酶的生物合成法生产 (2)优秀课件
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辅酶Q (2)课件
辅酶Q (2)
国际辅酶Q10的研究与应用发展
辅酶Q (2)
辅 酶 Q10 十 大 记 事（一）
• 1957年由美国科学家法雷德利克教授及他的小组从牛心线粒 中提取出一种新的物质辅酶Q10。
• 1958年美国著名的默克制药公司高级研究员卡鲁福•鲁卡斯博 士精确描绘出了辅酶Q10分子结构：1986年获得美国化学学会 授予最高荣誉奖，并被称为辅酶Q10研究之父。
线粒体 、高尔基体、核糖体、 叶绿体、内质网、液泡、溶酶 体、细胞骨架、中心体、微丝 与微管等
辅酶Q (2)
5
线 粒 体
辅酶Q (2)
6
细胞能量不足 百病之源
细胞能量 不足
全身动脉硬化 细胞垃圾不能排出去 基因不稳定、癌症多发 记忆力下降、早衰 喘气无力，慢性气管炎。 心动过缓 心率失常 肠胃消化不良 便秘 结石 四肢无力 气血不足 辅酶血Q压(2) 不稳定
主要分布在代谢 旺盛的器官中
The Journal of investigative dermatoloof Clinical Pharmacology 1990, 30(7):596
进化程度高的生物
的分子，在不同物种存在形式不尽相同
辅酶Q (2)
以辅酶Q10为主
18
•难溶于水，不容易被消化吸收，转运扩散较慢 特点 •相似相容性，容易穿过生物膜，易于被细胞利用
细胞膜阻挡大部分物质自由通过
气体和水
带电荷的离子
碳氢化合物 大分子物质
辅酶Q (2)
19
在人体中，辅酶Q10总含量为0.5-1.5g，与年龄有关
辅酶Q (2)
美苏两大超级大国太空争霸 加速此项研究历程
• 上世纪60年代，即使在美国， 辅酶Q10也是一种非常昂贵的 珍稀物品,每毫克提取费用高 达上千美元，仅仅能应用在 宇航员等特殊人群身上。经 宇航员服用后发现，他们的 心肌动力竟提高了近一倍， 在失重状态下能强有力地为 身体各部位输送血液。
国际辅酶Q10的研究与应用发展
辅酶Q (2)
辅 酶 Q10 十 大 记 事（一）
• 1957年由美国科学家法雷德利克教授及他的小组从牛心线粒 中提取出一种新的物质辅酶Q10。
• 1958年美国著名的默克制药公司高级研究员卡鲁福•鲁卡斯博 士精确描绘出了辅酶Q10分子结构：1986年获得美国化学学会 授予最高荣誉奖，并被称为辅酶Q10研究之父。
线粒体 、高尔基体、核糖体、 叶绿体、内质网、液泡、溶酶 体、细胞骨架、中心体、微丝 与微管等
辅酶Q (2)
5
线 粒 体
辅酶Q (2)
6
细胞能量不足 百病之源
细胞能量 不足
全身动脉硬化 细胞垃圾不能排出去 基因不稳定、癌症多发 记忆力下降、早衰 喘气无力，慢性气管炎。 心动过缓 心率失常 肠胃消化不良 便秘 结石 四肢无力 气血不足 辅酶血Q压(2) 不稳定
主要分布在代谢 旺盛的器官中
The Journal of investigative dermatoloof Clinical Pharmacology 1990, 30(7):596
进化程度高的生物
的分子，在不同物种存在形式不尽相同
辅酶Q (2)
以辅酶Q10为主
18
•难溶于水，不容易被消化吸收，转运扩散较慢 特点 •相似相容性，容易穿过生物膜，易于被细胞利用
细胞膜阻挡大部分物质自由通过
气体和水
带电荷的离子
碳氢化合物 大分子物质
辅酶Q (2)
19
在人体中，辅酶Q10总含量为0.5-1.5g，与年龄有关
辅酶Q (2)
美苏两大超级大国太空争霸 加速此项研究历程
• 上世纪60年代，即使在美国， 辅酶Q10也是一种非常昂贵的 珍稀物品,每毫克提取费用高 达上千美元，仅仅能应用在 宇航员等特殊人群身上。经 宇航员服用后发现，他们的 心肌动力竟提高了近一倍， 在失重状态下能强有力地为 身体各部位输送血液。
