酶工程在医药工业中的应用
酶在医药领域的应用

酶在医药领域的应用非常广泛,它不仅在生物制药、诊断试剂、组织工程等方面发挥着重要作用,还为临床治疗提供了许多新的解决方案。
以下是对酶在医药领域的应用的详细回答:一、生物制药1. 替代疗法:某些疾病,如罕见的遗传病或罕见的癌症,可能没有有效的治疗方法。
然而,通过使用酶工程,我们可以开发出针对这些疾病的替代疗法,例如用酶替代缺失的酶,以恢复正常的生理功能。
2. 疫苗生产:利用酶工程技术,可以高效地生产疫苗,如COVID-19疫苗。
通过表达和纯化特定的病毒蛋白,可以使用酶将它们转化为用于免疫反应的疫苗。
3. 生物类似药物:生物类似药物是针对已经存在的药物的模仿。
它们通常使用酶工程技术来生产这些药物,以提供更高质量和更低成本的替代品。
二、诊断试剂1. 抗原制备:利用酶可以高效率地分解蛋白质和核酸等生物大分子,同时保留所需的功能特性,例如催化活性、抗原性等。
通过特定的基因工程方法表达特定的抗原,可用于制备诊断试剂。
2. 抗体制备:酶同样可以用于制备用于诊断的抗体。
这些抗体通常具有高度特异性和亲和力,用于检测特定生物标志物或疾病状态的抗原。
三、组织工程1. 细胞替代疗法:通过使用酶对组织进行适当的预处理,可以促进细胞的增殖和分化。
这为组织工程和细胞替代疗法提供了新的可能性,如治疗心肌梗塞或软骨损伤。
2. 生物材料辅助再生:利用酶辅助组织再生技术,可以在生物材料表面实现细胞的黏附和增殖。
这为组织再生提供了新的工具和策略。
四、临床治疗1. 酶替代疗法:某些疾病,如血友病和庞贝病等遗传性疾病,可以通过注射特定的酶替代剂进行治疗。
这种方法需要精确的基因工程技术和适当的酶制剂。
2. 酶诱导疗法:对于某些疾病,如自身免疫性疾病或炎症性疾病,可以利用酶作为催化剂来调节免疫反应或细胞功能。
这种治疗方法通常需要特异性酶抑制剂的配合。
3. 合成生物学与细胞疗法:通过使用合成生物学工具,我们可以创建出能够在体内定向诱导、繁殖、编程并持久存在的人源性分泌型表达分泌酶的细胞株或复合体,它们能够在多种类型和病因的基础上催化效应增强炎症细胞的调节效能而治疗许多现有的无法有效解决的顽症难病。
酶工程技术在制药中的应用研究

酶工程技术在制药中的应用研究随着医学的不断发展,药物的研制也日益提高了人类的健康水平,其中酶工程技术在制药中起到了重要的作用。
本文将围绕酶工程技术在制药中的应用展开论述。
一、酶工程技术简介酶是一种生物催化剂,能够在体内促进反应的进行。
而酶工程技术则是指利用现代分子生物学和遗传工程的方法,对酶进行设计、改造、合成和利用的技术。
酶工程技术的出现,为制药行业带来了新的机遇和挑战。
二、酶工程技术在制药中的应用1. 酶制药酶制药是利用酶在体外合成药物或对药物进行标记的一种方法。
由于酶具有高效、选择性强、对环境友好等特点,因此在制药中被广泛应用。
举例来说,酶可以在体外合成抗癌药物、维生素、抗生素等有效成分,也可以对药物进行放射性标记,在体内追踪药物的分布和代谢过程。
2. 酶工程技术在酶药物研制中的应用酶药物是指利用特定酶来治疗疾病的药物,在制药中具有广泛的应用前景。
随着酶工程技术不断发展,越来越多的酶药物被开发出来。
