酶的高通量筛选与定向筛选
酶的高通量筛选
大部分荧光和显色底物都带高酸度的苯酚或苯胺 离去基团，当前广泛应用的是以硝基苯和伞形酮 衍生物作为底物的检测方法。 基于这种技术的检测方法简单快捷，结果准确容 易实现数字化，可以做到实时监控，得到了广泛 的应用。 但这类底物通常不够稳定，反应特异性差，反应 速度快，比普通底物高出几个数量级，不适用于 一些难转化的和难合成的反应以及粗酶催化的反 应和一些条件剧烈的反应，如高温，高的pH值等。
随机插入/去除技术 半理性外显子重组技术 合成重组技术 计算机辅助设计技术
酶分子的定向进化（小结）
定向进化不仅是一个酶分子改造的良好工具，也是探索和 研究酶蛋白构效关系的良好工具。 随着各种基因技术的应用和发展，究方向是更有效的突变技术和构建更简洁的突 变体库的技术。 突变体的筛选技术仍然是主要技术瓶颈，当前除了要继续 发展本文介绍的各种结合酶催化功能的高通量筛选技术， 还要进一步完善各种与重组表达技术相结合的蛋白筛选技 术和蛋白展示库技术。尤其是一些无明显表型的突变体的 筛选还需给与更多的研究与重视 。
酶分子的定向进化
定向进化是一个由构建突 变体库，突变体表达，表 达后筛选三个步骤组成的 循环递进过程，需要： (1) 产生包含大量带有微 量有利突变的突变体的文 库; (2) 突变体应能在适当的 微生物(如大肠杆菌或酵母 菌) 体内进行功能的表达; (3) 必须有一种灵敏的筛 选方法,能反映出由一个氨 基酸的置换而F, Tiss A, Rivière C, Verger R: Methods for lipase detection and assay: a critical review. Eur J Lipid Technol 2000, 133-153. A comprehensive and detailed review about all lipase assays involving carboxylic ester hydrolysis 11Beisson F, Ferté N, Nari J, Noat G, Arondel V, Verger R: Use of naturally fluorescent triacylglycerols from Parinari glaberrimum to detect low lipase activities from Arabidopsis thaliana seedlings. J Lipids Res 1999, 40:2313-2321. 12Klein G, Reymond J-L: Enantioselective fluorogenic assay of acetate hydrolysis for detecting lipase catalytic antibodies. Helv Chim Acta 1999, 82:400-407. 13Pérez Carlón R, Jourdain N, Reymond J-L: Fluorogenic polypropionate fragments for detecting stereoselective aldolases. Chem Eur J 2000, 6:41544162. 14List B, Barbas CF III, Lerner RA: Aldol sensors for the rapid generation of tunable fluorescence by antibody catalysis. Proc Natl Acad Sci USA 1998, 95:15351-15355. 15Copeland GT, Miller SJ: A chemosensor-based approach to catalyst discovery in solution and on solid support. J Am Chem Soc 1999, 121:43064307. 16. Morís-Varas F, Shah A, Aikens J, Nadkarni NP, Rozzell JD, Demirjian DC: Visualization of enzyme-catalyzed reactions using pH indicators: rapid screening of hydrolase libraries and estimation of the enantioselectivity. Bioorg Med Chem 1999,7:2183-2188. 17. Janes LE, Löwendahl AC, Kazlauskas RJ: Quantitative screening of hydrolase libraries using pH indicators: identifying active and enantioselective hydrolases. Chem Eur J 1998, 4:2325-2331. 18 Bornscheuer UT: Methods to increase enantioselectivity of lipases and esterases. Curr Opin Biotechnol 2002,13:543-547. 19Jenne A, Gmelin W, Raffler N, Famulok M: Real-time characterization of ribozymes by fluorescence resonance energy transfer (FRET). Angew Chem Int Ed Engl 1999, 38:1300-1303. 20Jandeleit B, Schaefer DJ, Powers TS, Turner HW, Weinberg WH (1999) Combinatorial materials science and catalysis. Angew Chem Int Ed 38:2494–2532 21Reetz MT, Becker MH, Liebl M, Fürstner A (2000a) IR-thermographic screening of thermoneutral or endothermic transformations: the ring-closing olefin metathesis reaction. Angew Chem Int Ed 39:1236–1239 22Holzwarth A, Schmidt H-W, Maier WF (1998) Detection of catalytic activity in combinatorial libraries of heterogeneous catalysts by IR thermography. Angew Chem Int Ed 37:2644–2647 23Hirose A, Esaka Y, Ohta M, Haraguchi H: On-line HPLC determination of enzymatic activity of alkaline phosphatase in natural water using spectrofluorometric detection. Chem Lett 1993:307-310.
