具有酶活性RNase。1986年Schultz等人研制成了抗体酶（abzyme，具有催化性质的抗体）。1997年Boyer等人阐明了ATP合酶合成和分解ATP的分子机制。酶的其它理论研究酶学研究中的诺贝尔化学奖1907年巴克纳

(EdwardBuchner,1860—1907)德国人，发现无细胞发酵现象。1929年哈登(SirArthurHarden，1865—1940)英国人，研究糖的发酵作用及其与酶的关系；奥伊勒(SirArthurHarden，1865—1940)瑞典人，研究辅酶。

1946年萨姆纳（JamesBatchellerSumner,1887-1955）美国人，发现结晶蛋白酶；诺思罗普(JohnHowardNorthrop，1891—)美国人，制备绩效状态的酶和病毒蛋白质；斯坦利(WendellMeredithStanley，1904—1971)美国人，制备绩效状态的酶和病毒蛋白质。1957年托德(SirAlexanderRobertusTodd,1907-)英国人，研究核苷酸和核苷酸辅酶。1972年安芬林(ChristianBorhmerAnfinsen，1916-)美国人，研究酶化学的基本理论；摩雷(StanfordMoore，1913-1982)美国人，研究酶化学的基本理论；斯坦(WilliamH．Stein，1911—1980)美国人，研究酶化学的基本理论。1989年切赫(T．R．cech)美国人，关于发现核糖核酸催化作用的研究；奥尔特曼(S．Altnan)美国人，关于发现核糖核酸催化作用的研究。1997年延斯·斯科（JensChristianSkou）丹麦人，发现细胞中钠离子和钾离子浓度平衡的酶（钠钾-ATPase

）。酶学研究中的诺贝尔化学奖1907年巴克纳(Edward谢谢观赏！谢谢观赏！第一章绪论第一章绪论酶？概念：具有生物催化功能的生物大分子化学组成：蛋白类酶（P酶）和核酸类酶（R酶）产生方式：

1）自发调控产生：动物、植物、微生物细胞都可以在适宜条件下产生

2）人工调控产生：定向大量产生所需的酶特点：

1）催化效率高；

2）专一性强；

3）作用条件温和。用途：医药、食品、轻工、化工、环保、能源、生物工程等领域。酶？概念：具有生物催化功能的生物大分子酶工程？概念：对酶进行生产和应用的技术过程。主要内容：微生物细胞发酵产酶；动植物细胞培养产酶；酶的提取与分离纯化；酶的分子修饰；酶的固定化（游离酶、原生质、细胞）；酶的非水相催化；酶反应器；酶的应用。主要任务：经过预先设计，通过人工操作，获得人们所需要的酶，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。酶工程？概念：对酶进行生产和应用的技术过程。第一节

酶的基本概念与发展简史

不自觉的应用：酿酒、造酱、制饴、治病主动性研究：酶学的产生（消化与发酵现象）和发展第一节酶的基本概念与发展简史1.

不自觉的应用（中国）

几千年来，人们不自觉地在生活中利用酶来制造食品和治疗疾病！文献记载：4000多年前（夏禹时代），酿酒技术；3000多年前（周朝），制造饴糖、食酱；2500多年前（春秋战国），麴来治疗消化不良。1.不自觉的应用（中国）几千年来，人们不自觉地

19世纪30年代开始，人们才真正认识到酶的存在和作用。此后，人们对酶的认识经历了一个不断发展和逐步深入的过程。

（1）对消化的研究

1777年，意大利物理学家斯巴兰沙尼Spallanzani

山鹰实验。1822年，美国外科医生博蒙特Beaumont

研究食物在胃里的消化。19世纪30年代，德国科学家施旺Schwann获得胃蛋白酶（腐败和发酵实验中）。

2.

主动性研究（国外）19世纪30年代开始，人们才真正认识到酶的存在和（2）对发酵的研究1684年，比利时医生Helment提出ferment—引起酿酒过程中物质变化的因素（酵素）。1833年，法国化学家Payen和Person

用酒精处理麦芽抽提液，得到淀粉酶（diastase）。1839年，德国化学家李比希（Liebig）提出发酵过程中酵母起着机械作用（酶=化学催化剂×）。1857年Pasteur等人提出酒精发酵是酵母细胞活动的结果。活酵母细胞内有一种物质，可使糖发酵生成乙醇。1878年，德国科学家Kűhne提出enzyme—从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”（希腊文）。（2）对发酵的研究Buchner兄弟的试验1896年，巴克纳兄弟用细砂研磨酵母细胞，压取汁液，汁液不含活细胞，但仍能使糖发酵生成酒精和二氧化碳。证明：发酵与细胞的活动无关酶——活细胞产生的，能在细胞内外起作用的（催化）生理活性物质。Buchner兄弟的试验1896年，巴克纳兄弟用细砂研磨

酶的化学本质研究（蛋白酶的确立）1926年美国康乃尔大学的萨姆纳（Summer）从刀豆中提取出脲酶的结晶,并证明它具有蛋白质的性质。1930～1936年Northrop等得到了胃蛋白酶（pepsin）、胰蛋白酶（trypsin）等的结晶，证实并确立了酶是蛋白质的化学本质。3.

酶学研究的快速发展酶的化学本质研究（蛋白酶的确立）3.酶学研究的快速发展1-1-酶的基本概念与发展简史课件是否所有的酶都是蛋白质？？？是否所有的酶都是

酶的化学本质的拓展（核酶的发现）1982年,切克(Cech)等发现四膜虫细胞rRNA前体具有自我剪贴功能，发现：催化功能的RNA-核酶(ribozyme)。1983年，阿尔特曼（Almant）等发现核糖核酸酶P（RNaseP）的RNA部分M1RNA具有核糖核酸酶P的催化活性，而该酶的蛋白质部分C5蛋白却没有酶活性。（核酶的发现，改变了酶的概念---“酶是具有生物催化功能的生物大分子（蛋白质或RNA）”，Cech和Altman为此共同获得了1989年度诺贝尔化学奖：不仅为探索RNA的复制能力提供了线索，而且说明了最早的生命物质是同时具有生物催化功能和遗传功能的RNA，打破了蛋白质是生物起源的定论）

酶分两大类：主要由蛋白质组成——蛋白类酶（P酶）

主要由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶）酶的化学本质的拓展（核酶的发现）

酶催化的理论研究1894年Fisher提出酶与底物作用的“锁与钥匙”学说。1903年Henri提出酶与底物作用的中间复合物学说。1913年Michaelis等导出米氏方程,1925年Briggs等进一步修改米氏方程并提出稳态学说。1958年，Koshland提出诱导契合学说。1960年,雅各(Jacob)和莫诺得(Monod)提出操纵子学说,阐述了酶生物合成的基本调节机制。酶催化的理论研究酶的其它理论研究1963年Hirs等测定了核糖核酸酶(RNase)的氨基酸顺序。1965年Phillips首次用X射线晶体衍射技术阐明鸡蛋溶菌酶的三维结构。1969年Merrifielid等人工合成具有酶活性RNase。1986年Schultz等人研制成了抗体酶（abzyme，具有催化性质的抗体）。1997年Boyer等人阐明了ATP合酶合成和分解ATP的分子机制。酶的其它理论研究酶学研究中的诺贝尔化学奖1907年巴克纳

(EdwardBuchner,1860—1907)德国人，发现无细胞发酵现象。1929年哈登(SirArthurHarden，1865—1940)英国人，研究糖