酶的应用课件

第十四章酶的应用概述工业生产的酶制剂对酶稳定性的要求1、干燥品在25℃时保持6个月的活力，在4℃时保持12个月的活力。2、液体酶在25℃时保持3个月的活力，在4℃时保持6个月的活力。酶制剂的价格与其活力及纯度的关系1、大规模使用的酶纯度很低，价格便宜。如淀粉酶、葡萄糖异构酶等。

2、纯度很高的酶，价格昂贵。如临床分析用酶葡萄糖氧化酶和胆碱脂酶等。

3、某些特定的研究用酶，价格极其昂贵。如各种限制性内切酶等。选择合适的酶需考虑的因素

当一个催化反应的工业过程被确定之后，选择合适的酶一般需考虑以下因素：1、底物特异性。2、pH值。3、温度。4、激活剂和抑制剂。5、价格因素。概述微生物发酵生产是目前酶制剂的主要酶源

2、微生物有较强的适应性和应变能力。3、微生物种类繁多，酶的品种齐全。4、微生物培养方法简单，所用原料来源丰富，价格低廉，便于产业化，经济效益高。1、微生物生长繁殖快，周期短，产量高，成活率高。概述我国酶制剂应用方面存在的问题1、我国酶制剂的开发主要是各大学和科研成机构，经费不足。国家投入有限，而企业对酶制剂的投热情不高。2、我国已有酶制剂企业规模太小，无法同国外公司竞争。3、我国企业很少有独立开发酶制剂的尝试。4、我国酶制剂品种少，产品结构及不合理。

5、我国的制造成本占销售价的80%，国外仅占30～35%。6、装备落后，特别是后工艺处理设备。7、我国酶制剂应用领域比较狭窄。概述“绿色健康，“酶”力无限

医药、洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、酒精、食品（包括果蔬汁、啤酒酿造、谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及食用油脂）、饲料、皮革、造纸和化工等工业领域。

酶是生物学有力的研究工具基因工程工具酶基因组学蛋白组学概述酶和工农业生产与医学实践有密切的关系工业用酶：淀粉糖业农业用酶：饲料医疗用酶：蛋白酶检测试剂抗病毒等新药物开发概述1、酶在医药方面的应用2、酶在食品方面的应用3、酶在轻工、化工方面的应用4、酶在环境保护中的应用GoGoGoGo5、酶在生物技术方面的应用Go1、通过酶活力变化进行疾病诊断原理：一般健康人体内所含有的某些酶的量是恒定在某一范围的。当人们患上某些疾病时，则由于组织、细胞受到损伤或者代谢异常而引起体内的某种或某些酶的活力发生相应的变化。应用：酶疾病与酶活力变化淀粉酶胰脏疾病，肾脏疾病时升高；肝病时下降胆碱酯酶肝病、肝硬化、有机磷中毒、风湿等，活力下降酸性磷酸酶前列腺癌、肝炎、红血球病变时，活力升高碱性磷酸酶佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺机能亢进时，活力升高；软骨发育不全等，活力下降谷丙转氨酶/谷草转氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高γ-谷氨酰转肽酶（γ-GT）原发性和继发性肝癌，活力增高至200单位以上，阻塞性黄疸、肝硬化、胆道癌等，血清中酶活力升高醛縮酶急性传染性肝炎、心肌梗塞，血清中酶活力显著升高胃蛋白酶胃癌，活力升高；十二指肠溃疡，活力下降磷酸葡糖变位酶肝炎、癌症，活力升高乳酸脱氢酶肝癌、急性肝炎、心肌梗塞，活力显著升高；肝硬化，活力正常端粒酶癌细胞中含有端粒酶，正常体细胞内没有端粒酶活性山梨醇脱氢酶（SDH）急性肝炎，活力显著提高脂肪酶急性胰腺炎，活力明显增高，胰腺癌、胆管炎患者，活力升高肌酸磷酸激酶（CK）心肌梗塞，活力显著升高；肌炎、肌肉创伤，活力升高α－羟基丁酸脱氢酶心肌梗塞、心肌炎，活力增高磷酸己糖异构酶急性肝炎，活力极度升高；心肌梗塞、急性肾炎，脑溢血，活力明显升高鸟氨酸氨基甲酰转移酶急性肝炎，活力急速增高；肝癌，活力明显升高乳酸脱氢酶同工酶心肌梗塞、恶性贫血，LDH1增高；白血病、肌肉萎缩，LDH2增高；白血病、淋巴肉瘤、肺癌，LDH3增高；转移性肝癌、结肠癌，LDH4增高；肝炎、原发性肝癌、脂肪肝、心肌梗塞、外伤、骨折，LDH5增高葡萄糖氧化酶测定血糖含量，诊断糖尿病亮氨酸氨肽酶（LAP）肝癌、阴道癌、阻塞性黄疸，活力明显升高用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断酶测定的物质用途葡萄糖氧化酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病葡萄糖氧化酶+过氧化物酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病尿素酶尿素测定血液、尿液中尿素的量，诊断肝脏、肾脏病变谷氨酰胺酶谷氨酰胺测定脑脊液中谷氨酰胺的量，诊断肝昏迷、肝硬化胆固醇氧化酶胆固醇测定胆固醇含量，诊断高血脂等DNA聚合酶基因通过基因扩增，基因测序，诊断基因变异、检测癌基因原理：当人们患上某些疾病时，由于组织、细胞受到损伤或者代谢异常而引起体内的某些物质的量或存在部位发生变化。通过测定体液中某些物质的变化，可以快速、准确的诊断疾病。由于酶具有专一性强、催化效率高等特点，所以可以用酶测定体液中某些物质的变化，进而诊断疾病。PKU苯丙酮尿症脑发育受阻，严重脑力呆滞，智商0－50苯丙氨酸代谢途径关系到三种遗传病溶菌酶1、杀菌机理