例如,利用酶切割蛋白质能够治疗关节炎和癌症等疾病,在新药研究中扮演了重要的角色。
3. 酶反应过程中的控制与优化在酶反应过程中,酶的性质和反应条件等都会对反应过程产生影响,因此需要对反应过程进行控制和优化。
酶工程技术可以通过改变酶的性质或设计特殊的反应条件,来优化酶反应过程,提高反应效率和质量。
例如,利用反应工程学方法,可以对pH、温度、底物浓度等因素进行优化,从而提高酶反应的产率和效率。
4. 酶工程技术在纯化和分离过程中的应用在药物的制备过程中,纯化和分离是非常关键的步骤,影响着药物的质量和产率。
酶工程技术可以将药物在分离过程中与特定酶结合,通过酶的特异性去除其他无关成分,从而达到提高药物纯度和分离效率的目的。
三、酶工程技术在制药中的应用前景随着现代医学的不断进步,药物的精细化和个性化成为制药行业的重要趋势。
酶作为一种天然催化剂,具有高效、安全、环保等优势,可以满足药物制备的高效性和精细化的要求,在药物研究和制备中的应用前景广阔。
酶工程技术的研究及其在医药领域的应用

酶工程技术的研究及其在医药领域的应用一、本文概述随着生物技术的飞速发展,酶工程技术作为其中的重要组成部分,已经在医药领域展现出广阔的应用前景。
酶,作为生物体内的一类特殊蛋白质,具有高效、专一和温和的催化特性,因此被广泛用于医药、化工、食品等多个领域。
本文旨在探讨酶工程技术的最新研究进展,并重点分析其在医药领域的应用现状和发展趋势。
本文将对酶工程技术的基本原理和方法进行简要介绍,包括酶的来源、分离纯化、固定化以及酶反应器的设计等。
在此基础上,文章将重点论述酶工程技术在医药领域的多个应用方面,如药物合成、药物转化、药物分析和疾病诊断等。
通过具体案例和数据分析,展示酶工程技术在提高药物生产效率、降低药物成本、改善药物质量和提高疾病诊疗准确性等方面的积极作用。
本文还将对酶工程技术在医药领域面临的挑战和未来发展方向进行深入探讨。
随着生物技术的不断进步,酶工程技术的研究和应用将更加深入和广泛。
例如,新型酶的发现与改造、酶固定化技术的创新、酶反应器的优化以及酶工程技术在基因治疗和细胞治疗等新兴领域的应用等,都将成为未来研究的热点和方向。
酶工程技术在医药领域的应用已经取得了显著成果,并展现出广阔的发展前景。
本文将从多个角度全面分析酶工程技术在医药领域的应用现状和发展趋势,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考和借鉴。
二、酶工程技术的基础理论酶工程技术,作为一门应用生物技术的分支,其基础理论主要涵盖酶学基本原理、酶反应动力学、酶分子设计和改造以及酶固定化技术等方面。
酶学基本原理是酶工程技术的基石。
酶是生物体内具有催化功能的蛋白质,具有高度专一性和高效性。
酶通过降低反应的活化能来加速生物化学反应,使得原本难以进行的反应在温和条件下也能迅速进行。
了解酶的结构、催化机制以及影响因素,对于酶工程技术的应用至关重要。
酶反应动力学是研究酶催化反应速率与反应物浓度关系的科学。
通过对酶反应动力学的研究,可以了解酶催化反应的速度控制步骤、反应速率常数以及反应机制等,为酶工程技术的优化提供理论依据。
酶工程应用,附图片

3
微生物发酵药品:如人胰岛素、干扰素等
• 1、应用酶工程生产抗生素