高通量筛选技术的原理及其应用
高通量筛选技术的原理及其应用高通量筛选技术是近年来发展非常迅速的一种生物技术，可以用于快速筛选、鉴定和分离具有特定生物活性的化合物，是新药研发、生物工程、生命科学等领域中一个非常重要的技术手段。
一、高通量筛选技术的基本原理高通量筛选技术的基本原理是将一定量的药物化合物或蛋白质等生物大分子，通过高通量设备，进行体外测试，通过对大量样本的同时测试，从中找到具有特定生物活性的化合物或蛋白质。
具体来说，高通量筛选技术包括分子库、检测方法、数据处理等方面。
其中，分子库是筛选起始点，分子库内的化合物和蛋白质是可能具有生物活性的，检测方法则需要选择一种能够在短时间内实现高效关键信号输出的技术，如荧光检测、放射性检测、质谱分析等，数据处理则需要将获得的大量样本数据进行分析、整合、过滤等操作，以便从中找到具有特定生物活性的化合物和蛋白质。
二、高通量筛选技术的应用高通量筛选技术在新药研发中有着广泛的应用。
通过高通量筛选技术，科学家可以测试大量化合物和蛋白质，同时可以筛选出特定药物分子和蛋白质，从而缩短了新药研发的时间和成本，提高了新药研发的效率和成功率。
另外，高通量筛选技术还可以用于生物工程、生命科学等领域，如可以用于筛选出具有特定生物活性的酶、抗体等生物大分子，可以加速生命科学领域的研究和进展。
三、高通量筛选技术的挑战与机遇高通量筛选技术的发展面临着一些挑战，如对设备和技术的要求非常高，需要大量的人力和物力投入，同时需要对样本进行准确的控制和监测，以确保筛选结果的准确性和可靠性；此外，高通量筛选技术的应用领域也需要不断涉猎和拓展，以应对新的研究和需求。
然而，随着生物技术和信息技术的快速发展，高通量筛选技术面临着广阔的机遇和前景。
未来，高通量筛选技术将会更加智能、便捷、高效，能够更好地服务于新药研发、生物工程、生命科学等领域，为人类生命健康和发展做出更加重要的贡献。
总之，高通量筛选技术是一种非常重要的生物技术手段，其基本原理是通过体外测试，在大量样本中筛选出具有特定生物活性的化合物和蛋白质，而其应用领域则包括新药研发、生物工程、生命科学等领域。
酶学靶点筛选
酶学靶点筛选酶学靶点筛选是药物研发过程中的重要环节，通过筛选出适合作为药物靶点的酶，从而为疾病治疗提供有力的靶向药物。
本文将从酶学靶点的定义、筛选方法和应用等方面进行阐述。
一、酶学靶点的定义酶学靶点是指在疾病发生发展中起关键作用的酶，通过干预酶的活性或表达水平，可以调控疾病的进展。
酶学靶点的选择需要满足多个条件，包括在疾病发生发展中的关键作用、与疾病相关的基因或蛋白表达异常等。
1. 生物信息学筛选法：通过对基因组数据进行分析和比对，筛选出与疾病相关的酶基因。
这种方法可以通过大数据分析和模型预测，快速筛选出候选靶点，为后续实验提供指导。
2. 高通量筛选法：利用高通量筛选技术，通过快速筛选大量化合物，寻找能够与目标酶结合的潜在药物。
其中包括酶抑制剂筛选法、酶活性检测法等。
3. 基于代谢组学的筛选法：通过研究疾病相关的代谢通路，找到与酶相关的代谢物，从而筛选出潜在的靶点。
这种方法可以从代谢组的角度揭示疾病的发生机制，并辅助靶点筛选。
三、酶学靶点筛选的应用1. 药物研发：酶学靶点筛选可以为药物研发提供靶点的选择和优化。
通过选择合适的酶学靶点，可以设计出更加有效的药物，提高药物的疗效和减少副作用。
2. 疾病治疗：酶学靶点筛选可以为疾病治疗提供有力的靶向药物。