由吞噬细胞合成并分泌的一种小分子粘性蛋白，属乙酰多糖酶。存在于唾液、乳汁、泪液和鼻及气管等分泌物中。

作用于细菌细胞壁的粘肽层，粘肽是细菌的细胞壁主要成分。溶菌酶能切断粘肽结构中的N-乙酰葡萄糖胺和N-乙酰胞壁酸之间的β-1,4糖苷键，破坏粘肽支架，使细胞壁破坏，内容物逸出而使细菌溶解。2、作用对象：溶解革兰氏阳性菌栓溶酶类与心血管疾病凝血酶3、酶在药物制造方面的应用酶主要来源用途青霉素酰化酶微生物制造半合成青霉素和头孢菌素11-β-羟化酶霉菌制造氢化可的松L-酪氨酸转氨酶细菌制造多巴（L-二羟苯丙氨酸）β-酪氨酸酶植物制造多巴α-甘露糖苷酶链霉菌制造高效链霉素核苷磷酸化酶微生物生产阿拉伯糖腺嘌呤核苷（阿糖腺苷）酰基氨基酸水解酶微生物生产L-氨基酸5’-磷酸二酯酶桔青霉等微生物生产各种核苷酸多核苷酸磷酸化酶微生物生产聚肌胞，聚肌苷酸无色杆菌蛋白酶细菌由猪胰岛素（Ala-30）转变为人胰岛素（Thr-30）核糖核酸酶微生物生产核苷酸蛋白酶动物、植物、微生物生产L-氨基酸β-葡萄糖苷酶黑曲霉等微生物生产人参皂甙-Rh2青霉素酰化酶与抗生素改造由于天然青霉素存在有抗菌谱窄、不耐胃酸口服无效及不耐酶易被水解等缺点，因此，通过改变天然青霉素G的侧链可获得耐酸、耐酶、广谱、抗铜绿假单胞菌及主要作用于G-菌等等一系列不同品种的半合成青霉素；但半合成青霉素的抗菌活性均不及天然青霉素G。微生物半合成青霉素淀粉酶类与淀粉糖业二、酶在食品方面的应用目前国内外广泛使用酶的领域是食品工业部门。酶在食品工业方面主要用于食品保鲜、食品加工、食品添加剂的生产、增强或改善食品的风味和品质。1、酶在食品保鲜方面的应用原理：是利用酶的催化作用，防止或者消除各种外界因素（特别是氧和微生物）对食品产生的不良影响，从而保持食品的优良品质和风味特色。2、酶在食品生产方面的应用利用酶的催化作用将淀粉转化为所需要的产物。利用酶的催化作用将蛋白质转化为所需要的产物。在果蔬类加工过程中，加入各种酶，可以提高在果蔬类食品加工生产的产量和质量。果汁生产与果胶酶乳制品与凝乳酶酶名来源主要用途α–淀粉酶枯草杆菌、米曲霉、黑曲霉淀粉液化，制造糊精、葡萄糖、饴糖、果葡糖浆，β–淀粉酶麦芽、巨大芽孢杆菌、多粘芽孢杆菌制造麦芽，啤酒酿造糖化酶根霉、黑曲霉、红曲霉、内孢霉淀粉糖化，制造葡萄糖、果葡糖异淀粉酶气杆菌、假单胞杆菌制造直链淀粉、麦芽糖蛋白酶胰脏、木瓜、枯草杆菌、霉菌啤酒澄清，水解蛋白、多肽、氨基酸右旋糖酐酶霉菌糖果生产果胶酶霉菌果汁、果酒的澄清葡萄糖异构酶放线菌、细菌制造果葡糖、果糖葡萄糖氧化酶黑曲霉、青霉蛋白加工、食品保鲜柑苷酶黑曲霉水果加工，去除桔汁苦味橙皮苷酶黑曲霉防止柑桔罐头及桔汁出现浑浊氨基酰化酶霉菌、细菌

