酶工程的研究进展

酶工程的研究进展
酶工程的研究进展

酶工程的研究进展

摘要:酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。其主要任务是通过预先设计, 经人工操作而获得大量所需的酶, 并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展, 展示酶工程在医药、化工、食品、环境保护等领域的应用进展, 并对其未来前景进行了展望。

关键词:酶工程; 分子酶工程; 应用; 进展

1.分子酶的研究进展

分子酶工程学就是采用基因工程和蛋白质工程的方法和技术, 研究酶基因的克隆和表达、酶蛋白的结构与功能的关系以及对酶进行再设计和定向加工, 以发展更优良的新酶或新功能酶。

1.1 酶分子的定向改造和进化

分子酶工程设计可以采用定点突变和体外分子定向进化两种方式对天然酶分子进行改造。体外定向进化是近几年新兴的一种蛋白质改造策略, 可以在尚不知道蛋白质的空间结构, 或者根据现有的蛋白质结构知识尚不能进行有效的定点突变时, 借鉴实验室手段在体外模拟自然进化的过程(随机突变、重组和选择), 使基因发生大量变异, 并定向选择出所需性质或功能, 从而使几百万年的自然进化过程在短期内得以实现。此目前采用体外分子定向进化的方法来改造酶蛋白的研究越来越多, 并已在短短几年内取得了令人瞩目的成就, 易错PCR 和DNA 改组就是其中2 种方法。

1.2 融合蛋白与融合酶

蛋白质的结构常常可以允许某个结构域的插入与融合。DNA 重组技术的发展与应用使不同基因或基因片段的融合可以方便地进行,融合蛋白经合适的表达系统表达后, 即可获得由不同功能蛋白拼合在一起而形成的新型多功能蛋白。目前, 融合蛋白技术已被广泛应用于多功能工程酶的构建与研究中, 并已显现出较高的理论及应用价值。随着基因组、后基因组时代的到来和重组酶生产技术的开发, 必将会有大量的、新的酶蛋白被人类发现。

1.3 酶的人工模拟

模拟酶是根据酶作用原理, 用人工方法合成的具有活性中心和催化作用的非蛋白质结构的化合物。它们一般都具高效和高适应性的特点, 在结构上比天然酶简单; 由于不含氨基酸, 其热稳定性与pH 稳定性都大大优于天然酶。目前用于构建模拟酶的模型有环糊精、冠醚、卟啉抗体酶和分子印迹等。

2.酶工程的应用进展

2.1 活性多肽的开发研究

近年来, 人们利用酶工程技术来开发功能性活性肽取得了很大的进展。生物活性肽是蛋白质中20 种天然氨基酸以不同排列组合方式构成的从二肽到复杂的线性或环形结构的不同肽类的总称, 是源于蛋白质的多功能化合物。活性肽具有多种人体代谢和生理调节功能, 易消化吸收, 有促进免疫、激素调节、抗菌、抗病毒、降血压、降血脂等作用, 且食用安全性极高。生物活性肽主要是通过化学法或酶法降解蛋白质而制得。其中,酶法降解蛋白质生产活性多肽安全性极高, 能在温和的条件下进行定位水解分裂产生特定的肽, 且水解过程易控制, 因而近几年报道的活性肽的制备方法皆为酶解法。目前已从酪蛋白、乳清蛋白、大豆蛋白、玉米蛋白、水产蛋白的酶解物中制得一系列功能各异的生物活性肽。

2.2 酶工程在医药方面的研究进展

( 1) 生产抗生素

应用酶工程可以制备6- APA[青霉素酰化酶]、7- ACA[头孢菌素酰化酶]、头孢菌素Ⅳ[头孢菌素酰化酶]、7- ADCAE[青霉素V 酰化酶]、脱乙酰头孢菌素[头孢菌素乙酸酯酶], 近年来还进行固定化产黄青霉细胞生产青霉素的研究, 合成青霉素和头孢菌素前体物的最新工艺也采用酶工程的方法。

( 2) 生产氨基酸和有机酸

生产尿酐酸、L- 酪氨酸及L- 多巴、L- 天冬氨酸、L- 苯丙氨酸、L-谷氨酸、L- 丝氨酸、L- 色氨酸、天冬酰胺、谷胱甘肽等有机酸。

( 3) 生产维生素

制造2- 酮基- L- 古龙糖酸[山梨糖脱氢酶及I- 山梨糖醛氧化酶]、肌醇[肌醇合成酶]、L- 肉毒碱EN 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。

( 4) 生产核苷酸类药物

腺嘌呤核苷酸(AMP)由产蛋白假丝酵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。A TP 和AMP 分别由氨甲酰磷酸激酶、激酶加乙酸激酶制得。

2.3 在污染治理中的应用

(1)辣根过氧化物酶

辣根过氧化物酶是酶处理废水领域中应用最多的一种酶。有过氧化氢存在时, 它能催化氧化多种有毒的芳香族化合物, 其中包括酚、苯胺、联苯胺及其相关的异构体, 反应产物是不溶于水的沉淀物。