通过干预酶的活性或表达水平，可以调控疾病的进展，提高治疗效果。
3. 个体化治疗：酶学靶点筛选可以为个体化治疗提供依据。
通过对患者基因组和代谢组的分析，可以筛选出与患者疾病相关的酶学靶点，为个体化治疗提供指导。
四、总结酶学靶点筛选是药物研发过程中的重要环节，通过筛选出适合作为药物靶点的酶，可以为疾病治疗提供有力的靶向药物。
通过生物信息学筛选法、高通量筛选法和基于代谢组学的筛选法等多种方法，可以快速高效地找到潜在的酶学靶点。
酶学靶点筛选的应用领域广泛，包括药物研发、疾病治疗和个体化治疗等。
未来，随着技术的不断进步，酶学靶点筛选将在药物研发和疾病治疗中发挥越来越重要的作用。
酶的高通量筛选与定向筛选
酶分子的定向进化
定向进化是一个由构建突
变体库，突变体表达，表 达后筛选三个步骤组成的 循环递进过程，需要： (1) 产生包含大量带有微 量有利突变的突变体的文 库; (2) 突变体应能在适当的 微生物(如大肠杆菌或酵母 菌) 体内进行功能的表达; (3) 必须有一种灵敏的筛 选方法,能反映出由一个氨 基酸的臵换而引起的预期 性状的较小提高。
酶分子的定向进化
半理性库semi-rational或简洁库‘smart’ libraries的技术
构建突变体库的方法包括以易错PCR和同源基因重
组（DNA shuffling）为代表的各种基因突变和基 因重组技术。 突变体库的多样性与冗余性，基于对酶的构效关系 的研究发展了一些构建半理性库或简洁库的技术。
检测培养基筛选法 通常是在培养基中加入某种试剂或化学药物，使培养后发生某种可以 辨别的变化，如培养基的透明度的变化或菌落周围颜色的变化，由此 区别不同类型或生理特性不同的微生物。这种筛选可以在检测平板中 进行，也可以在微孔滴定板中进行，借助一些检测仪器很容易实现高 通量筛选。
酶的高通量筛选
基于比色法和荧光检测的高通量筛选
无法适应工业应用的需求，主要限制因素 包括 酶对非天然底物的惰性， 在工业应用环境中的不稳定性和低的耐受 力， 在非水环境下的低活力， 对辅酶的依赖等。
酶分子的定向进化
定点突变等基因改造技术， 改变蛋白序列中的个
别氨基酸残基，可以对酶的性质和其催化特性进 行改造，产生符合特定需要的酶，这一蛋白质工 程技术又称为分子进化的理性设计。 采用随机的基因突变或基因重组技术结合定向的 突变体筛选方法的分子进化技术称为定向进化。 这一技术使人们避开了对酶的构效关系的研究这 一难题，并成功地用于酶的稳定性、底物特异性、 立体选择性等酶的催化特性和酶的催化能力的改 进和新兴的代谢途径工程。
淀粉酶产生菌的筛选注意事项
淀粉酶产生菌的筛选注意事项淀粉酶是一种重要的酶类，在食品加工、制药和生物技术等领域有着广泛的应用。
而淀粉酶产生菌则是淀粉酶发酵的关键微生物，因此筛选合适的淀粉酶产生菌对于淀粉酶的生产至关重要。
下面将从以下几个方面介绍淀粉酶产生菌的筛选注意事项。
一、筛选前的准备工作1. 确定筛选目标：在进行淀粉酶产生菌筛选之前，需要明确自己所需要的菌株特性，如产量、稳定性、适应性等。
2. 了解基础知识：在筛选之前需要对淀粉酶发酵过程中微生物代谢途径、营养需求等基础知识有一定了解，以便于更好地设计实验方案。
3. 准备培养基：根据所需菌株特性选择合适的培养基，并进行消毒和质量检测。
二、筛选方法选择1. 传统方法：传统方法包括平板法、液体培养法等，这些方法简单易行，但筛选效率较低。