由DL–氨基酸生产L–氨基酸天冬氨酸酶大肠杆菌、假单胞杆菌由反丁烯二酸制造天冬氨酸磷酸二酯酶桔青霉、米曲霉降解RNA，生产单核苷酸用作食品增味剂色氨酸合成酶细菌生产色氨酸核苷磷酸化酶酵母生产ATP纤维素酶木霉、青霉生产葡萄糖溶菌酶蛋清，微生物食品杀菌保鲜三、酶在轻工、化工方面的应用用酶进行原料处理用酶生产各种轻工、化工产品用酶增强产品的使用效果用酶进行原料处理生物抛光是一种用纤维素酶改善纤维素纤维制品表面的整理工艺，以达到持久的抗起毛起球并增加织物的光洁度和柔软度。

乙酰-DL—AlaL—Ala+乙酸 乙酰-D—AlaAminoacylase氨基酰化酶L-Ala,是一种低热量的甜味剂。自然界中L-阿拉伯糖很少以单糖形式存在，以杂多糖的形式存在于胶质、半纤维素、果胶酸、细菌多糖及某些糖苷中。用酶生产各种轻工、化工产品泵储罐反应产物离心机消旋反应器固定化酶柱子晶体L-AlaL-AlaA-D-AlaA-L-AlaA-D-Ala用酶生产各种轻工、化工产品L-阿拉伯糖的作用：1、影响人体蔗糖酶的活性，屏蔽过量的蔗糖吸收，从而达到抑制肥胖（即减肥）、降低血糖的作用；2、L-阿拉伯糖能够促进体内双歧杆菌的生长和繁殖，防治便秘有很好的效果；3、L-阿拉伯糖有梳理人体骨骼肌的作用，缓解人体疲劳；4、L-阿拉伯糖不容易被口腔内的细菌分解，能够抑制口腔细菌，预防龋齿加酶增强产品的使用效果植酸酶Bio-Feed®Phytase(Ronozyme®P)

