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、動物和植物，但是，主要的來源是微生物。由于微生物比動植物具有更多的優(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、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?；傅龋瑴y定固定化酶的各種性

質(zhì)，并對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微生物細(xì)胞、動物細(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)。可以說沒有固定化技術(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)對酶分子結(jié)構(gòu)基因進(jìn)行改造，期望獲得一級結(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結(jié)構(gòu)，或者用化學(xué)修飾法對酶分子中側(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，酶活性都會明顯降低。一般來說，動物體內(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其特殊底物起催化作用。 酶學(xué)知識來源于生產(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）。

酶對底物的專一性通常分為以下幾種： （1）絕對特異性（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。