2. 高通量筛选：高通量筛选方法可以同时对大量菌株进行筛选，具有快速、高效的优点，但需要较高的设备和技术要求。
3. 分子生物学方法：分子生物学方法通过扩增和检测目标基因来确定淀粉酶产生菌，具有高灵敏度、高特异性和快速等优点。
三、菌株的来源选择1. 野生菌株：采集自然环境中的微生物进行筛选，可以获得多样性较高的菌株，但需要进行适应性培养和改良。
2. 已知菌株：已知菌株包括文献报道的、已经商业化应用的等，在筛选时可以优先选择这些已知稳定可靠的菌株。
3. 自体分离：自体分离是指从淀粉酶发酵中分离出产酶微生物进行筛选，这种方法具有与发酵过程相适应、稳定性好等特点。
四、实验设计与操作注意事项1. 设计合理实验方案：实验方案需要考虑到微生物营养需求、培养条件等因素，同时需要进行对照实验和重复实验以确保结果的可靠性。
2. 严格控制操作条件：操作过程中需要严格控制温度、pH值、氧气含量等因素，以确保微生物的正常生长和代谢。
3. 合理选择筛选指标：筛选指标需要与淀粉酶产生相关，如淀粉酶活力、淀粉酶产量等。
4. 筛选后的确认和评价：在筛选出淀粉酶产生菌后，需要进行进一步的确认和评价，包括菌株稳定性、代谢途径分析等。
酶的定向进化的方法
酶的定向进化的方法酶是生物体内一类重要的催化剂，可加速生物体内化学反应的速率。
然而，自然界中存在的酶并不能完全满足人类的需求，因此科学家研究出了一种方法，即酶的定向进化，通过改变酶的结构和功能，使其具有更广泛的应用价值。
酶的定向进化是一种通过人工手段，模拟自然界的进化过程，从而改变酶的特性和功能的方法。
这种方法通过遗传学和分子生物学的手段，使酶在短时间内经历大量的变异和选择，从而获得新的性状和功能。
酶的定向进化主要包括以下几个步骤。
首先，选择一个目标酶，确定欲改变的特性和功能。
然后，通过基因工程的手段，产生一系列具有随机变异的酶库。
接下来，利用高通量筛选技术，对酶库进行筛选，选择出具有目标特性和功能的酶。
最后，对筛选出的酶进行进一步的优化和改良，以获得更理想的酶。
酶的定向进化的关键在于变异和选择。
变异是指通过基因工程手段，对酶的基因进行随机的改变，从而改变酶的结构和功能。
变异可以通过多种方法实现，如DNA重组、突变和错配PCR等。
选择是指通过对酶的筛选和评价，选择具有目标特性和功能的酶。
选择可以通过高通量筛选技术和活性测定等方法实现。
酶的定向进化可以用于改变酶的催化活性、底物特异性、热稳定性、耐酸碱性等特性。
例如，科学家可以通过酶的定向进化，使其在高温环境下仍能保持稳定的催化活性，从而应用于工业生产中。
此外，酶的定向进化还可以改变酶的底物特异性，使其能催化更多种类的化学反应，从而实现新药物的合成和有机合成的高效转化。
酶的定向进化在生物技术和工业生产中具有广泛的应用前景。
通过酶的定向进化，科学家可以设计和合成出具有特定功能和特性的酶，用于生物催化、药物合成、环境修复等领域。
此外，酶的定向进化还可以用于改良已有酶的性能，提高其催化效率和稳定性。
然而，酶的定向进化也存在一些挑战和限制。
首先，酶的定向进化是一项复杂而耗时的过程，需要经过多个步骤和多轮筛选。
其次，酶的定向进化的成功率并不高，往往需要大量的实验和尝试。
常用酶制剂的生产方法
常用酶制剂的生产方法引言：酶是生物体内一类高效催化剂，具有高效催化、高度特异性和温和条件下反应等特点。
其广泛应用于医药、食品工业、环境保护等领域。
本文将讨论常用酶制剂的生产方法。
