南京工业大学生命工程与技术概论限选课酶工程.pdf

第九章酶工程

酶（ENZYME）是一种生物催化剂，酶的功能特异与生物的生命活

动密切相关，如执行具体生理活动，参与外来物质的转化与解毒，

协同激素发挥效应、催化代谢反应等等，没有酶，就没有生物体

的一切生命活动。

在近代开始逐渐工业化生产酶，1894年日本利用米曲霉生产淀粉酶

用于促进消化。

1914年法国生产出细菌α-淀粉酶用于纺织工业。

50年代，日本第一个用深层液体发酵法生产α-淀粉酶开创了现

代酶制剂工业。

★酶工程已成为一门新兴学科

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(一）酶的概述

1、酶的化学本质

一般情况下，酶的化学本质是蛋白质，是具有特殊催化功能的蛋白质

组成：

单成分酶的组成成分只有酶蛋白，而全酶含有酶蛋白和辅助因子，

两者必须结合组成复合物才能有催化活性

但是，20世纪80年代发现了核酶，其本身属于一种RNA，并非蛋白

质，但也能特异性地催化某个反应。

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例如：许多脱氢酶需要NAD或NADP为辅酶（烟酰胺核苷酸）

NAD：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸

NADP：烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸

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2、酶的结构与催化功能

1.酶的催化功能是由酶蛋白的分子结构，特别是由酶的特殊的空间构象

决定的。

⒉酶的活性部位：

酶的活性部（活性中心）是酶蛋白分子中直接与底物结合，进行催

化反应的部位，是由相关酶对底物结合和催化的氨基酸残基在空间上

组成一个与酶显示活性直接相关的区域。

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活性中心有氨基酸残基（有的有辅酶），一般由几个氨基酸组成，它们在肽连中

所处的位置可能相距较远，但在空间结构中却必须按一定的相对位置靠近在一起。

因此酶的活性部位只有在酶蛋白保持一定的空间构象时才能存在并发挥其催

化功能。

溶菌酶分子的三级结构

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3.酶的催化特性

酶是一种催化剂，可以加快反应速度但不改变平衡点

具有以下催化特性：

（1）酶的催化反应条件温和。一般在常压和较低的温度下即可发生酶催化反应。

（2）酶的催化效率高。酶比一般化学催化剂要高得多。

-5

Fe作催化剂，0℃时1克分子铁10molHO/秒

22

510

HO酶作催化剂，0℃时1克分子酶10HO/秒，高10倍

2222

（3）酶的催化具有专一性。

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酶的专一性

（1）结构专一性

①相对专一性：一种酶能催化一类具有相同化学键或基团

的物质进行某种类型的反应

酯基

脂类脂肪醇

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②绝对专一性

一种酶只能催化一种化合物进行一种反应

几乎不催化尿素以外的任何物质发生水解

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（2）立体异构专一性

①旋光异构专一性：

当底物中含有不对称碳原子时，酶只能作用于异构体的一

种，而对另一种则全无作用。

L-乳

②几何异构专一性

在是9\一共有29\于星