酶的生產(chǎn)方法特點(diǎn)(酶的生產(chǎn)方法)

1.酶的生產(chǎn)方法

如釀酒工業(yè)中使用的酵母菌，就是通過有關(guān)的微生物產(chǎn)生的，酶的作用將淀粉等通過水解、氧化等過程，最后轉(zhuǎn)化為酒精；醬油、食醋的生產(chǎn)也是在酶的作用下完成的；用淀粉酶和纖維素酶處理過的飼料，營養(yǎng)價(jià)值提高；洗衣粉中加入酶，可以使洗衣粉效率提高，使原來不易除去的汗?jié)n等很容易除去等

由于酶的應(yīng)用廣泛，酶的提取和合成就成了重要的研究課題.目前酶可以從生物體內(nèi)提取，如從菠蘿皮中可提取菠蘿蛋白酶.但由于酶在生物體內(nèi)的含量很低，因此，它不能適應(yīng)生產(chǎn)上的需要.工業(yè)上大量的酶是采用微生物的發(fā)酵來制取的.一般需要在適宜的條件下，選育出所需的菌種，讓其進(jìn)行繁殖，獲得大量的酶制劑.另外，人們正在研究酶的人工合成.總之隨著科學(xué)水平的提高，酶的應(yīng)用將具有非常廣闊的前景.

2.各種酶的生產(chǎn)方法是什么

酶工程（Enzyme Engineering））又稱為酶技術(shù)。隨著酶學(xué)研究的迅速發(fā)展，特別是酶應(yīng)用的推廣，使酶學(xué)基本原理與化學(xué)工程相結(jié)合，從而形成了酶工程.酶工程是酶制劑的大批量生產(chǎn)和應(yīng)用的技術(shù)。它從應(yīng)用的目的出發(fā)，將酶學(xué)理論與化學(xué)工程相結(jié)合研究酶，并在一定的反應(yīng)裝置中利用酶的催化特性，將原料轉(zhuǎn)化為產(chǎn)物的一門新技術(shù)，就酶工程本身的發(fā)展來說，包括下列主要內(nèi)容：

2.1酶的產(chǎn)生

酶制劑的來源，有微生物、動(dòng)物和植物，但是，主要的來源是微生物。由于微生物比動(dòng)植物具有更多的優(yōu)點(diǎn)，因此， —般選用優(yōu)良的產(chǎn)酶菌株，通過發(fā)酵來產(chǎn)生酶。為了提高發(fā)酵液中的酶濃度，選育優(yōu)良菌株、研制基因工程菌、優(yōu)化發(fā)酵條件。工業(yè)生產(chǎn)需要特殊性能的新型酶，如耐高溫的α—淀粉酶、耐堿性的蛋白酶和脂肪酶等，因此，需要研究、開發(fā)生產(chǎn)特殊性能新型酶的菌株。

2. 2 酶的制備

酶的分離提純技術(shù)是當(dāng)前生物技術(shù)“后處理工藝”的核心。采用各種分離提純技術(shù)，從微生物細(xì)胞及其發(fā)酵液，或動(dòng)、植物細(xì)胞及其培養(yǎng)液中分離提純酶，制成高活性的不同純度的酶制劑，為了使酶制劑更廣泛地應(yīng)用于國民經(jīng)濟(jì)各個(gè)方面，必須提高酶制劑的活性、純度和收率，需要研究新的分離提純技術(shù)。

2. 3 酶和細(xì)胞固定化

酶和細(xì)胞固定化研究是酶工程的中心任務(wù)。為了提高酶的穩(wěn)定性，重復(fù)使用酶制劑，擴(kuò)大酶制劑的應(yīng)用范圍，采用各種固定化方法對(duì)酶進(jìn)行固定化，制備了固定化酶，如固定化葡萄糖異構(gòu)酶、固定化氨基?；傅?，測(cè)定固定化酶的各種性

質(zhì)，并對(duì)固定化酶作各方面的應(yīng)用與開發(fā)研究。目前固定化酶仍具有強(qiáng)大的生命力。它受到生物化學(xué)、化學(xué)工程、微生物、高分子、醫(yī)學(xué)等各領(lǐng)域的高度重視。