一、酶的筛选酶的筛选是酶制剂生产过程中的关键步骤。
常用的筛选方法包括传统筛选、分子筛选和基因工程筛选。
1.传统筛选：传统筛选基于酶催化反应产物的定量或定性分析。
通过观察反应产物的形成情况，筛选出具有高催化活性的酶。
传统筛选方法常用于挑选一些常见酶制剂，如蛋白酶、淀粉酶等。
2.分子筛选：分子筛选基于酶底物和产物的结合力。
通过制备一系列结构类似的化合物，分析它们与酶的结合力，从中选择出对目标底物具有高结合力的分子。
分子筛选常用于筛选特定底物的酶制剂，如酯酶、脱氢酶等。
3.基因工程筛选：基因工程筛选基于对酶基因进行改造，通过体外酶活性的分析来筛选出符合要求的酶制剂。
常见的基因工程筛选方法包括突变筛选、重组融合和高通量筛选。
二、酶的提取和纯化酶的提取和纯化是酶制剂生产的重要步骤，常用的方法包括固液分离、沉淀、超滤等。
1.固液分离：固液分离是将酶从固态生物质或液态培养基中分离出来的过程。
常见的固液分离方法包括离心、过滤和压滤等。
该方法适用于酶制剂生产中的初步提取。
2.沉淀：通过添加盐类或有机溶剂，使酶沉淀成块，然后通过离心或过滤将其分离出来。
此方法可用于酶的粗提和初步分离。
3.超滤：超滤是一种利用超过膜孔大小的压力将溶液中的大分子物质与溶剂分离的方法。
通过选择合适的膜孔大小，可将酶和低分子物质分离开来，达到酶的纯化目的。
三、酶的固定化酶的固定化是将酶以固定形式嵌入在载体上，提高其稳定性和循环使用性能。
常用的固定化方法包括吸附、交联和包埋等。
1.吸附：酶通过静电作用、吸附剂（如硅胶、活性炭等）的架桥作用，被吸附在载体表面。
吸附方法简单易行，适用于大分子酶制剂。
2.交联：酶通过与载体交联剂的共价结合，被固定在载体上。
交联固定化技术可以提高酶制剂的稳定性和催化效率。
酶催化机制及其在生物工业中的应用
酶催化机制及其在生物工业中的应用酶是一种特殊的蛋白质，具有催化生化反应的功能。
酶催化机制是指酶在催化反应中发挥作用的过程，它是一种非常精密而复杂的过程。
酶催化机制不仅对于生物学研究有着重要的意义，而且还在生物工业中有广泛的应用。
一、酶催化机制（一）酶的催化作用酶作为一种特殊的蛋白质，可以在生化反应中发挥催化剂的作用。
其中，酶通过与其反应物发生作用，使其被转化为产物，同时酶不发生化学变化。
酶可以非常快速、高效地催化反应，通常只需要几秒钟甚至更短的时间就能完成一个反应。
（二）酶的结构与功能酶是一种大分子化合物，由多个氨基酸序列组成，通常具有特定的三维结构。
酶的结构决定着它的催化作用，当酶与合适的底物结合时，就可以形成一个“酶底物复合体”，使得酶的活性中心可以与底物相互作用，从而催化反应的发生。
（三）酶反应的动力学酶催化反应的动力学包括底物浓度对反应速率的影响、温度对反应速率的影响等。
对于酶反应，通常有一个最适浓度的底物，在此浓度下，反应速率最快。
温度的变化也会影响酶反应的速率，通常在一定的温度范围内，温度越高，反应速率越快。
但是当温度过高时，酶的活性会受到破坏。
二、酶在生物工业中的应用（一）酶在生物催化中的应用在生物工业中，酶常被用于生物催化过程中，催化反应的速度非常快，并且不会污染环境，因此酶催化在生产上具有巨大的潜力。
例如，在制药工业中，酶催化可以用于制备药物原料、纯化药物成品，提高药物的纯度。
在食品工业中，酶催化可以用于生产糖浆、糖果等。
（二）酶在纤维素降解中的应用生物质材料中的纤维素是一种难以降解的生物高分子材料，但是通过酶催化反应可以将其有效降解。