(2)木质素过氧化物酶

木质素过氧化物酶, 也叫木质素酶, 是Phanerochaetechrysosporium 白腐真菌细胞酶系统的一部分。它可以处理很多难降解的芳香族化合物和氧化多种多环芳烃、酚类物质。

(3)漆酶

漆酶由一些真菌产生, 通过聚合反应去除有毒酚类。而且, 由于它的非选择性, 能同时减少多种酚类的含量。漆酶的去毒功能与被处理的特定物质、酶的来源及一些环境有关。

(4)氰化物酶

氰化物酶氰化物酶能把氰化物转变为氨和甲酸盐, 因此是一步反应历程。一种革兰氏阴性菌, 可产生氰化物酶, 该酶有很强的亲合力和稳定性, 且能处理的氰化物质量浓度低于0.02mg/L。

(5)蛋白酶

蛋白酶是一类水解酶, 在鱼、肉加工工业废水处理中得到了广泛应用。蛋白酶能使废水中的蛋白质水解, 得到可回收的溶液或有营养价值的饲料。

(6)微生物脂酶

脂酶应用于被污染环境的生物修复以及废物处理是一个新兴的领域。石油开采和炼制过程中产生的油泄漏, 脂加工过程中产生的含脂废物, 都可以用不同来源的脂酶进行有效处理。一项日本专利报道了直接在废水中培养亲脂微生物来处理废水。脂酶在生物修复受污染环境中获得了广泛的应用。

3.酶工程的发展前景

随着酶工程的发展, 目前已知的酶已不能满足人们的需要, 研究和开发新酶已成为酶工程发展的前沿课题。新酶的研究与开发, 除采用常用技术外, 还可借助基因组学和蛋白质组学的最新知识, 借助DNA 重排和细胞、噬菌体表面展示技术。目前最令人瞩目的新酶有核酸类酶、抗体酶和端粒酶等。酶在医药、食品、轻工、化工和环保等领域应用广泛。充分发挥酶的催化功能、扩大酶的应用范围、提高酶的应用效率是酶工程应用研究的主要目标。要实现酶的高效应用, 除了掌握酶反应动力学特性这一前提条件以外, 还必须采用新的固定化、分子修饰和非水相催化等技术。

目前酶的价格仍较高, 故它不适于处理高浓度污染物, 而适于处理低浓度、高毒性污染物。酶处理有着广阔的应用前景。酶反应副产物的特征和稳定化、反应残余物的处理、处理费用问题必须深入研究

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酶工程的研究进展及前景展望

酶工程的研究进展及前景展望 摘要:概述了21 世纪国际上酶工程研究的新进展和新趋势。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展,并对其未来前景进行了展望。简单介绍了酶工程研究的进展, 对酶工程的发展前景进行了探讨。介绍了酶工程的应用现状,并对酶工程的作用和发展做出了展望。 关键词: 酶工程; 抗体酶;酶的固定化;开发研究; 进展; Abstract:An overview of the enzyme engineering in the 21st century international research progress and new trends. This paper aims to elaborate in recent years, progress in enzyme engineering research at the molecular level, and its future prospects. Briefly introduced the progress of the study of enzyme engineering, discussed the prospects for the development of enzyme engineering. Introduced the application status of the enzyme works , and the role and development of enzyme engineering to make the outlook. Keywords:Enzyme Engineering; Antibody enzyme; Immobilization; Research and development;Progress 1 前言 跨入21 世纪,人们在20 世纪认识生命本质高度一致性的基础上,迎来了后基因组时代,将有可能从整个基因组及其全套蛋白质产物的结构- 功能机理的角度,进一步阐明生命现象的核心和本质, 并系统整合生物学的全部知识,建立起真

植酸酶在饲料中的应用及其研究进展(精)