• 应用酶工程可以制备青霉素酞化酶、头抱菌素酞 化酶、头抱菌素、头抱菌素酞化酶、青霉素酞化 酶、脱乙酸头抱菌素、头抱菌素乙酸醋酶,近年来 还进行固定化产黄青霉青霉素合成酶系细胞生产 青霉素的研究,合成青霉 索和头抱菌素前体物的 最新工艺也采用酶工程 的方法。
前言
• 早在几千年我们的祖先就曾有酿酒、制醋 、做酱的记载,所有这些,实际上都是酶知识 的应用。
• 现在,酶工程已在医药、食品、工业、农 业、饲料、环保、能源、科研等领域广泛 应用。
一、酶工程技术在医药工业中的应用
1 种类繁多的药品,如抗生素、维生素等
2
基因工程药品:如人生长素、乙肝疫苗、单抗等
2
酶工程在用农产品开发生物活性肽方面的应用
3
酶工程在饲料工业中的应用
1、酶工程应用于农产品的深加工
利用α-淀粉酶、葡萄糖淀粉酶和葡萄糖异构 酶的催化功能,以玉米淀粉等为原料生产高果糖 浆等。乳制品加工则需要用凝乳酶和乳糖酶。农 副产品的加工和综合利用需要用纤维素酶、果胶 酶和木质素酶。
• 2、酶工程在用农产品开发生物活性肽方面 的应用
• 2、酶工程在调味剂生产中的应用
• 在日本和美国利用酶水解蛋白制取的营养型调味 剂和氨基酸复配调味品占调味剂市场很大的比重 。其销售量已超过传统调味剂的数倍。用酶法提 取的米糠蛋白的溶解性、起泡性、乳化特性和营 养性等蛋白功能特性 上表现出良好性能,不 仅可以作为食品中的 营养强化剂,还可以作 为食品中的风味增强 剂。
三、酶工程技术在食品工程的应用
1
酶工程在甜味剂生产中的应用
2
酶工程在调味剂生产中的应用
简述酶工程的主要应用

简述酶工程的主要应用
酶工程是利用生物技术和分子生物学的手段对酶进行基因工程和蛋白工程的研究,目的是改良酶的性质和功能,以满足特定的工业生产需求。
酶工程的主要应用如下:
1. 生物催化剂:酶工程可以通过改变酶的结构和活性,将其应用于各种化学反应中,提高反应的速度和选择性,减少副产物的生成,从而降低生产成本。
2. 食品工业:酶工程可以应用于食品加工中,比如利用蛋白酶降解蛋白质以改善食品质量,或者利用淀粉酶和糖化酶来提高糖化效率和改善食品口感。
3. 制药工业:酶工程可以用于制药行业的药物合成、分解和修饰等方面。
通过改变酶的特性,可以提高药物的生物利用度和活性,改变药物代谢途径和降低不良反应的发生。
4. 生物燃料工业:酶工程可以用于生物质能源的转化和生物燃料的合成,通过改变酶的特性和效率,提高生物质能源的利用效率和生物燃料的产量。
5. 环境工程:酶工程可以用于环境治理和资源回收方面。
比如利用酶降解有机废弃物、去除水污染物,或者利用酶提取珍贵金属和重要化合物等。
综上所述,酶工程的主要应用领域包括生物催化剂、食品工业、制药工业、生物燃料工业和环境工程等。
通过改变酶的性质和
功能,可以提高生产效率、降低成本、改善产品质量,同时也能为环境保护和可持续发展做出贡献。
酶工程技术在生物制药中的应用

酶工程技术在生物制药中的应用酶工程技术在生物制药领域中起着非常重要的作用。
通过利用生物学和化学的知识,对酶进行研究和改造,可以提高酶的稳定性、活性和选择性,从而实现对生物药物的高效生产。
本文将探讨酶工程技术在生物制药中的应用,包括酶的筛选、优化、产物合成以及生产过程监控等方面。