酶催化技术越来越被应用于生产二代生物燃料和高附加值产品中，对节约能源、保护环境都有着积极的推动作用。
（三）酶在饲料添加剂中的应用酶作为饲料添加剂，可以提高动物对饲料的利用率，提高饲料的营养价值。
例如，添加糖化酶、纤维素酶等酶类，可以改善植物纤维素的消化，增加动物的饲料吸收率，提高肉鸡、肉牛等农产品的产量，从而带来显著的经济效益。
酶定向进化的原理和步骤
酶定向进化的原理和步骤
酶定向进化（enzyme directed evolution）是一种通过人为引
导的、基于自然选择原则的酶改造方法，可以用于提高酶的活性、稳
定性、底物范围等性质，以满足特定需要。
其原理和步骤如下：原理：
1. 酶定向进化是基于自然选择的原理。
通过引入随机突变和筛选操作，筛选出具有所需性质的变体酶，再通过重复这一过程，逐步改进和优
化酶的性能。
步骤：
1. 随机突变：通过诱发突变（例如随机突变、DNA Shuffling等）引
入酶的突变，得到一组具有多样性的突变体酶库。
2. 筛选/选优：通过选择性试剂、高通量筛选系统等手段，筛选
出表现出所需性质的突变体酶。
这一步骤需要对酶的目标特性进行准
确的定量、定性检测。
3. 特异突变体筛选：从筛选中得到的酶变体中，选出表现最佳
的数个突变体。
4. 突变组合：根据选出的突变体酶，通过多种方式（例如DNA Shuffling等）进行突变位点的组合，产生更多的突变体酶。
5. 筛选与优化：通过筛选和优化，选出具有更好性质的突变体酶。
6. 反馈循环：重复上述步骤，逐步优化酶的性质，直到满足所需。
总体来说，酶定向进化是通过不断引入突变和选择操作来改良酶
的性能，然后通过逐步筛选和优化的方式，在突变体酶库中逐渐筛选
出具有所需特性的酶。
酶的定向进化及其应用进展
酶的定向进化及其应用进展作者：许勇来源：《安徽农业科学》2018年第23期摘要酶的定向进化是用于改良酶特性的一种策略，主要包括构建酶突变文库和高通量筛选。
目前，突变文库的构建手段主要有随机突变、半理性设计和DNA改组；高通量筛选方法主要分为体内筛选和体外筛选。
该文介绍易错PCR、半理性设计、DNA改组、表面展示、核糖体展示和差示荧光扫描等相关技术及其应用情况。
关键词定向进化；易错PCR；DNA改组；高通量筛选中图分类号 Q814 文献标识码 A 文章编号 0517-6611（2018）23-0012-03Abstract Direct evolution of enzyme， a strategy to improve the characteristic of enzyme，mainly included constructing enzyme mutagenesis library and highthroughput screening. At present，the main methods of constructing enzyme mutagenesis library were random mutation， semirational design and DNA shuffling；highthroughput screening can be divided into in vivo screening and in vitro screening. In this study， the related techniques and