主要用于提高植酸磷的消化率，并相应改善钙和其它矿物元素的利用率。大大降低了动物粪便中磷的排放量，有益环保。利用酶的催化作用将相关原料转化，增强产品的使用效果。酶水解了毛根部的毛囊蛋白而使毛松动脱落。蛋白酶分解皮纤维间质中的可溶性蛋白质，使皮纤维进一步松散软化。加速蛋白质的分解染色温度降低皮革脱毛与软化加酶洗涤剂生丝脱胶与羊毛染蛋白酶加酶增强产品的使用效果四、酶在环境保护中的应用环境监测废水处理过氧化物酶多酚氧化酶可降解材料开发石油细菌，并非将石油资源“消灭”掉，而是拥有降解石油的特性。在自然界中，很多细菌能降解轻油，但重油却不易被降解，因此造成长期污染。石油细菌，具有一种特殊的酶，可以帮助降解重油。这是其他任何微生物和植物都不具备的特性。在45摄氏度至73摄氏度的条件下存活，能以原油为唯一的“食物”。五、酶在生物技术方面的应用除去细胞壁大分子切割大分子连接1、除去细菌细胞壁

细菌的细胞壁主要成分是肽多糖。从蛋清中可以分离得到的溶菌酶。该酶专一地作用于革兰氏阳性细菌细胞壁的肽多糖分子中N-乙酰胞壁酸与N-乙酰氨基葡萄糖之间的α-1,4键。革兰氏阴性细菌的细胞壁除了肽多糖以外，还有一层脂多糖。需由溶菌酶和EDTA共同作用才能达到较好地除去细胞壁的效果。EDTA可作用于脂多糖。酶在除去细胞壁方面的应用2、除去酵母细胞壁

酵母的细胞壁分为两层，外层由磷酸甘露糖和蛋白质组成，内层由β-葡聚糖构成细胞壁的骨架。除去酵母细胞壁主要采用β-1，3葡聚糖酶。该酶作用于细胞壁内层的β-葡聚糖分子中β-1，3糖苷键，使作为细胞壁骨架的β-葡聚糖水解，而使细胞壁破坏。

蜗牛的消化液中含有较多的β-1，3-葡聚糖酶，故常用于酵母的破壁。此外，若β-葡聚糖酶与磷酸甘露糖酶及蛋白酶联合作用，则可使细胞壁的内外两层同时被破坏。酶在除去细胞壁方面的应用3、除去霉菌细胞壁

毛霉、根霉等藻菌纲霉菌的细胞壁主要由几丁质(N-乙酰-D-氨基葡萄糖以β-1，4键结合而成)和壳多糖(氨基葡萄糖以β-1，4键结合而成)等多种物质组成。破壁时主要采用放线菌或细菌产生的壳多糖酶、几丁质酶及蛋白酶等多种酶的混合物。这些混合多酶制剂一般称之为细胞壁溶解酶。米曲霉、黑曲霉和青霉等半知菌纲霉菌的细胞壁的主要组分是几丁质和β-葡聚糖等。破壁时主要使用β-1，3一葡聚糖酶和几丁质酶的混合物。酶在除去细胞壁方面的应用4、植物细胞壁的破除植物细胞壁主要由纤维素、半纤维素、木质素和果胶等组成。破除植物细胞壁主要采用纤维素酶、半纤维素酶和果胶酶组成的混合酶。这几种酶大多数是由霉菌发酵产生。利用酶除去细胞壁，除了要根据细胞的结构特点选用适宜的酶之外，还必须控制好酶作用条件和时间。此外，若用酶除去细胞壁以制备原生质体时，必须在反应系统中添加渗透压稳定剂，维持高渗状态而使制备得到的原生质体不致破裂。酶在除去细胞壁方面的应用

现代基因工程的创始人P·伯格，在1960年以敏锐的科学预见力提出一个大胆的设想：是否可以创造出一种人工方法，把外界的遗传基因引入动物体内，以达到改变遗传性状和治疗某些疾病的需要呢？1972年，伯格把两种病毒的DNA用同一种限制性内切酶切割后，再用DNA连接酶把这两种DNA分子连接起来，于是产生了一种新的重组DNA分子，首次实现两种不同生物的DNA体外连接，获得了第一批重组DNA分子，标志着基因工程技术的诞生。伯格因此获得了1980年诺贝尔化学奖。

目的基因基因