首先,酶工程技术在生物制药中的第一个应用是酶的筛选。
酶的筛选是指从大量的天然资源中寻找具有所需活性和特性的酶。
传统的方法涉及到对大量的样本进行筛选和检测,但这种方法非常耗时、费力且效果不稳定。
而酶工程技术则通过构建酶库,将大量的酶候选体转化到不同的表达宿主中进行高通量的筛选。
通过高通量的筛选技术,可以筛选出拥有所需活性和稳定性的酶。
其次,酶工程技术在生物制药中的另一个应用是酶的优化。
酶的优化是指对酶进行改造,以提高其特定功能。
通过酶的定点突变、DNA重组技术和蛋白质工程等手段,可以改变酶的结构和性质。
例如,可以通过改变酶的底物结合位点、催化活性位点等来优化酶的催化效率和选择性。
此外,酶的改造还可以增加酶的稳定性,使其能够在高温、高压、酸碱等恶劣条件下工作。
通过酶的优化,可以提高生物制药中的产率和纯度。
另外,酶工程技术还在生物制药中发挥着关键的作用,例如酶的产物合成。
酶可以被利用来合成各种高价值的生物活性分子,如药物、抗生素、酶制剂等。
酶可以选择性地催化特定化学反应,从而在合成过程中减少无用副产物的生成,提高产物纯度和产率。
此外,酶还可以在困难的反应条件下催化反应,如不对称合成、催化剂的选择性还原等。
因此,酶工程技术在药物合成中具有广阔的应用前景。
最后,酶工程技术还可用于生产过程监控。
生物制药过程的监控是确保产品质量和一致性的重要手段。
酶工程技术可以通过构建报告基因来实现对酶的表达量、活性和稳定性进行监测。
通过监测这些参数,可以实时了解酶的工作状态和产物的合成过程,从而及时调整工艺参数,确保产品质量的稳定和一致性。
此外,酶工程技术还可以应用于注射剂的制备过程监控,如温度、pH值、搅拌速度等参数的监测和调节。
酶工程的应用及其发展趋势

酶工程的应用及其发展趋势
酶工程是利用生物技术方法对酶进行改造和优化,以满足工业生产的需求。
它在各个领域都有广泛的应用,包括医药、食品、化学等。
以下是几个酶工程的应用及其发展趋势:
1. 医药领域:酶被广泛应用于药物合成和制药过程中。
例如,通过酶工程可以改进药物合成的效率和产量,减少副产物的生成,提高纯度和质量。
此外,酶还可以用于制造生物药物,包括蛋白质药物、抗体药物等。
未来的发展趋势是开发更多的酶药物,并提高制药过程的效率和环保性。
2. 食品工业:酶在食品工业中有广泛的应用,包括面包、啤酒、酸奶等食品的制作过程中。
通过酶工程可以改善食品的质地、口感和保鲜性。
此外,酶还可以用于食品添加剂的开发,用于改善食品的营养价值和功能性。
未来的发展趋势是开发更多的专用酶用于食品加工,提高食品的品质和安全性。
3. 环境保护:酶工程在环境保护领域有重要的应用。
例如,酶可以用于处理工业废水和污染物,降解有机废弃物和重金属污染物。
此外,酶还可以用于制备生物柴油和生物降解塑料等可再生能源和环保材料。
未来的发展趋势是开发更多具有高效降解性和低成本的酶用于环境治理和再生资源的利用。
4. 新型酶的发现和优化:酶工程的发展趋势是发现和利用新型酶及其应用。
随着生物技术的不断发展,越来越多的新酶被发现和鉴定,可以应用于各种工业过
程。
此外,通过基因工程和代谢工程的方法,可以对酶进行定向进化和改造,提高其催化活性、稳定性和特异性。