植酸酶在饲料中的应用及其研究进展 植酸酶是一种新型的、可作为动物饲料添加剂的重要酶制剂。它对提高饲料中磷利用率,提高动物的生产性能,以及减轻高磷粪便对环境水域的磷污染有重要意义。本文综述了植酸酶在饲料中的应用现状及工业化生产方法,讨论了其进一步的研究发展方向。 植酸酶是一种水解酶,它能将植酸磷(六磷酸肌醇)降解为肌醇和无机磷酸。此酶分两类:3-植酸酶和6-植酸酶。植酸酶广泛存在于植物和微生物中。磷在植物中的主要存在形式为植酸磷,由于植酸磷不能被单胃动物直接利用,从而造成磷源浪费和形成高磷粪便污染环境。另外,植酸磷还是一种抗营养因子,它在动物胃肠道的消化吸收过程中会与多种金属离子如Zn2+、Ca2+、Cu2+、Fe2+等以及蛋白质螯合成不溶性复合物,降低了动物对这些营养物质的利用。因此,开展饲用植酸酶的研究,对提高畜禽业生产效益及降低磷对环境的污染有重要意义。1植酸酶的来源及酶学性质 早在1907年Suzuki等就在谷粮中发现了具有植酸酶活性的磷酸酶。第一个纯化的植酸来源于麸皮,研究发现它虽具有植酸酶活性,但植酸并不是它特异性底物。来源于植物的植酸酶均属于6-植酸酶,最适pH范围在5.0~7.5,在单胃动物酸性的胃环境中不起作用。60年代末植酸酶的研究转向最适pH为酸性、酶含量较高的微生物来源的植酸酶。 许多微生物都能产生植酸酶,尤其在曲霉属中。1968年Shien等从68个土样中对2000个菌株进行考察发现,在所用的22株黑霉菌中有21株能产生植酸酶。第一个被分离纯化的植酸酶来源于Aspergillus terreus NO.9A-1,它的最适pH为 4.5,最适反应温度为70℃,此酶在pH1.2~9.0均能稳定维持活性。从此以后,陆续从十几种微生物中分离得到植酸酶,其中来源于A.ficcum NR-RL3135(A.niger var.awamori)的植酸酶phyA具有较好的耐热性,在酸性的条件下有较高酶活性,被认为是目前最具应用前景的饲用植酸梅,其酶学性质的研究也较为深入。 植酸酶phyA属于3-植酸酶,是一种糖基化蛋白,表观分子量为85KD。它的最适pH为2.5和5.5,最适反应温度为55℃。在37℃、pH2.5的条件下,以植酸为底物的Km值为50mmol,Ca2+、Fe2+对酶活性无影响,Mn2+、Co2+有激活作用,能使酶活性分别提高30%和13%。Cu2+、Zn2+、Fe2+、Cu+对酶活性有抑制作用,其中前两种为非竞争性抑制,后两种为竞争性抑制。对酸性磷酸酶有抑制作用的抑制剂如L(+)-酒石酸对它却没有抑制作用。它是目前发现的比活性最高的植酸酶之一,它降解植酸磷形成的终产物是单磷酸肌醇和无机正磷酸。 2植酸酶在饲料中的应用效果

酶工程发展概况及应用前景

酶工程发展概况及应用前景 【摘要】酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。其主要任务是通过预先设计,经人工操作而获得大量所需的酶,并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展,展示酶工程在医药、农业、食品、环境保护等领域的应用进展,并对其未来前景进行了展望。 【关键词】酶工程;概况;应用;前景 酶工程,从定义上来说,是酶制剂在工业上的大规模应用,主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。简而言之,酶工程就是将酶或者微生物细胞,动植物细胞,细胞器等在一定的生物反应装置中,利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶的反应器等方面内容。 酶工程的前景 酶因其反应的专一性,高效性和温和性的特点,已和生物工程,信息科学和材料科学构成了当今的三大前沿科学。而作为生物工程的重要组成部分,将在未来的发展中,在世界科技和经济发展中起着主导和支柱作用。而工业用酶日益广泛地应用于化学,医药,纺织,农业,日化,食品,能源,化妆品以及环保等行业。据报道,到2003年,欧洲工业用酶的市场增加至9亿美元,年增长率达百分之十;而2000年的中国,酶制剂总产量达272吨,同比增长8.8%,可谓发展迅速,前景十分广阔。 酶工程的发展 酶工程的发展,是一部科学的成长史。在二次世界大战后,酶工程发展成为新的工业领域—酶工程工业。酶工程的发展历史从那时算起, 至今已经三十多个年头了。六十年代以后, 由于固定化酶、固定化细胞及固定化活细胞的崛起, 使酶制剂的应用技术面貌一新。七十年代以后,伴随着第二代酶——固定化酶及其相关技术的产生,酶工程才算真正登上了历史舞台。固定化酶正日益成为工业生产的主力军,在化工医药、轻工食品、环境保护等领域发挥着巨大的作用。几十年来酶制剂的品种和应用不断扩大。不仅如此,还产生了威力更大的第三代酶,它是包括辅助因子再生系统在内的固定化多酶系统,它正在成为酶工程应用的主角。近年来, 国际上酶工程技术发展迅速, 硕果累累,主要有基因工程、蛋白质工程、人工合成酶、模拟酶、核酸酶、抗体酶、酶的定向固定化技术、酶化学技术、非水酶学、糖生物学、糖基转移酶、极端环境微生物和不可培养微生物的新品种等。 酶工程的应用 酶工程的发展日新月异,现举几个例子更加形象地说明酶工程地应用: 酶工程在污染处理中的作用:可利用过氧化物酶和聚酚氧化酶处理含酚废水和造纸废水,如辣根过氧化物酶,木质素过氧化物酶,植物来源的过氧化物酶;酪氨酸酶,漆酶等;可利用氰化物酶和氰化物水合酶处理含氰废水;利用蛋白酶,淀粉酶处理食品加工废水;并且,可以通过设计复合代谢途径,拓宽氧化酶的专一性等基因工程的运用,提高微生物的降解速率;拓宽底物的专一性;维持低浓度下的代谢活性;改善有机污染物降解过程中的生物催化稳定性等。酶在废物处理及资源化过程中正在发挥重要作用, 利用基因工程和蛋白质工程扩展酶的代谢途经, 是治理难降解有毒污染物的重要方法。