固定化細(xì)胞是在固定化酶的基礎(chǔ)發(fā)發(fā)展起來的。用各種固定化方法對(duì)微生物細(xì)胞、動(dòng)物細(xì)胞和植物細(xì)胞進(jìn)行固定化，制成各種固定化生物細(xì)胞.研究固定化細(xì)胞的酶學(xué)性質(zhì)，特別是動(dòng)力學(xué)性質(zhì)，研究與開發(fā)固定化細(xì)胞在各方面的應(yīng)用，是當(dāng)今酶工程的一個(gè)熱門課題。

固定化技術(shù)是酶技術(shù)現(xiàn)代化的一個(gè)重要里程碑，是克服天然酶在工業(yè)應(yīng)用方面的不足之處，而又發(fā)揮酶反應(yīng)特點(diǎn)的突破性技術(shù)?？梢哉f沒有固定化技術(shù)的開發(fā)，就沒有現(xiàn)代的酶技術(shù)。

2.4.酶分子改造

又稱為酶分子修飾。為了提高酶的穩(wěn)定性，降低抗原性，延長藥用菌在機(jī)體內(nèi)的半衰期，采用各種修飾方法對(duì)酶分子結(jié)構(gòu)進(jìn)行改造，以便創(chuàng)造出天然酶所不具備的某些優(yōu)良特性（如較高的穩(wěn)定性、無抗原性、抗蛋白酶水解等），甚至于創(chuàng)造出新的酶活性，擴(kuò)大酶的應(yīng)用，從而提高酶的應(yīng)用價(jià)值，達(dá)到較大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

酶分子改造可以從兩個(gè)方面進(jìn)行：

(1)用蛋白質(zhì)工程技術(shù)對(duì)酶分子結(jié)構(gòu)基因進(jìn)行改造，期望獲得一級(jí)結(jié)構(gòu)和空間結(jié)構(gòu)較為合理的具有優(yōu)良特性、高活性的新酶（突變酶）。

(2)用化學(xué)法或酶法改造酶蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)，或者用化學(xué)修飾法對(duì)酶分子中側(cè)鏈基團(tuán)進(jìn)行化學(xué)修飾.以便改變酶學(xué)性質(zhì)。這類酶在酶學(xué)基礎(chǔ)研究上和醫(yī)藥上特別有用。

3.酶的特點(diǎn)有哪些

1、酶具有高效率的催化能力；其效率是一般無機(jī)催化劑的10的7次冪~~10的13次冪。

2、酶具有專一性；（每一種酶只能催化一種或一類化學(xué)反應(yīng)。）

3、酶在生物體內(nèi)參與每一次反應(yīng)后，它本身的性質(zhì)和數(shù)量都不會(huì)發(fā)生改變（與催化劑相似）；

4、酶的作用條件較溫和。

(1)酶所催化的化學(xué)反應(yīng)一般是在比較溫和的條件下進(jìn)行的。

(2)在最適宜的溫度和PH條件下，酶的活性最高。溫度和PH偏高或偏低，酶活性都會(huì)明顯降低。一般來說，動(dòng)物體內(nèi)的酶最適溫度在35~40℃之間；植物體內(nèi)的酶最適溫度在40~50℃之間；動(dòng)物體內(nèi)的酶最適PH大多在6.5~8.0之間，但也有例外，如胃蛋白酶的最適PH為1.5；植物體內(nèi)的酶最適PH大多在4.5~6.5之間。

(3)過酸、過堿或溫度過高，會(huì)使酶的空間結(jié)構(gòu)遭到破壞，使酶永久失活。0℃左右時(shí)，酶的活性很低，但酶的空間結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，在適宜的溫度下酶的活性可以升高。

酶對(duì)化學(xué)反應(yīng)的催化效率稱為酶活性。

5、活性可調(diào)節(jié)性。

6、有些酶的催化性與輔因子有關(guān)。

7、易變性：大多數(shù)酶都是蛋白質(zhì)，因而會(huì)被高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等破壞。

4.酶的作應(yīng)及特點(diǎn)是什么

酶（enzyme）是活細(xì)胞內(nèi)產(chǎn)生的具有高度專一性和催化效率的蛋白質(zhì)，又稱為生物催化劑，生 無法入睡 抑郁癥困擾 神奇的多囊腎新療法！ 聾啞耳鳴、頭痛新療法！ 疤痕疙瘩、瘩痤瘡找中醫(yī) 物體在新陳代謝過程中，幾乎所有的化學(xué)反應(yīng)都是在酶的催化下進(jìn)行的。