未来的发展趋势是开发更多的新型酶和创新技术,提高工业生产的效率和可持续性。
酶工程技术在生物制药领域的应用研究

酶工程技术在生物制药领域的应用研究酶工程技术是利用生物学、化学、工程学等交叉学科的知识和技术,改良和优化酶催化体系的结构和性质,扩大其应用范围,提高反应速率和效率,以实现对化学、生物、医学等领域的有机物合成、解析、转化和制造等方面的需求的技术。
在制药领域,酶工程技术广泛应用于生物制药领域中。
本文将主要介绍酶工程技术在生物制药领域的应用研究。
1. 酶工程技术在生物合成药物中的应用酶工程技术在生物合成药物中的应用已经得到了广泛的研究与应用。
其中,蛋白质药物是目前极为重要的一类生物合成药物,酶工程技术的应用对其制备具有重要的意义。
例如,在红细胞生成素的生产中,利用酶工程技术优化酶的构型,使得其具有更高的还原活性,提高了生产效率。
2. 酶工程技术在疫苗制备中的应用酶工程技术在疫苗制备领域中应用广泛。
例如,近年来重要的水痘疫苗就是基于双价水痘病毒酶与一种较高的表达水平进行制备的。
这项技术可以促进疫苗制品在生产中的成本降低,同时提高了疫苗的质量和稳定性。
3. 酶工程技术在基因工程药物的生产中的应用酶工程技术在基因工程药物的生产中也大有发挥。
例如,抗体药物是当前速度最快的基因工程药物,它已经被广泛应用于免疫调节、治疗癌症等方面。
酶工程技术在抗体药物生产中的应用具有重要意义。
也许您还经常听到“N-糖基化的抗体表达系统”。
这个系统通过酶工程技术控制了抗体的N-糖基化水平以及种类,提高了抗体的活性和特异性。
4. 酶工程技术在其他生物制药领域的应用酶工程技术在其他生物制药领域中也得到了广泛的应用。
例如,在微生物发酵生产中,酶工程技术可以通过改善微生物的环境和高效酶的表达,以及优化反应条件,推动经济评估和工艺研发。
在生物催化反应中,酶工程技术可以通过改善催化剂的特异性、选择性和稳定性,提高生产效率和化学反应的选择性,达到理想的催化效果。
综上所述,酶工程技术在生物制药领域的应用是非常广泛而重要的。
它具有优异的前景和巨大的潜力。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性,平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益,请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间:9:00-18:30)。
酶工程在医药工业中的应用1161001413168 郑峰摘要:酶工程是现代工业生物技术的重要组成部分,它作为一项高新技术,为各工业的发展起到了极大的推动作用,本文简要介绍了酶固定化、基因工程菌(细胞)的固定化、植物细胞培养产酶、酶的化学修饰、核酸酶、杭体酶、酶标药物的理论和技术研究的最新进展以及酶工程在医药工业中的应用,对酶工程的发展前景进行了探讨。