their application situation， including errorprone PCR，semirational design， DNA shuffling， surface display， ribosome display and differential scanning fluorimetry， were introduced.Key words Direct evolution；Errorprone PCR；DNA shuffling；Highthroughput screening酶是生物体内一种重要的催化剂，目前已发现的大多数酶的化学本质为蛋白质。
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无法适应工业应用的需求，主要限制因素 包括 酶对非天然底物的惰性， 在工业应用环境中的不稳定性和低的耐受 力， 在非水环境下的低活力， 对辅酶的依赖等。
酶分子的定向进化
定点突变等基因改造技术， 改变蛋白序列中的个
别氨基酸残基，可以对酶的性质和其催化特性进 行改造，产生符合特定需要的酶，这一蛋白质工 程技术又称为分子进化的理性设计。 采用随机的基因突变或基因重组技术结合定向的 突变体筛选方法的分子进化技术称为定向进化。 这一技术使人们避开了对酶的构效关系的研究这 一难题，并成功地用于酶的稳定性、底物特异性、 立体选择性等酶的催化特性和酶的催化能力的改 进和新兴的代谢途径工程。
基于比色
许多水解反应伴随pH的变化，根据反应介质和反
应平衡常数选择合适的pH指示剂可以准确的检测 水解反应速率。pH指示剂显色技术被广泛地用于 腈水解酶和酯水解酶等水解酶的筛选 Quick E法通过pH指示剂的显色反应监测互为对 映体底物的水解速率，根据水解速率的差异来评 价酶的立体选择性。这一技术最近被用于荧光假 单胞菌酯酶定向进化中突变体的筛选，得到了立 体选择性明显提高的突变体
生物催化研究过程
酶的筛选
酶的筛选可分为选择培养基筛选法和检测培养基筛选法。 选择培养基筛选法 通过添加或减少某种成分使目的菌株获得生长优势，而其它菌株的生 长受到抑制，通过多次的筛选分离最终得到目的菌株。
– 单一碳源的选择性培养基，使能够利用反应底物的微生物获得生长优势 而大量增殖，无法利用反应底物的微生物由于无法获得营养生长受到抑 制，从而得到所需的目的菌株。 – 互补的方法，即在有营养缺陷的培养基上筛选能合成该种营养物质的菌 株。
得到了广泛的应用，是当前酶的高通量筛 选的主要研究和发展方向。 随着生物催化在精细化工和医药行业的广 泛应用，对手性纯化合物的大量需求使手 性酶的筛选成了当前的研究热点，同时产 品价值的提高也将使得很多借助复杂仪器 设备的高成本的检测方法成为可能并将逐 渐得到更多的应用。
酶分子的定向进化
通过以上方法从自然界筛选到的酶通常还
基于检测培养基筛选法的，生色基团 或荧光基团的底物参加的催化反应是最容 易实现高通量筛选的。
通过监测反应过程中的颜色和荧光的变化可 以有效地监测反应的进行。 使用比色计或荧光计检测显色或荧光底物， pH指示剂显色反应和荧光共振能量转移还可以 实现高通量实时检测。
基于比色法和荧光检测的高通量筛选
Quick E 示意图
基于比色法和荧光检测的高通量筛选
荧光共振能量转移底物的高通量筛选