細(xì)胞內(nèi)合成的酶主要是在細(xì)胞內(nèi)起催化作用，也有些酶合成后釋入血液或消化道，并在那里發(fā)揮其催化作用，人工提取的酶在合適的條件下也可在試管中對(duì)其特殊底物起催化作用。 酶學(xué)知識(shí)來源于生產(chǎn)實(shí)踐，我國4千多年前的夏禹時(shí)代就釀酒盛行，周朝已開始制醋、醬，并用曲來治療消化不良。

酶的系統(tǒng)研究起始于19世紀(jì)中葉對(duì)發(fā)酵本質(zhì)的研究。Pasteur提出，發(fā)酵離不了酵母細(xì)胞。

1897年Buchner成功地用不含細(xì)胞的酵母液實(shí)現(xiàn)發(fā)酵，說明具有發(fā)酵作用的物質(zhì)存在于細(xì)胞內(nèi)，并不依賴活細(xì)胞。1926年Sumner首次提取出脲酶，并進(jìn)行結(jié)晶，提出酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)。

現(xiàn)已有二千余種酶被鑒定出來，其中有二百余種得到結(jié)晶，特別是近三十年來，隨著蛋白質(zhì)分離技術(shù)的進(jìn)步，酶的分子結(jié)構(gòu)、酶作用機(jī)理的研究得到發(fā)展，有些酶的結(jié)構(gòu)和作用機(jī)理已被闡明?？傊?，隨著酶學(xué)理論不斷深入，必將對(duì)揭示生命本質(zhì)研究作出更大的貢獻(xiàn)。

第一節(jié) 酶的作用特點(diǎn) 酶是生物催化劑（biological catalyst），具有兩方面的特性，既有與一般催化劑相同的催化性質(zhì)，又具有一般催化劑所沒有的生物大分子的特征。 酶與一般催化劑一樣，只能催化熱力學(xué)允許的化學(xué)反應(yīng)，縮短達(dá)到化學(xué)平衡的時(shí)間，而不改變平衡點(diǎn)。

酶作為催化劑在化學(xué)反應(yīng)的前后沒有質(zhì)和量的改變。微量的酶就能發(fā)揮較大的催化作用。

酶和一般催化劑的作用機(jī)理都是降低反應(yīng)的活化能（activation energy）。 因?yàn)槊甘堑鞍踪|(zhì)，所以酶促反應(yīng)又固有其特點(diǎn)： 1.高度的催化效率 一般而論，酶促反應(yīng)速度比非催化反應(yīng)高107?020倍，例如，反應(yīng) H2O2+H2O2→2H2O+O2 在無催化劑時(shí)，需活化能18,000卡/克分子；膠體鈀存在時(shí)，需活化能11,700卡/克分子；有過氧化氫酶（catalase）存在時(shí)，僅需活化能2,000卡/克分子以下。

2.高度的專一性 一種酶只作用于一類化合物或一定的化學(xué)鍵，以促進(jìn)一定的化學(xué)變化，并生成一定的產(chǎn)物，這種現(xiàn)象稱為酶的特異性或?qū)Ｒ恍裕╯pecificity）。受酶催化的化合物稱為該酶的底物或作用物（substrate）。

酶對(duì)底物的專一性通常分為以下幾種： （1）絕對(duì)特異性（absolute specifictity） 有的酶只作用于一種底物產(chǎn)生一定的反應(yīng)，稱為絕對(duì)專一性，如脲酶（urease），只能催化尿素水解成NH3和CO2，而不能催化甲基尿素水解。 （2）相對(duì)特異性（relative specificity） 一種酶可作用于一類化合物或一種化學(xué)鍵，這種不太嚴(yán)格的專一性稱為相對(duì)專一性。

如脂肪酶（lipase）不僅水解脂肪，也能水解簡單的酯類；磷酸酶（phosphatase）對(duì)一般的磷酸酯都有作用，無論是甘油的還是一元醇或酚的磷酸酯均可被其水解。 （3）立體異構(gòu)特異性（stereopecificity） 酶對(duì)底物的立體構(gòu)型的特異要求，稱為立體異構(gòu)專一性或特異性。