溶菌酶的研究及应用简介

溶菌酶的研究及应用简介 摘要溶菌酶(lysozyme)是一种专门作用于微生物细胞壁的水解酶,又称胞壁质酶(muramidase)。人们对溶菌酶的研究始于20 世纪初,英国细菌学家Fleming在发现青霉素的前6年(1922年)发现人的唾液、眼泪中存在能溶解细菌细胞壁的酶,因其具有溶菌作用,故命名为溶菌酶,其中鸡蛋溶菌酶的研究和应用已相当深入和广泛[1]。通过对它的结构、性质、来源的研究;溶菌酶已广泛的应用于医药、生物工程和食品工业等多个方面。 关键词溶菌酶;结构;应用;研究进展 溶菌酶(Lysozymc EC3.2.1.17)又名胞壁质酶(muramidase)、乙酞胞壁酸聚糖水解酶(N-acctylmuramide glyca-nohydrolase),广泛地分布于自然界[2]。在病毒(如噬菌体T4)、细菌(如枯草杆菌)、植物(如番木瓜)、动物(如鼠、狗)及人体都含有。人体多数组织器官含有一定浓度的溶菌酶。但以脾、肾含量较高。在鼻及支气管分泌液、泪液、脑脊液、唾液、乳汁及血液中均含有一定量的溶菌酶。此酶自被发现以来,经科学家们不断地研究,使得它在酶学及临床医学中均占有一定的重要位置,也将其应用于医疗、食品、畜牧及生物工程中。 1 溶菌酶的发现 1907年Nicollc[2]猜测芽胞杆菌(Bacillus)及枯草杆菌中含有溶解细菌的酶。1909年https://www.360docs.net/doc/b66169569.html,schtchenko[3]第一个报道了鸡蛋清含有溶解细菌的酶。1922年Alexander Fleming[2]发现鼻粘液里有一种能溶解微球菌(micrococcus

lysodeikticus)及其他细菌的酶,他把这种酶命名为溶菌酶(lysozyme)。经过仔细的观察和研究,他发现此酶广泛地存在于生物组织及机体的某些分泌物中。之后Robert及Wolff 也从鸡蛋清里提取出溶菌酶。1937~1946年间Abraham[3],Robinson, Alderson及Fevold等人通过实验从而分别获得了溶菌酶的结晶。 2 溶菌酶的理化性质、空间结构 2.1溶菌酶的理化性质 溶菌酶由129个氨基酸构成的单纯碱性球蛋白,在酸性环境下,溶菌酶对热的稳定性很强。当pH值为1.2~11.3围剧烈变化时,但其结构几乎维持不变。当pH值为4~7,96℃热处理15 min仍能保持87%的酶活性;当pH值为3 时能耐100℃加热处理45min;但碱很容易破坏酶活性,当处于碱性pH 值围时,溶菌酶的热稳定性就很差[4]。在干燥条件下,溶菌酶可以长期在室温存放,其纯品为白色或微黄色。黄色的结晶体或无定形粉末,无臭,味甜。易溶于水,易遭碱破坏,不溶于丙酮和乙醚。其分子结构如下: 2.2 空间结构 溶菌酶是第一个结构弄清楚的酶,在很长一段时间中,其中有许多蛋白晶体研究及蛋白质结构与功能关系研究。这些进展都是利用溶菌酶获得的溶菌酶一直