酶的生物改造共65页课件.ppt
4、定向进化的原理
在待进化酶基因的PCR扩增反应中，利用Taq DNA聚合 酶不具有3’->5’校对功能的性质，配合适当条件， 以很低的比率向目的基因中随机引入突变，构建突变 库，凭借定向的选择方法，选出所需性质的优化酶 (或蛋白质)，从而排除其他突变体。
定向进化的基本规则是“获取你所筛选的突变体”。 定向进化=随机突变+选择。前者是人为引发的，后者
3、酶的定向进化技术
定义： 从一个或多个已经存在的亲本酶（天然或人为 获得）出发，经过基因突变和重组，构建一个 人工突变基因库，通过筛选最终获得预先期望 具有某些特性的进化酶；
所谓酶的体外定向进化，又称实验分子进化，属于蛋 白质的非合理设计，它不需事先了解酶的空间结构和 催化机制，通过人为地创造特殊的条件，模拟自然进 化机制(随机突变、重组和自然选择)，在体外改造酶 基因，并定向选择出所需性质的突变酶。
虽相当于环境，但只作用于突变后的分子群，起着选 择某一方向的进化而排除其他方向突变的作用，整个 进化过程完全是在人为控制下进行的
酶定向进化的过程和应用范围
蛋白质
随机突变 随机杂交
•稳定性 •活性 •有机溶液中的活性 •不同的底物的利用 •酸碱度 •蛋白质的表达 •亲和性 •专一性
性能
筛选
目达标到蛋目的白
三、酶定向进化的基本过程
随机突变 不同的定向进化方法构建突变基因 载体的选择，基因重组，组建基因
突变基因的筛选 平板筛选法，荧光筛选法，表面展示法
1、定向进化的方法
无性进化方法：易错PCR法，盒式诱变 有性进化方法
1）DNA改组法（DNA Shuffling) 2）体外随机重组法（RPR) 3）交错延伸法(StEP) 基因家族的同源重组 外显子的改组 杂合进化
第4讲 酶的合成调节
酶活力：●也称酶活性，酶催化一定化学反应的能力。
●酶活力大小可用在一定条件下，它所催化的某一化学反应的起始速率V表示，即用反应起始阶段产物增加(或底物减少)的速率表示。
二、酶活力单位国际单位：●1961年国际生物化学与分子生物学联合会规定：在特定条件下，每 1 min 催化1 μmol 的底物转化为产物的酶量定义为1 个酶活力单位。
这个单位称为国际单位（IU）●国际上另一个常用的酶活力单位是卡特（Kat）。
在特定条件下，每秒催化1 mol底物转化为产物的酶量定义为1卡特（Kat）。
●1Kat = ？IU●1IU = ？nKat酶的比活力●酶的比活力是酶纯度的一个指标，是指在特定条件下，单位重量（mg）蛋白质或RNA所具有的酶活力单位数。
●酶活力：样品中酶总共有多少个酶单位。
●比活力：每mg蛋白质中有多少个酶单位。
酶比活力＝酶活力（单位）/ mg （蛋白或RNA）可用以比较每单位质量酶蛋白的催化能力。
●对同一种酶，比活力可以代表酶的纯度，比活力愈高，表示酶愈纯。
在酶纯化过程中，比活力增高。
●例：13克酶粉溶于100毫升水中制成酶液，取该酶液5毫升与45毫升浓度为4mol/L的底物溶液混合，20分钟后混合溶液中底物的浓度为1mol/L，计算该酶粉1个酶活力单位相当于多少mg酶粉？该酶粉的酶比活力是多少？●答案：1 IU = 0.1mg，该酶粉的酶比活力为10 IU/mg三、酶的转换数与催化周期●酶的转换数（Kp），又称为摩尔催化活性（molar catalytic activity ），是指每个酶分子每分钟催化底物转化的分子数。
即是每摩尔酶每分钟催化底物转化为产物的摩尔数。
●Kp是酶催化效率的一个指标。
通常用每微摩尔酶的酶活力单位数表示。
单位为min-1●转换数的倒数称为酶的催化周期。
催化周期是指酶进行一次催化所需的时间。
单位为毫秒（m sec）或微秒（μsec）。
酶活力的国际单位——无法律效力●实际应用中及商品酶制剂中，酶单位的定义较乱，要注意：●酶活力单位的定义和测定系统条件。
脂肪酶ppt课件
.