关键词:酶工程;酶的固定化;核酸酶;抗体酶;医药应用目录一、酶工程技术 (3)(一)酶和细胞的固定化 (3)(二)酶的化学修饰 (3)(三)核酸酶和抗体酶 (4)(四)酶标药物 (4)(五)职务细胞培养产酶 (5)二、酶工程技术在医药工业中的应用 (5)(一)应用酶工程制备生物代谢产物 (5)(二)应用酶工程技术转化凿体 (6)(三)应用酶工程生产抗生素 (6)(四)应用酶工程生产氨基酸和有机酸 (6)(五)应用酶工程生产维生素 (7)(六)应用酶工程生产核苷酸类药物 (7)三、酶工程在医疗中的应用 (7)四、展望 (8)参考文献: (9)一、酶工程技术(一)酶和细胞的固定化将酶或细胞通过物理或化学方法固定在水溶性或非水溶性的膜状、颗粒状、管状的载体土,称为固定化酶或固定化细胞。
我国研制过的固定化酶(细胞)已有50种左右,分为二种类型:固定化单酶或含特定酶的细胞、固定化双酶、固定化各类激酶构成ATP再生系统。
一般能明显地提高酶对热与酸碱度的稳定性。
固定化的方法主要有吸附、共价结合、包埋和选择性热变性等。
目前又发展了利用光、辐射等物理技术和定点固定化技术固定酶[1]。
在制药工业中包埋法应用较多,其次是吸附法。
固定化细胞包括微生物细胞(含基因工程菌)、动物细胞和植物细胞,目前更多地注重活细胞和增殖细胞的固定化。
植物细胞固定化大多采用包埋法,至今已报道了固定化南洋金花、烟草、胡萝卜等十多种细胞的研究,植物细胞固定化技术在中药有效成分的生产应用研究上有更好的前景。
动物细胞只有吸附和包埋法得以成功。
目前动物细胞微囊化法用得最多的是聚赖氨酸/海藻酸(PIJL/Al,G)法,细胞生长密度可达106一109个·mL。
微囊化细胞主要有两方面的应用:培养微囊化动物细胞生产一些药物;作为药物直接用于治疗或作为药物筛选之用,如用来生产单克隆抗体、干扰素、组织纤溶酶原激活剂(TPA)、自细胞介素、胰岛素生长因子和乙肝病毒表面抗原等。
未来将有一大批具有生物活性的蛋白质可依靠固定化细胞在生物体外大规模的合成。
应用基因重组技术将生物细胞中存在极少的催化某一生化反应的酶通过基因扩增和增强表达,建立高效表达特定酶制剂的基因工程菌或基因工程细胞,从而进一步构建成固定化一工程菌或固定化工程细胞的新一代催化剂。
如德国BM公司应用蛋白质工程技术对表达青霉素酞化的基因进行点突变改造,重建了青霉素酞化酶工程菌,从而大大延长了固定化青霉素酞化酶的使用半衰期,其酶柱可连续使用700d以上[2]。
(二)酶的化学修饰酶的化学修饰是指利用化学手段将某些化学物质或基团结合到酶分子上,或将酶分子的某部分删除或置换,改变酶的理化性质,最终达到改变酶的催化性质的目的。
修饰剂的选用和修饰方法分为:(1)修饰酶的功能基团如氨基、经基、咪哇基等可离解基团,如抗白血病药物天冬酞胺酶[3],(2)进行酶分子内或分子间交联,应用某些双功能试剂分子两端的功能基团可使酶分子内或分子间肤链的两个游离氨基分别发生交联,如交联后的人a一半乳糖昔酶A,其热稳定性和抗蛋白酶的性能都有明显提高,(3)酶与高分子化合物结合后,可以增加酶的稳定性和活力。
例如抗白血病药物天冬酞胺酶经游离氨作用、酞化反应进行修饰后,在血浆中的稳定性有很大提高;胰凝乳蛋白酶与水溶性大分子化合物右旋糖醉结合后,其催化活力提高4倍[4]。
常用修饰剂主要有乙酸配、氮芥类、磷氧酞氯、环氧丙烷、重氮盐类、经胺等[5]。
(三)核酸酶和抗体酶核酸类酶(Ribozyme)是一类由核糖核酸(RNA)组成的酶,具有核酸序列的高度特异性,从而具有很大的应用价值。
