《酶在工业生产中的应用》

酶 在 工 业 生 产 上 的 应 用 酶 的 家 族 根 据 存 在 部 位 不 同 包 内 酶 包 外 酶 根 据 酶 催 化 的 作 用 氧 化 还 原 酶 水 解 酶 裂 解 酶 连 接 酶 转 移 酶 异 构 酶 酶 工 程 (enzyme engineering)是 在 1971年 第 一 届国 际 酶 工 程 会 议 上 才 得 到 命 名 的 一 项 新 技 术 。 酶 工 程 主 要 研 究 酶 的 生 产 、 纯 化 、 固 定 化 技 术 、酶 分 子 结 构 的 修 饰 和 改 造 以 及 在 工 农 业 、 医 药 卫生 和 理 论 研 究 等 方 面 的 应 用 。 对 新 酶 开 发 ， 现 采 用 两 种 方 法 。 一 是 化 学 方 法 ， 即 通 过 对 酶 的 化 学 修 饰 或 固 定 化处 理 ， 改 善 酶 的 性 质 以 提 高 酶 的 效 率 和 降 低 成 本 ，甚 至 通 过 化 学 合 成 法 制 造 人 工 酶 ， （ 化 学 酶 工程 ） ； 另 一 种 是 用 基 因 重 组 技 术 生 产 酶 以 及 对 酶 基 因 进行 修 饰 或 设 计 新 基 因 ， 从 而 生 产 性 能 稳 定 ， 具 有新 的 生 物 活 性 及 催 化 效 率 更 高 的 酶 。 （ 生 物 酶 工程 ） 一 、 化 学 酶 工 程 主 要 包 括 ： 天 然 酶 （ 从 生 物 材 料 中 分 离 纯 化 得 到 酶 ） 化 学 修 饰 酶 （ 对 酶 分 子 的 化 学 修 饰 改 善酶 的 性 能 ） 固 定 化 酶 （ 将 水 溶 性 酶 用 物 理 或 化 学 方法 处 理 ， 使 之 成 为 不 溶 于 水 的 ， 但 仍 具有 酶 活 性 的 状 态 ） 人 工 模 拟 酶 (用 化 学 合 成 了 人 工 酶 催 化 剂 ) 固 定 化 酶 的 优 点 经 过 固 定 化 的 酶 不 仅 仍 具 有 高 的 催 化 效率 和 高 度 专 一 性 ， 而 且 固 定 化 酶 提 高 了对 酸 碱 和 温 度 的 稳 定 性 ， 增 加 了 酶 的 使用 寿 命 ； 可 简 化 工 艺 ， 反 应 后 易 与 反 应产 物 分 离 ， 减 少 了 产 物 分 离 纯 化 的 困 难 ，而 提 高 了 产 量 和 质 量 。 二 、 生 物 酶 工 程 生 物 酶 工 程 是 酶 学 和 以 DNA重 组 技 术 为主 的 现 代 分 子 生 物 学 技 术 相 结 合 的 产 物 ，称 为 高 级 酶 工 程 。 主 要 包 括 3个 方 面 内容 ：1.用 基 因 工 程 技 术 大 量 生 产 酶 (克 隆 酶 )；2.对 酶 基 因 进 行 修 饰 ， 产 生 遗 传 修 饰 酶(突 变 酶 )；3.设 计 新 酶 基 因 ， 合 成 自 然 界 不 曾 有 的 新酶 科 目 一 考 试 网 http:/ 科 目 一 模拟 考 试 2016金 手 指 驾 校 网 http:/ 金 手 指 驾 驶 员 考 试2016 请 列 举 酶 催 化 的 反 应 有 哪 些 优 点 和 缺 点 ？ 酶 催 化 反 应 的 优 点 主 要 表 现 在 以 下 几 个 方 面 。 1） 酶 催 化 的 反 应 类 型 十 分 广 泛 。 具 有 极 其 广 泛 的 应用 范 围 。 2） 酶 催 化 的 反 应 具 有 极 高 的 选 择 性 （ 专 一 性 ） ， 几乎 没 有 副 反 应 ， 反 应 的 转 化 率 和 产 率 高 。 3） 酶 催 化 的 反 应 速 度 高 。 酶 催 化 的 反 应 速 度 大 约 比化 学 催 化 剂 催 化 的 反 应 速 度 高 1010倍 ， 因 此 ， 酶 催化 的 反 应 时 间 短 ， 设 备 利 用 率 高 ， 生 产 效 率 高 。 4） 酶 催 化 的 反 应 条 件 温 和 ， 一 般 是 在 常 温 、 常 压 、近 乎 中 性 pH条 件 下 反 应 ， 因 此 ， 能 耗 低 ， 设 备 要 求低 ， 使 用 时 间 长 ， 反 应 成 本 和 操 作 成 本 低 。 1） 酶 是 蛋 白 质 ， 在 不 适 宜 的 条 件 下 容 易 发 生 变 性 、 失 活 ， 因 此 ，在 使 用 和 保 存 酶 时 要 十 分 小 心 ， 要 尽 可 能 保 持 适 宜 的 条 件 。 由 于酶 对 温 度 、 pH和 有 机 溶 剂 敏 感 ， 稳 定 性 差 ， 使 之 在 某 些 应 用 上受 到 限 制 。 2） 绝 大 多 数 酶 溶 于 水 ， 催 化 反 应 结 束 后 ， 多 数 酶 还 有 活 性 ， 因而 直 接 从 反 应 液 中 将 酶 与 产 物 分 离 回 收 十 分 困 难 。 3） 有 些 酶 ， 如 氧 化 还 原 酶 ， 转 移 酶 ， 某 些 裂 解 酶 ， 在 催 化 相 应反 应 时 ， 需 要 特 殊 的 辅 助 因 子 ， 如 NAD+、 NADH、 NADP+、NADPH、 FAD、 FMA、 ATP， 以 及 金 属 离 子 等 。 因 此 ， 在 酶 催化 反 应 时 ， 需 在 反 应 系 统 中 添 加 相 关 的 辅 助 因 子 。 辅 酶 一 般 十 分昂 贵 ， 在 酶 催 化 的 反 应 中 不 可 能 大 量 使 用 。酶 催 化 反 应 的 缺 点 主 要 有 以 下 几 个 方 面 。