21
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22
4拆分消旋混合物
脂肪酶对手性化合物如醇、羧酸、酯、酰胺和 胺等均有较好的立体选择性,因此脂肪酶被广泛 地用来拆分外消旋醇和羧酸。拆分的主要途径 为立体选择性水解、酯化或转酯反应。
.
20
七未来趋势
• 以大豆油和十六醇为底物，固定化酶在无
溶剂体系中催化转酯化反应合成蜡脂。脂 肪酶作为催化剂节能环保使用的固定化酶 为实验室自制，生产成本低，可以考虑利 用此方法实现液态蜡脂的工业化生产。
脂肪酶催化油脂改性， 由一种甘油酯生成 另一种甘油酯。
作用：改善食用油的质量
开发食用油的品种
提高食用油的营养价值
RCOOR,+R”COOR
RCOOR+R”COOR,
.
19
2洗涤工业
3合成精细化学产品
用脂肪酶在有机溶剂中催化合成羧酸酯系列香 精酯、萜烯醇酯、中长链脂肪酸短链醇酯及长 链脂肪酸长链脂肪醇酯等系列产品。
.
2
• 脂肪酶催化的反应
反应
方程式
酯的水解 RCOOR’+H2O RCOOH+R’OH 酯的合成 RCOOH+R’OH RCOOR’+H2O 酯交换反应 RCOOR’+R”COOR R”COOR’+RCOOR
醇解反应 RCOOR’+R”OH RCOOR”+R’OH
酸解反应 RCOOR’+ R”COOH R”COOR’+RCOOH
1食品工业
脂肪酶在食品工业中用于改善甘油三酯的结构， 从而使其物理性质发生变化，用于开发一系列 的功能性和营养性油脂食品。
①三酰甘油的水解
脂肪酶酶促水解三酰甘油法可为食品工业提供 优质的原料，短链脂肪酸还可以改善食品的风 味和香味。（比较三酰甘油的常规水解方法和 酶水解方法）
《食品酶学》课件
使用。
02
国际标准
国际标准化组织（ISO）制定了一系列食品酶的国际标准，包括ISO
16187、ISO 16188等。
03
国家标准
各国政府根据本国实际情况制定了相应的食品酶国家标准，如中国国家
食品安全标准《食品添加剂使用标准》（GB2760-2014）等。
食品酶的监管与认证
监管机构
各国政府设立了专门的监管机构对食品酶进行监管，如中国的国家卫生和计划生育委员会 、美国食品药品监督管理局（FDA）等。
感谢各位观看
利用电场强度和电渗流的共同作用，实现对 蛋白质的分离。
食品酶的纯度与活性检测
纯度检测
通过电泳、质谱等技术检测酶蛋白的 纯度。
活性检测
通过生化反应速率法、荧光法等技术 检测酶的活性。
05
食品酶的安全性与法规
食品酶的安全性评估
安全性评估流程
对食品酶进行安全性评估是确保其安 全使用的重要环节，包括急性毒性试 验、亚慢性毒性试验、慢性毒性试验 等步骤。
食品酶的来源
1 2
微生物来源
许多酶类是由微生物分泌的，如酵母、霉菌和细 菌等。
植物来源
植物也是酶的重要来源，如菠萝蛋白酶、木瓜蛋 白酶等。
3
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
动物来源
动物体内也产生一些酶，如胃蛋白酶、胰蛋白酶 等。
食品酶的性质
专一性
大多数酶具有专一性，只能催化一种或一类化学 反应。
最适pH值
酶活性在一定的pH值下达到最大值，称为最适pH 值。
认证制度
为了确保食品酶的安全性和质量，各国政府建立了认证制度，对符合要求的食品酶进行认 证，如中国的绿色食品认证、欧盟的有机食品认证等。
高中生物(中图版必修1)课件：3-2-2《酶在代谢中的作用》
Fra bibliotek化学反应
的 总 称 ，酶其 中催大化部 分 反 应 是 在
作用下进行的。
全部有序 的
2．酶活的细胞概念