荧光共振能量传递底物，不仅有非常好 的静态定位能力，也能提供分子内或分子 间两个荧光基团在距离和方向上的动态变 化。 将这种方法扩展，可用于研究生物多聚 体的组成动力学、DNA限制性内切酶酶切 反应，以及DNA发夹结构的去折叠等。这 种技术最近被用来检测核糖核酸酶反应活 性。
显色或荧光底物的高通量筛选
大部分荧光和显色底物都带高酸度的苯酚或苯胺
离去基团，当前广泛应用的是以硝基苯和伞形酮 衍生物作为底物的检测方法。 基于这种技术的检测方法简单快捷，结果准确容 易实现数字化，可以做到实时监控，得到了广泛 的应用。 但这类底物通常不够稳定，反应特异性差，反应 速度快，比普通底物高出几个数量级，不适用于 一些难转化的和难合成的反应以及粗酶催化的反 应和一些条件剧烈的反应，如高温，高的pH值等。
检测培养基筛选法 通常是在培养基中加入某种试剂或化学药物，使培养后发生某种可以 辨别的变化，如培养基的透明度的变化或菌落周围颜色的变化，由此 区别不同类型或生理特性不同的微生物。这种筛选可以在检测平板中 进行，也可以在微孔滴定板中进行，借助一些检测仪器很容易实现高 通量筛选。
酶的高通量筛选
基于比色法和荧光检测的高通量筛选
酶的高通量筛选与定向筛选
生物催化简介
生物催化与转化是以细胞或酶作为催化剂进行物质转 化，大规模生产化学品、医药、能源、材料的科学。
优点：一个生物催化剂可以催化一系列底物甚至很多非天然底物；酶 具有高度的选择性尤其在立体和区域选择方面具有化学催化剂无法比 拟的优越性；生物催化反应通常反应条件温和具有环境友好性。 缺点：生物催化剂在目的介质中的不稳定性导致的活性降低甚至完全 丢失；虽然生物催化剂可以催化我们所知的各种反应，但对于特定的 底物和产物可选择的酶通常是很少的，而且目前只有极少数的酶可以 商业获得；从酶的发现到生产应用通常是一个艰苦的漫长的过程。 实际应用取决于它与传统工业过程的竞争，只有在竞争获得明显的经 济优势才能得到生产应用
基于反应热力学变化红外检测的高通量筛选
所有的物质都可以发射红外线，光电平面聚焦阵列红外检测器可以灵敏地检测反应过 程中的热量变化（检测波长范围3-5μm ，温度变化10-100mK）。放热反应在红外 成像中表现为‚热‛点，相反吸热反应表现‚冷‛点，通过对‚热‛点或‚冷‛点的 分辨，可以检测反应的进行与否。
检测反应速度，但是作为一种高通量筛选 技术，这些方法测试成本较高，而且每天 每台仪器最高只能检测几百个样品，方法 的使用受到一定的限制。 采用放射性同位素标记底物进行脂酶的筛 选取得了较好的实验结果，这种方法灵敏 而且准确，但由于放射性其使用会受到限 制无法推广使用。
酶的筛选（小结）
比色和荧光检测为代表的高通量筛选方法
酶分子的定向进化
定向进化是一个由构建突
变体库，突变体表达，表 达后筛选三个步骤组成的 循环递进过程，需要： (1) 产生包含大量带有微 量有利突变的突变体的文 库; (2) 突变体应能在适当的 微生物(如大肠杆菌或酵母 菌) 体内进行功能的表达; (3) 必须有一种灵敏的筛 选方法,能反映出由一个氨 基酸的臵换而引起的预期 性状的较小提高。
红外检测技术是一种新颖的
有发展前途的高通量筛选技术， 它不需要生色基团或荧光基团 的加入，避免了比色和荧光检 测方法的局限性，但是这种技 术目前还无法进行定量，只能 检测催化活性较高的酶，对酶 活的进一步研究还需借助传统 方法，方法本身还需要进一步 的发展和完善。
借助复杂的仪器设备的高通量筛选
高效液相色谱, 质谱和毛细管电泳也被用来