只要知道某种核酸酶的核昔酸序列,就可以设计合成催化其自我切割和断裂的核酸组成,根据这些基因组的全部序列,就可以设计并合成出防治由这些病毒引起的人、畜和植物病毒病的核酸酶,如能够防治流感、肝炎、艾滋病和烟草花叶病等。
核酸酶也可以治疗某些遗传病和癌症,还可以用作研究核酸图谱和基因表达工具。
抗体酶(Abzyme)又称为催化性抗体,是一类具有生物催化功能的抗体分子,可以采用诱导法和修饰法获得。
抗体酶已经用于酶作用机理的研究、手性药物的合成和拆分、抗癌药物的制备等。
(四)酶标药物近来,人们可以根据药物在生物体内可能的作用目标(如酶或受体)来设计药物,由此获得的药物被称为酶标药物。
目前,这种设计方法已经成为药物设计的主流,在新药设计中发挥了巨大的作用。
血管紧张素肽转换酶(ACE)抑制剂是酶标药物的一个成功的实例,AEC抑制剂已经成为重要的常用降压药物。
近来的研究发现,艾滋病的感染和传播,主要是由艾滋病病毒颗粒表面的蛋白酶引起的。
因此,艾滋病病毒蛋白酶的研究成为一个热点,人们希望通过对艾滋病病毒蛋白酶抑制剂的研究,寻找出防止艾滋病病毒感染和治疗艾滋病的方法。
(五)职务细胞培养产酶首先,选择适宜的植物外植体,经诱导、选育得到优良的植物细胞,再在人工控制条件的生物反应器中培养植物细胞,以生产色素、香精和药物等次级代谢物。
植物细胞培养不受地理环境和气候条件等的影响,具有生产周期短、产率高等显著特点,已经发展成为生物五程研究和开发的重要领域。
郭勇7、先后进行了植物细胞培养生产次级代谢物的研究,选育出了优良的木瓜细胞、大蒜细胞、鼠尾草细胞、玫瑰茄细胞、黄花篙细胞、胡萝卜细胞、巴戟天细胞和银杏细胞等,分别用于生产木瓜蛋白酶、木瓜凝乳蛋白酶、过氧化氢酶、超氧化物歧化酶等药用酶以及色素、药物等次级代谢物。
曾庆平等吕’在国内外首次采用植物细胞培养技术,从木瓜外植体的木瓜细胞中经细胞培养生产木瓜凝乳蛋自酶。
该成果已申请中国发明专利。
二、酶工程技术在医药工业中的应用现代酶工程具有技术先进、投资小、工艺简单、能耗粮耗低、产品收率高、效率高、效益大和污染小等优点,成为化学、医药工业应用方面的主力军。
以往采用化学合成、微生物发酵及生物材料提取等传统技术生产的药品,皆可通过现代酶工程生产,甚至可获得传统技术不可能得到的昂贵药品,如人胰岛素、McAb、lFN、6一APA、7一ACA及7一ADCA等。
固定化基因工程菌、工程细胞以及固定化技术与连续生物反应器的巧妙结合,将导致整个发酵工业和化学合成工业的根本性变革。
(一)应用酶工程制备生物代谢产物应用固定化细胞可大量生产各种初级或中间产物,如糖、有机酸和氨基酸等。
产品有D葡萄糖、D一果糖、甘油、1,6一二磷酸果糖、柠檬酸、苹果酸、富马酸、乳酸、右旋糖醉、丙氨酸、天冬氨酸、苯丙氨酸、色氨酸、赖氨酸等利用酶工程技术生产抗菌素、色素、生物碱、性引诱剂、信息素等生物次级代谢产物,典型的产品有6一氨基青霉烷酸(6一APA)、7一烷基头袍烷酸(7一AC八) 及7一氨基脱乙酞氧头抱烷酸(7一ADCA)、麦角生物碱、轻化孕酮、可的松和肉瘤碱等。
我国用固定化大环内脂一4一丙醋化酶将螺旋霉素转化为丙酞螺旋霉素,用固定化生产米卡链霉菌突变菌株也可完成产品的转化。