催化功能
酶是
蛋白质 产 生 的 一 类 具 有
的生物大分子，其中绝大多数的酶
是
。
3．酶活性的影响因素
(1)在适宜的温度和pH
最高。
最适温度
条件下，酶的活性
①生物种类不同，酶的
也有差异，某
些温泉中的最细适菌pH，其酶的最适温度竟高达70 ℃。
【巩固1】 下列有关酶的叙述正确的是( )。
①是有分泌功能的细胞产生的 ②有的从食物中 获得，有的在体内转化而来 ③凡是活细胞都能 产生酶 ④酶大都是蛋白质 ⑤有的酶是核酸 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生殖 发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用
A．①②⑤ B．②③⑦ C．③④⑧ D．④⑤⑧
第二节 酶在代谢中的作用
1.说出酶的化学本质，说明酶在代谢中的作用。 2.说明影响酶活性的因素及机理，掌握酶作用的 特性。 活动建议：探究影响酶活性的因素。 关键术语 1.新陈代谢 2.酶、酶活性 3.影响酶活性的因素 4.酶的高效性和专一性
酶及影响酶活性的因素
1．新陈代谢的概念
新陈代谢是活细胞
(2)酶是一种生物催化剂，能改变反应途径，其作 用是显著降低化学反应的活化能，使催化反应尽 快达到平衡。
提醒 酶与一般催化剂的共同点 ①改变化学反应速率，本身不被消耗。 ②只能催化自然界中已存在的化学反应。 ③降低活化能，使反应速率加快。 ④加快化学反应速率，缩短达到化学平衡的时间， 但不改变平衡点。
解析 首先明确酶的概念，根据概念，可知酶是 活细胞产生的，具有催化作用，而不具有其他多 种功能，绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA。 活细胞一般都能产生酶，但由于哺乳动物和人成 熟的红细胞没有细胞核，不再具有合成酶的功能。
的 总 称 ，酶其 中催大化部 分 反 应 是 在
作用下进行的。
全部有序 的
2．酶活的细胞概念
催化功能
酶是
蛋白质 产 生 的 一 类 具 有
的生物大分子，其中绝大多数的酶
是
。
3．酶活性的影响因素
(1)在适宜的温度和pH
最高。
最适温度
条件下，酶的活性
①生物种类不同，酶的
也有差异，某
些温泉中的最细适菌pH，其酶的最适温度竟高达70 ℃。
【巩固1】 下列有关酶的叙述正确的是( )。
①是有分泌功能的细胞产生的 ②有的从食物中 获得，有的在体内转化而来 ③凡是活细胞都能 产生酶 ④酶大都是蛋白质 ⑤有的酶是核酸 ⑥酶在代谢中有多种功能 ⑦在新陈代谢和生殖 发育中起调控作用 ⑧酶只是起催化作用
A．①②⑤ B．②③⑦ C．③④⑧ D．④⑤⑧
第二节 酶在代谢中的作用
1.说出酶的化学本质，说明酶在代谢中的作用。 2.说明影响酶活性的因素及机理，掌握酶作用的 特性。 活动建议：探究影响酶活性的因素。 关键术语 1.新陈代谢 2.酶、酶活性 3.影响酶活性的因素 4.酶的高效性和专一性
酶及影响酶活性的因素
1．新陈代谢的概念
新陈代谢是活细胞
(2)酶是一种生物催化剂，能改变反应途径，其作 用是显著降低化学反应的活化能，使催化反应尽 快达到平衡。
提醒 酶与一般催化剂的共同点 ①改变化学反应速率，本身不被消耗。 ②只能催化自然界中已存在的化学反应。 ③降低活化能，使反应速率加快。 ④加快化学反应速率，缩短达到化学平衡的时间， 但不改变平衡点。
解析 首先明确酶的概念，根据概念，可知酶是 活细胞产生的，具有催化作用，而不具有其他多 种功能，绝大多数酶是蛋白质，少数的酶是RNA。 活细胞一般都能产生酶，但由于哺乳动物和人成 熟的红细胞没有细胞核，不再具有合成酶的功能。