固定化酶载体材料的最新研究进展

万方数据

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固定化酶载体材料的最新研究进展 作者:袁定重, 张秋禹, 侯振宇, 李丹, 张军平, 张和鹏, YUAN Dingzhong, ZHANG Qiuyu , HOU Zhenyu, LI Dan, ZHANG Heping, ZHANG Junping 作者单位:西北工业大学理学院应用化学系,西安,710072 刊名: 材料导报 英文刊名:MATERIALS REVIEW 年,卷(期):2006,20(1) 被引用次数:10次 参考文献(28条) 1.李伟.孙建中.周其云适于酶包埋的高分子载体材料研究进展[期刊论文]-功能高分子学报 2001(03) 2.Wilhelm Tischer.Frank Wedekind Immobilized enzyme:methods and applicatons 1999 3.Barbara.Krajewska Application of chitin-and chitosanbased materials for enzyme immobilizations:a review[外文期刊] 2004 4.Bullockc Immobilized enzymes 1995 5.Chaplin M F.Bucke C Enzyme technology 1990 6.Wiseman A Designer enzyme and cell applications in industry and in environment monitoring 1993 7.Pskin A K Therapeutic potential of immobilized enzymes 1993 8.Paul W.Sharma C P Chitosan,a drug carrier for the 21st century:a review 2000 9.安小宁.苏致兴高磁性壳聚糖微粒的制备与应用[期刊论文]-兰州大学学报(自然科学版) 2001(02) 10.Chiou Shaohua Immobilization of candida rugosa lipase on chitosan with activation of the hydroxgl groups 2004(02) 11.王斌.谢苗.曾竞华磁性壳聚糖微球固定化褐藻酸酶的研究学[期刊论文]-中国水产科学 2004(03) 12.袁春桃.蒋先明壳聚糖-g-丙烯腈固定化木瓜蛋白酶的研究[期刊论文]-应用化学 2002(09) 13.Prashanth S J.Mulimani V H Soymilk oligosaccharide hydrolysis by Aspergillus oryzae galactosidase immobilized in calcium alginate[外文期刊] 2005(3-4) 14.Patel S Stabilization of a haloophilic α-amlyase by callium alginate immobilization 1996(02) 15.Ding Liang.Yao Zihua Synthesis of macroporous polmer carrier and immobilization of papain 2003(06) 16.Li Songjun Use of chemically modified PMMA microspheres for enzyme immobilization 2004(1-3) 17.Cao Linqiu Immobilized enzyme:scence or art? 2005 18.薛屏.卢冠忠.郭杨龙青霉素酰化酶在含铁MCM-41介孔分子筛上的固定化研究[期刊论文]-化学通报(印刷版) 2003(10) 19.Han Yongjin.Jordan T Watson.Galen D Catalytic activity of mesoporous silicate-immobilized chloroperoxidase[外文期刊] 2002 20.Zhang Xin.Guan Ren feng.Wu Dan qi Enzyme immobilization on amino-fuctionalized mesostructrued cellular foam surfaces,characterization and catalytic properties[外文期刊] 2005 21.谢钢.张秋禹.李铁虎磁性高分子微球[期刊论文]-高分子通报 2001(0q) 22.邱广明.孙宗华磁性高分子微球共价结合中性蛋白酶 1995(03) 23.Han Lei.Wang Wei The preparation and catalytically active characterization of papain immobilized

植酸酶活性测定方法的研究进展

中国饲料2010年第20期 植酸酶广泛存在于动物、植物和微生物中,能将植酸分解为肌醇和无机磷的一类磷酸单脂水解酶。文章介绍了植酸酶活性的测定方法,除了以前的传统方法外,近10多年植酸酶活性检测出现了许多新的方法,如近红外光谱法、琼脂平板法、酶联免疫吸附法、生物传感器法、高效液相色谱法等,这些新方法为植酸酶活性测定开辟了新的检测途径。 1植酸酶活性测定方法的发展及意义 1.1植酸酶活性测定方法的发展植酸酶发现至今已经有100余年,植酸酶的研究已经取得了丰硕的成果。回顾植酸酶活性的测定方法:1925年Fiske-SubbaRow法,即钼黄法,因由Fiske和SubbaRow两人发现,所以早期钼黄法也叫Fiske-SubbaRow法;1943年Holman等发现了硫酸亚铁-钼蓝法,曾在国外许多国家发展为植酸酶测定的标准方法,至今还在许多研究中采用(Fu等,2008;Huang等,2008);1981年Heinonen和Lahti 建立了丙酮-磷钼酸铵法。植酸酶活性的测定方法除了这些传统的方法外,近10多年来随着科学技术和检测手段的提高,植酸酶活性分析检测及标准化方面出现了许多新的方法,并颁布了新的标准,如近红外光谱法(NIR)、琼脂平板法、酶联免疫吸附法(ELISA)、生物传感器法、反相高效液相色谱法(RP-HPLC)等。 1.2植酸酶活性测定意义植酸酶没有特定光吸收波和鉴定试剂,所以植酸酶的分析和活性测定比较困难(Lasztity等,1990)。动、植物植酸酶的提取、分离纯化,微生物植酸酶菌株的筛选,基因工程植酸酶表达产物等研究中都需要测定植酸酶活性。随着植酸酶在饲料中的广泛应用,饲料管理部门、饲料质检机构、科研部门以及生产企业均面临植酸酶定量测定的工作。目前存在着植酸酶酶活单位混乱、检测手段落后,测定结果误差大等一些问题,所以规范植酸酶酶活性定义和检测方法势在必行。 植酸酶活性的定义方法主要有以下几种:(1)酶活定义为每分钟从一定浓度的植酸钠溶液中释放1μmol的无机磷为一个酶活单位。(2)酶活定义为每分钟从一定浓度的植酸钠溶液中释放1 nmol的无机磷为一个酶活单位。(3)酶活定义为每秒钟从一定浓度的植酸钠溶液中释放1nmol 的无机磷为一个酶活单位。(4)酶活定义为每小时从一定浓度的植酸钠溶液中释放1mg的无机磷为一个酶活单位。这四种定义中第一种的酶活单位最大,国外采用此种单位较多,我们称之为国际单位;第二种酶活单位是第一种的1000倍;第三种为第一种酶活单位的17倍;第四种与第一种酶活单位大小相近。 目前,植酸酶活性单位大多用FTU(fytase u-nit)表示。植酸酶样品在植酸钠浓度为5.0mmol/L、温度37℃、pH值5.50的条件下,每分钟从植酸钠中释放1μmol无机磷,即为一个植酸酶活性单位,以U表示。1994年该标准被AOAC(美国公定 植酸酶活性测定方法的研究进展 陕西理工学院陈琛 [摘要]本文综述了植酸酶的分析测定方法,包括传统的分光光度法及近年来新发展起来的近红外光谱法、琼脂平板法、酶联免疫吸附法、生物传感器法、反相高效液相色谱法等。 [关键词]植酸酶;测定方法;活性 [中图分类号]S816.17[文献标识码]A[文章编号]1004-3314(2010)20-0016-03 [Abstract]This article gave a review on determination methods of phytase activity.These methods include traditional spectrophotometry,near infrared spectroscopy,enzyme-linked immunosorbent assay,agar plate assay,biosensor method re-versed-phase high performance liquid chromatography. [Key words]phytase;method for determining enzyme activity;activity 16

