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酶工程复习要点
酶工程
是酶的应用推广使酶学和工程学相互渗透结合、发展而成的一门新的技术科学，是酶学、微生物学的基本原理与化学工程有机结合而产生的交叉科学技术。是酶的生产、改性与应用的技术过程。酶工程主要指天然酶制剂在工业上的大规模应用，有四个部分组成：酶的产生；酶的分离纯化；酶的固定化；生物反应器。
酶活力单位 国际单位（IU），在标准条件下（25 ℃，最适pH和最适底物浓度）一分钟内催化1微摩尔底物转化为产物所需的酶量。卡特（Kat），在标准条件下（25 ℃，最适pH和最适底物浓度）每秒钟催化1摩尔底物转化为产物所需的酶量。
抗体酶
催化性抗体，是具有生物催化功能的抗体分子，是人工改造的对抗体可变区赋予催化特性的特殊抗体
固定化酶
固定在一定载体上，并在一定的空间范围内进行催化反应的酶，既有酶催化特性，又有一般化学催化剂能回收、反复使用等优点，可使生产工艺连续化、自动化。 诱导
是酶促分解底物或产物诱使微生物细胞合成分解代谢途径中有关酶的过程。微生物通过诱导作用而产生的酶称为诱导酶（为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的酶类）。
通常四大生物工程是指：酶工程、发酵工程、细胞工程、基因工程
生物酶工程
（1）用基因工程技术大量生产酶（克隆酶）
尿激酶原是治疗血栓病的有效药物。用DNA重组技术将人尿激酶原的结构基因转移到大肠杆菌中，可使大肠杆菌细胞生产人尿激酶原，从而取代从大量的人尿中提取尿激酶。 用分子生物学技术定点改变酶结构基因（突变酶）
酪氨酰-tRNA合成酶，用Ala5（第5位的丙氨酸）取代Thr51（第51位的丝氨酸），使该酶对底物ATP的亲和力提高了100倍。
（3）从蛋白质或基因水平上设计，合成酶杂合体或自然界不曾有的酶（杂合酶），此外还有抗体酶、核酶。
酶催化作用的特点
酶催化作用的专一性强，专一性：指在一定的条件下，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物，进行某种类型反应的特性；
酶催化作用的效率高，与非酶促反应相比：是其107~1013倍； 酶催化作用的条件温和。
影响酶催化作用的因素：底物浓度，酶浓度，温度，pH，抑制剂，激活剂的影响
根据起催化作用的主要组分的不同，将酶分为两大类：蛋白类酶，核酸类酶
酶活力测定的一般步骤是？
根据酶的专一性，选择适宜的底物，并配成一定浓度的底物溶液。
将酶液与底物混匀，选择适宜的反应时间，使底物转化率≥ 10％，保证为初速度反应。 终止反应：加温，加入酶变性剂，加入酸或碱，迅速降温
采用光学检测法、化学检测法等生化监测技术，测定反应液中物质的变化量。
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酶的生产方法：提取分离法、生物合成、化学合成
酶的提取：是指在一定的条件下，用适当的溶剂处理含酶原料，使酶充分溶解到溶剂中的过程。提取方法有：盐溶液提取，酸溶液提取，碱溶液提取，有机溶剂提取。
生物合成法：利用微生物细胞、植物细胞或动物细胞的生命活动而获得人们所需酶的技术过程。包括： 微生物发酵产酶，植物细胞培养产酶，动物细胞培养产酶
酶合成调节的类型
（1）诱导 (induction) ：组成酶：细胞固有的酶类；诱导酶：细胞为适应外来底物或其结构类似物而临时合成的一类酶。
（2）阻遏 (repression) ：分解代谢物阻遏(catabolite repression)，反馈阻遏(feedback repression)
Jacob and Monod的操纵子学说，乳糖操纵子！！！
酶合成的诱导：加进某种物质，使酶生物合成开始或加速进行。 eg.已知分解利用乳糖的酶有： β-半乳糖苷酶LacZ（z），半乳糖苷渗透酶Lac Y（y），半乳糖苷转酰酶Lac A（a） 实验：乳糖操纵子
a. 大肠杆菌生长在葡萄糖培养基上时，细胞内无上述三种酶合成； b. 大肠杆菌生长在乳糖培养基上时，细胞内有上述三种酶合成； c. 表明菌体生物合成的经济原则：需要时才合成。
优良的产酶微生物应当具备下列条件： ①酶的产量高。 ②产酶稳定性好。 ③容易培养和管理。 ④利于酶的分离纯化。 ⑤安全可靠、无毒性。
常用的产酶微生物：a. 细菌b. 放线菌c. 酵母菌d. 霉菌
培养基：指人工配制的用于细胞培养和发酵的各种营养物质的混合物。 培养基一般包括具备微生物生长所需要五大营养要素： 碳源、氮源、无机盐、生长因子、水。
液体深层发酵的影响因素：温度（2）pH值（3）溶解氧（4）搅拌速度（5）泡沫
提高酶产量的措施 （1）添加诱导物
诱导物一般可以分为3类:酶的作用底物，酶的催化反应产物和作用底物的类似物。 （2）控制阻遏物的浓度
阻遏作用根据其作用机理的不同，可以分为产物阻遏和分解代谢物阻遏两种。 （3）添加表面活性剂
表面活性剂可以与细胞膜相互作用，增加细胞的透过性，有利于胞外酶的分泌，从而提高酶的产量。 （4）添加产酶促进剂
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产酶促进剂是指可以促进产酶、但是作用机理未阐明清楚的物质。
发酵动力学
主要研究在发酵过程中细胞生长速度，产物生成速度、基质消耗速度以及环境因素对这些速度的影响。
酶生物合成模式：根据酶的合成与细胞生长的关系，可以把酶生物合成模式分为4种类型：同步合成型，延续合成型，中期合成型和滞后合成型。
细胞生长动力学
在分批培养(batch culture)过程中，细胞生长一般要经历延迟期、指数生长期、减速期、静止期和衰亡期5个阶段。
产酶动力学
dE一般产酶动力学方程可表达为：
??????Xdt
酶浓度=细胞浓度×产酶系数×时间 X——细胞浓度(g /L)
?——细胞比生长速率(h-1)
?——生长偶联的比产酶系数(IU/g)
?——非生长偶联的比产酶速率(IU/(g?h)) E——酶浓度(IU/L) t——时间(h)
固定化酶
固定在一定载体上，并在一定的空间范围内进行催化反应的酶 固定化酶可像一般化学反应中的固体催化剂一样，既有酶催化特性，又有一般化学催化剂能回收、反复使用等优点，可使生产工艺连续化、自动化
固定化酶克服游离酶的不足之处，增加酶的稳定性，使昂贵的酶能重复使用。
酶的固定化方法：包埋法、物理吸附法、离子结合法、共价结合法、交联法
影响固定化酶性能的因素：质量传递效应、质子梯度、固定化酶稳定性和产率
影响固定化酶动力学特征的主要因素：空间效应、分配效应、扩散限制效应
固定化细胞的主要特点 优点（与固定化酶相比），可增殖，可获得高度密集的工程菌集合体，细胞密度大，发酵稳定性好，可长时间反复连续使用，可采用反应柱连续生产，保持了胞内酶系的原始状态与天然环境，更稳定，对多步催化转化优势更加明显，无需辅酶再生；
缺点：细胞内多酶的存在会形成不需要的副产物，细胞膜、细胞壁和载体等都存在扩散限制作用，载体形成的孔隙大小影响高分子底物的通透性。
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