(二)应用酶工程技术转化凿体利用微生物酶工程技术不仅研究提高某一步转化反应的专一性和收率或寻找某一转化反应代替某一个用化学合成法难以进行的反应,而且进一步综合应用了酶抑制剂、生化阻断突变株和细胞通透性的改变等生物技术从而制得了雄街一1,4一二烯一3,17一二酮(ADD)、雄街一4一烯一3,17一二酮(;lAD)和3一氧联降胆肖-王,4一二烯一2。
酸(BDA)等关键中间体,使复杂的天然资源经过儿步反应就合成了各种性激素和皮质激素。
应用固定化微生物细胞技术可生产强的松、11一去氧强的松、氢化可的松、△一胆街烯酮、△一雄二烯一3,17一二酮等幽体化合物。
(三)应用酶工程生产抗生素应用酶工程可以制备6一APA仁青霉素酞化酶」、7-ACA[头抱菌素酞化酶」、头抱菌素W仁头抱菌素酞化酶]、7一ADCA仁青霉素V酞化酶〕、脱乙酸头抱菌素仁头抱菌素乙酸醋酶],近年来还进行固定化产黄青霉(青霉素合成酶系)细胞生产青霉素的研究,合成青霉索和头抱菌素前体物的最新工艺也采用酶工程的方法。
(四)应用酶工程生产氨基酸和有机酸生产DL一氨基酸[氨基酞化酶口、I厂赖氨酸仁二氨基庚二酸脱梭酶或二氨基:一己内酞氨水解酶和消旋酶」、尿醉酸[L一组氨酸氨解酶]、L一酪氨酸及卜多巴[户酪氨酸酶]、L一天冬氨酸[天冬氨酸合成酶]、I一苯丙氨酸[厂苯丙氨酸氨解酶]、L一谷氨酸[L一谷氨酸合成酶三、I厂丝氨酸仁转甲基酶]、I厂色氨酸仁色氨酸合成酶、天冬酞胺仁天冬酸胺合成酶、谷肤甘肤[复合酶系]y一氨基丁酸仁[谷氨酸脱梭酶]、谷氨酞胺[谷氨酞胺合成酶皿]等,氨基酸。
生产乳酸[乳酸合成酶系]、葡萄糖酸仁葡萄糖氧化酶与[过氧化氢酶]、I洲一苹果酸仁延胡索酸酶习、长链二梭酸[加氧酶和脱氢酶]、衣康酸[复合酶系]、IJ(+)-酒石酸[环氧唬拍酸水解酶〕等有机酸。
(五)应用酶工程生产维生素制造2一酮基一I厂古龙糖酸[山梨糖脱氢酶及L一山梨糖醛氧化酶]、肌醇[肌醇合成酶]、L-肉毒碱[胆碱酯酶]、CoA[CoA合成酶系]等。
由山梨醇和葡萄糖生产维生素及丙烯酰胺的生产也采用酶工程的方法。
(六)应用酶工程生产核苷酸类药物腺嘌呤核苷酸(AMP)由生产蛋白假丝醇母菌体用热水提取核酸,再经核酸酶水解制得。
脱氧核苷酸由鱼蛋白提取脱氧核糖核酸(DNA)后,经5’-磷酸二酯酶酶解制得。
先由富含核酸的动植物(花粉等)提取核糖核酸(RNA),再用5’-磷酸二酯酶酶解为磷酸腺苷(AMP)、磷酸胞苷(CMP)、磷酸尿苷(UMP)及磷酸鸟苷(GMP)制得混合核苷酸。
肌苷酸由腺苷脱氨酶制得。
ATP和AMP 分别由氨甲酰磷酸激酶、激酶加乙酸激酶制得。
三、酶工程在医疗中的应用由于外源性酶在体内易产生免疫反应,稳定性差,难以达到特定部位,因此固定化酶、人工细胞、脂质体及红细胞膜包埋酶工程技术在临床治疗中的应用日趋活跃。
将固定化酶应用在于体内作为治疗药物;将固定化酶组装成体外生物反应器,通过体外循环作为临床治疗剂。
如用腮酶及脉酸酶治疗肾衰竭和痛风症;用固定化胆红素氧化酶清除血中过高的胆红素;将L-天冬酰胺酶固定于中空纤维上进行体外血液循环,可用于治疗白血病等;将胰蛋自酶、凝乳蛋白酶、溶菌酶、凝血酶及溶葡萄球菌酶等固定于膜或纤维上制成辅料贴于伤口,可用于止血、抗炎、促进伤日愈合等。
胆固醇醋酶和胆固醇氧化酶用于血胆固醇定量测定。