固定化酶的研究进展

固定化酶的研究进展 固定化酶是20世纪60年代发展起来的一项新技术。最初主要是将水溶性酶与不溶性体结合起来,成为不溶于水的酶衍生物,所以曾叫过“水不溶酶”和“固相酶”。但是,后来发现,也可以将酶包埋在凝胶内或置于超滤装置中,高分子底物与酶在超滤膜一边,而反应产物可以透过膜逸出。在这种情况下,酶本身仍是可溶的,只不过被固定在一个有限的空间内不能再自由流动。因此,用水不溶酶或固相酶的名称就不再恰当。在1971年第一届国际酶工程会议上,正式建议采用“固定化酶”的名称[1]。 一固定化酶的发展历程[1] 酶参与体内各种代谢反应,而且反应后其数量和性质不发生变换。作为一种生物催化剂,酶可以在常温常压等温和条件下高效地催化反应,一些难以进行的化学反应在酶的催化作用下也可顺利地进行反应,而且反应底物专一性强、副反应少等优点大大促进了人们对酶的应用和酶技术的研究。近年来,酶被人们广泛应用于食品生产与检测、生物传感器、医药工程、环保技术、生物技术等领域。 1916年美国科学家NELSON和GRIFFIN最先发现了酶的固定化现象;直到20世纪50年代,酶固定化技术的研究才真正有效地开展;1953年,德国科学家GRUB-HOFER 和SCHLEITH首先将聚氨基苯乙烯树脂重氮化,然后将淀粉酶、胃蛋白酶、羧肽酶和核糖核酸酶等与上述载体结合制备固定化酶;到20世纪60年代,固定化技术迅速发展;1969年日本千畑一郎利用固定化氨基酰胺酶从DL-氨基酸生产L-氨基酸,是世界上固定化酶大规模应用的首例;在1971年的第一届国际酶工程会议上,正式建议使用固定化酶(mimobilizedenzyme)这个名称。我国的固定化酶研究开始于1970年,首先是中国科学院微生物所和上海生化所的酶学工作者同时开始了固定化酶的研究工作 二固定化酶的特点[2] [3] 固定化酶具有许多优点:极易将固定化酶与底物、产物分开;可以在较长时间内进行分批反应和装柱连续反应;在大多数情况下,可以提高酶的稳定性;酶反应过程能够加以严格控制;产物溶液中没有酶的残留,简化了提取工艺;较水溶性酶更适合于多酶反应;可以增加产物的收率,提高产物的质量;酶的使用效率提高,成本降低。但是,固定化酶也有其不足之处,如固定化时,酶活力有损失;增加了固定化的成本,工厂开始投资大;只能用于水溶性底物,而且较适用于小分子。 三固定化酶固定化方法[3] [4] 由于所固定的酶或细胞的不同,或者固定的目的及固定用的载体的不同,使固定化方法大相径庭。根据固定的一般机理,可将之分为如下几种方法。酶的固定化方法有:

酶固定化技术研究进展

酶固定化技术研究进展 选题说明 酶作为一种生物催化剂,具有高催化效率,高选择性,催化反应条件温和,清洁无污染等特点,其卓越的催化效能,令普通无机催化剂难以望其项背,因此酶的工业化使用一直是广受社会关注的课题,但天然酶稳定性差、易失活、不能重复使用,并且反应后混入产品,纯化困难,使其难以在工业中更为广泛的应用。此外,分离和提纯酶以及其一次性使用也大大增加了其作为催化剂的成本,严重限制了酶的工业推广。在此条件下,固定化酶的概念和技术得以提出和发展,并成为近些年酶工程研究的重点。酶的固定化,是用固体材料将酶束缚或限制于一定区域内,仍能进行其特有的催化反应,并可回收及重复使用的一类技术。通过固定化,可以解决天然酶的局限性,实现酶的广泛运用。 基于对于酶的工业化使用和固定化酶的兴趣,我通过互联网和数据库信息检索的方式对酶的固定化技术发展状况进行了初步探索,并对目前的研究成果进行了简要的概括。希望能使大家对这一领域有所认识。 检索过程说明 1,检索工具和数据库 1.1,百度搜索引擎 1.2,Google搜索引擎 1.3,中国期刊全文数据库 1.4,万方数据系统 1.5,重庆维普中文科技期刊数据库 2,检索过程简述

首先,我选择了使用百度和Google搜索引擎进行关键词检索,都得到了浩繁的搜索结果,所的信息主要是百科简介和企业广告信息,介绍较为浅显陈旧,可利用性较差,但可以用于简单的信息了解,在搜素过程中,尝试使用了布尔检索规则如“固定化酶and应用”、高级检索和结果中检索的检索方式,以减小数据量。也尝试了Google学术搜索,得到了很多有用信息。运用维普中文科技期刊数据库搜素“题名或关键词”为“固定化酶”的相关资料得到655条,搜素“题名或关键词”为“固定化酶应用”的相关资料得到72条,检索关键词搜素“题名或关键词”为“固定化酶研究”的相关资料得到4条. 万方数据系统搜索主题词"固定化酶",得到相关资料1024条,搜索“固定化酶技术应用”得到相关资料23条.。中国期刊全文数据库中检索“固定化酶技术”得到相关资料2604条,搜索“固定化酶技术应用”得到相关资料742条 关键词 酶固定化载体制备研究应用 酶固定化技术研究进展 提要: 固定化酶有许多优点,尤其是稳定性和可重复使用性使其在许多领域得到广泛应用。固定化酶技术是一门交叉学科技术。目前已得到长足的发展。本文重点介绍了固定化酶制备的传统方法和近些年出现的一些新方法,同时对酶在一些性能优良的栽体上的固定进行了综述。 正文: 一,传统的酶固定化方法

植酸酶在水产饲料中的研究进展样本

植酸酶在水产饲料中的研究进展 摘要文章从植酸酶的酶学性质、影响因素、对鱼类的营养及能量代谢等方面探讨其在水产饲料中的研究进展, 并从国内外研究例证中初步分析了植酸酶提高饲料中磷利用率以及降低水体污染的作用, 并为植酸酶制剂在渔用配合饲料中的应用提供参考。 关键词植酸; 植酸酶; 磷 磷是水产动物必须的矿物元素之一, 饲粮磷缺乏 或不足会显著影响水产动物体内的生理生化反应, 进 而阻碍水产动物的生长、骨骼发育和繁殖等活动。然 而, 在植物性饲料中, 磷主要以植酸及其盐的形式存 在, 占植物总磷量的 60%~80%, 植酸具有极强的螯合 能力, 能够与钙、镁、钾、锌、铜、锰等物质形成不溶性 的盐类。同时, 植酸还能够络合蛋白质, 抑制消化酶如 胰蛋白酶、胃蛋白酶和α-淀粉酶的活性。单胃动物 ( 如鱼类) 缺乏分解植酸及其盐的植酸酶, 植酸磷基本 上不能被单胃动物所利用, 因此水产动物饲料中需要 添加无机磷酸盐来满足水产动物对磷的需要。可是, 磷元素价格昂贵, 添加无机磷无疑提高饲料成本, 而 未被消化利用的植酸磷排出, 在一定程度上又造成了 磷资源的浪费而且污染了水体养殖环境。解决饲料污 染的有效途径之一是在饲料中添加植酸酶, 分解植酸 磷及其络合物, 提高植物性饲料中磷的利用率, 从而 减少无机磷在配合饲料中的添加量。 1 植酸酶的理化特性 Suzuki 等( 1907) 最早发现植酸酶 , 其一般是指催