新教材人教版生物必修1课件：5.1.(一)酶的作用和本质
情境素养探究
1.【生活情境】水果中也含有蛋白酶,如木瓜和菠萝。木瓜中含有木瓜蛋白酶, 菠萝则含菠萝蛋白酶,将两者提纯后可以得到我们常用的“嫩肉粉”的主要成分。 将嫩肉粉放入腌制的牛肉或猪肉中,可分解肉中的蛋白质,从而使肉类变得更为 嫩滑。
探究: (1)加了“嫩肉粉”的牛肉吃起来比较嫩滑,然而我们只需要加入少量“嫩肉粉” 就可以了,这体现了酶作用的什么特点? 提示:高效性。 (2)我们生吃过多的菠萝,舌头会有一些火辣辣的感觉,请解释可能的原因是什么。 提示:菠萝中的蛋白酶将舌头上的蛋白质水解,使舌头受到损伤。
【微思考】 有人认为酶能为化学反应提供能量,这种说法对吗? 提示:不对,酶不能为化学反应提供能量。
2.酶本质的探索历程: 将下列观点或成就与科学家一一对应(连线):
观点或成就 a.糖类变酒精必须有酵母菌细 胞死亡并裂解释放其中物质 b.少数RNA也具有生物催化 功能 c.从酵母菌细胞中提取引起发 酵的物质——酿酶
探究点二 酶的作用原理和本质 1.酶的作用原理(科学思维): 【图表情境】如图代表某化学反应在有酶催化(②线)和无酶催化(①线)的反应 曲线,思考讨论以下问题:
(1)线段ac表示_无__酶__催__化__需__要__的__活__化__能__;线段bc表示_有__酶__催__化__需__要__的__活__化__能__; 线段ab表示_酶__催__化__所__降__低__的__活__化__能__。
阅读材料思考下列问题: (1)分析酶的本质和基本组成单位: ①本质:_绝__大__多__数__是__蛋__白__质__,_少__数__是__R_N_A_。 ②基本组成单位:_氨__基__酸__和__核__糖__核__苷__酸__。
(2)据材料分析,酶具有什么作用? 提示:催化作用。 (3)萨姆纳提取出脲酶结晶,证明脲酶是蛋白质,并因此荣获诺贝尔化学奖。你能 用简单的实验帮助萨姆纳验证脲酶是蛋白质吗?(写出简单实验思路即可) 提示:用双缩脲试剂检测,用已知的蛋白质样液作对照。
第三章酶的发酵生产
CAP结合位点
DNA
P
O
Z
Y
A
+ + + + 转录
无葡萄糖，cAMP浓度高时
CAP CAP CAP CAP
CAP CAP
CAP
有葡萄糖，cAMP浓度低时
低半乳糖时
葡萄糖低 cAMP浓度高
高半乳糖时
RNA-pol
O Ｉ
无转录
O
mRNA
葡萄糖高 cAMP浓度低
Ｉ O
无转录
O
低水平转录
色氨酸操纵子——阻遏型操纵子 调节区
UUUU…… UUUU……
4
trp 密码子 前导肽
序列3、4不能形成衰减子结构 •当色氨酸浓度低时
细胞周期与酶的合成
可能的三种模式：
合成伴着生长进行，
进入静止期，合成降
低 静止期合成增加
中间类型
对数生长期合成降低，
三、酶发酵动力学
主要研究在发酵过程中细胞生长速率，产物 形成速率以及环境因素对速率的影响. 在酶的发酵生产中,研究酶发酵动力学对于了 解酶生物合成模式；发酵条件的优化控制,提 高酶产量具有重要的理论指导意义。
影响酶生物合成模式的因素主要是: mRNA和培养基中存的阻遏物：
mRNA稳定性高的，在细胞停止生长后继续合成相应的酶； mRNA稳定性差的，随着细胞生长停止而终止酶的合成；
不受阻遏物阻遏的,可随着细胞生长而开始酶的合成；
受阻遏物阻遏的,要在细胞生长一段时间或进入稳定期后解除 阻遏,才能开始酶的合成。
2.人工合成酶制剂：
蛋白质的人工合成：人 工合成胰岛素等
人工合成酶制剂受客观
条件的限制，如试剂、 设备等，另外，体外合 成，形成单体的难度大，