如α-淀粉酶（α-amylase）只能水解淀粉中α-1,4-糖苷鍵，不能水解纖維素中的β-1,4-糖苷鍵；L-乳酸脫氫酶（L-lacticacid dehydrogenase）的底物只能是L型乳酸，而不能是D型乳酸。酶的立體異構(gòu)特異性表明，酶與底物的結(jié)合，至少存在三個(gè)結(jié)合點(diǎn)。

3.酶活性的可調(diào)節(jié)性 酶是生物體的組成成份，和體內(nèi)其他物質(zhì)一樣，不斷在體內(nèi)新陳代謝，酶的催化活性也受多方面的調(diào)控。例如，酶的生物合成的誘導(dǎo)和阻遏、酶的化學(xué)修飾、抑制物的調(diào)節(jié)作用、代謝物對(duì)酶的反饋調(diào)節(jié)、酶的別構(gòu)調(diào)節(jié)以及神經(jīng)體液因素的調(diào)節(jié)等，這些調(diào)控保證酶在體內(nèi)新陳代謝中發(fā)揮其恰如其分的催化作用，使生命活動(dòng)中的種種化學(xué)反應(yīng)都能夠有條不紊、協(xié)調(diào)一致地進(jìn)行。

4.酶活性的不穩(wěn)定性 酶是蛋白質(zhì)，酶促反應(yīng)要求一定的pH、溫度等溫和的條件，強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、有機(jī)溶劑、重金屬鹽、高溫、紫外線、劇烈震蕩等任何使蛋白質(zhì)變性的理化因素都可能使酶變性而失去其催化活性。

5.酶的固定化方法有哪些

一、包埋法

定義：將酶、細(xì)胞或原生質(zhì)體包埋在各種多孔載體中，使其固定化的方法。

分類：根據(jù)載體的材料和方法的不同分為凝膠包埋法（網(wǎng)格型包埋法）、半透膜包埋法（微囊型包埋法）。

1、凝膠包埋法：應(yīng)用最廣泛的固定化方法。

定義：以各種多孔凝膠為載體，將酶、細(xì)胞或原生質(zhì)體包埋在凝膠的微孔內(nèi)的固定化方法。

載體：瓊脂凝膠、海藻酸鈣凝膠、角叉菜膠、明膠、聚丙烯酰胺凝膠等。

注意事項(xiàng)：凝膠的孔徑應(yīng)控制在小于酶分子直徑的范圍內(nèi)；不適于那些底物或產(chǎn)物分子很大的酶類的固定化。

2、半透膜包埋法

定義：將酶或細(xì)胞包埋在由各種高分子聚合物制成的小球內(nèi)，制成固定化酶或固定化細(xì)胞。

載體：聚酰胺膜、火棉膠膜等。 適用：底物和產(chǎn)物都是小分子物質(zhì)的酶的固定化。

方法：將酶液滴分散在與水互不相溶的有機(jī)溶劑中，在酶液滴表面形成半透膜，將酶包埋在微膠囊中。

二、結(jié)合法

定義：選擇適宜的載體，使之通過共價(jià)鍵或離子鍵與酶結(jié)合在一起的固定化方法。

分類：根據(jù)酶與載體結(jié)合的化學(xué)鍵不同分為離子鍵結(jié)合法、共價(jià)鍵結(jié)合法。

1、離子鍵結(jié)合法

定義：通過離子鍵使酶與載體結(jié)合的固定化方法。

載體：某些不溶于水的離子交換劑，如DEAE-纖維素、DEAE-葡聚糖凝膠。

方法：一定條件下，酶與載體混合攪拌幾小時(shí)，或是將酶液緩緩流過處理好的離子交換柱。

特點(diǎn)：結(jié)合力較弱，在pH、離子強(qiáng)度等條件改變時(shí)，酶容易脫落。

使用注意：pH、離子強(qiáng)度、溫度等的控制。

2、共價(jià)鍵結(jié)合法

定義：通過共價(jià)鍵將酶與載體結(jié)合的固定化方法。

常用載體：纖維素、葡聚糖凝膠、瓊脂糖凝膠等

可以形成共價(jià)鍵的基團(tuán)：氨基、羧基、巰基、羥基、酚基和咪唑基等。

特點(diǎn)：結(jié)合牢固、酶不會(huì)脫落、可連續(xù)使用較長時(shí)間；載體活化的操作復(fù)雜；共價(jià)結(jié)合可能影響酶的空間結(jié)構(gòu)，從而影響酶的催化活性。