化植酸及植酸盐水解成肌醇与磷酸( 盐) 的一类酶的 总称, 按照国际生物化学和生物分子联合委员会的命 名, 植酸酶能够分为两种: 一种是肌醇六磷酸-3-磷酸 酯酶( EC3.1.3.8) , 另一种是肌醇六磷酸-6-磷酸酯酶 ( EC3.1.3.26) 。 植酸酶是一种新型的饲料添加剂, 研究表明, 将 植酸酶添加到植物性饲料中, 释放植酸中的磷, 不但 能提高水产动物对磷的吸收利用率, 而且能够降解植 酸盐蛋白质络和物, 减少植酸盐对微量元素的螯合, 提高动物对植物蛋白的利用率以及植物饲料的营养 价值, 并减少其粪便中磷的含量。 2 植酸酶的作用机理 植酸酶能够将植酸分子上的磷酸基团逐个切下, 形成中间产物 IP5、 IP4、 IP3、 IP2、 IP, 终产物为肌醇和磷酸。不同来源植酸酶作用机理有所不同。微生物产 的 3-植酸酶作用于植酸时, 首先从植酸的第 3 碳位 点开始水解酯键而释放出无机磷, 然后再依次释放出 其它碳位点的磷, 最终酯解整个植酸分子, 此酶需要 2 价镁离子(Mg 2+ )参与催化过程。来源于植物的 6-植 酸酶, 它首先在植酸的第 6 碳位点开始催化而释放出 无机磷。 1 g 植酸完全分解理论上可释放出无机磷 281.6 mg。大多数微生物来源的植酸酶的作用机理如 下( 见图1) 。 P P

浅谈溶菌酶的研究进展

期 引言 英国细菌学家弗莱明最早在人体的唾 液、眼泪等分泌物中发现了溶菌酶,因为它 能溶解细菌,故称为溶菌酶,它的作用机制 是破坏细菌细胞壁肽聚糖层的N-乙酰胞 壁酸和N-乙酰氨基葡糖之间的β-1,4 糖苷键,使细胞壁破裂,使细菌溶解。溶菌 酶作为安全的抑菌剂已被应用于食品加 工、疾病治疗等方面,需求量大,所以利用 生物技术大量生产迫在眉睫。此外,关于 “淀粉样纤维”形成基于溶菌酶的研究较为 热门,因此本文将从这两方面进行叙述。 1溶菌酶的结构及其与病理学相关 的研究 溶菌酶是蛋白质,具有高级结构,依靠 疏水作用、氢键等次级键折叠形成一定的 构象,发挥特殊功能。目前,人类最了解的 溶菌酶是鸡蛋清溶菌酶(HEWL),它包含一 条肽链,129个氨基酸。4对半胱氨酸残基 间形成4个二硫键,具有大量的α螺旋结 构。HEWL在体外一定条件的诱导下可以 形成“淀粉样纤维”,研究人员发现PH值较 低时,蛋白质逐渐去折叠,随着去折叠蛋白 质浓度的增大,蛋白质之间的疏水作用加 大,逐渐出现“淀粉样纤维”,具有成核效 应。另外在蛋白质变性剂的存在下,溶菌酶 的二级结构发生变化,可能出现“淀粉样纤 维”,但是不同浓度的变性剂对“淀粉样纤 维”的作用也不同,研究还有待深入。陕西 理工大学白瑜博士利用溶菌酶与朊蛋白结 构上的相似性来研究淀粉样纤维的形成机 制,为神经退行性疾病的研究带来福音[1]。 溶菌酶是一种小分子碱性蛋白,材料 易取,一直被作为一种模型体系,用于研究 蛋白质的空间构象、酶动力学及其与分子 进化、分子免疫间的关系。为优化食品加工 过程、提高食品质量提供理论指导,并为神 经系统等疾病建立了相关蛋白质模型。 目前有研究人员利用溶菌酶为模型 研究盐浓度对蛋白质聚集的影响,对人类 疾病的研究具有重要意义。 2基因工程载体表达溶菌酶的新进展 溶菌酶的用处广泛,但直接从生物体 内提纯效率低,所以其基因的重组和表达 也成为研究热点。鸡溶菌酶的外显子及内 含子序列已经确定,人的溶菌酶基因也逐 渐被解析清楚,为重组表达载体的构建和 优化提供契机。溶菌酶的外源表达包括原 核表达和真核表达,王赞等人通过PCR获 得美洲大鲵i型溶菌酶的基因,并通过构建 原核表达栽体pET28a-pal,诱导表达了美 洲大鲵i型溶菌酶pal蛋白,并通过West- ern-blot和ELISA进行了验证,出现了特异 性条带和免疫反应[2]。李云龙等通过人工合 成奶牛LYZ基因的CDS序列,由于序列较 短,合成片段容易,且保真度较高,所以避 免了RT-PCR中可能会出现的问题,构建 重组表达载体pET32T,PCR克隆筛选出了 阳性菌株,并利用酶切验证成功地构建了 表达载体,SDS-PAGE实验分析重组蛋白 证明已成功实现了溶菌酶大肠杆菌的原核 表达。重组蛋白的表达形式以包涵体的形 式存在,避免了对大肠杆菌的毒性[3]。 考虑到原核表达系统缺少了翻译后修 饰等过程,重组蛋白表达形式为包涵体,其 变性和复性的过程较麻烦,且容易影响蛋 白质的功能,所以目前多使用真核表达系 统,溶菌酶的真核表达体系局限于酵母表 达系统,付世新等人做了牛乳溶菌酶在毕 赤酵母表达方面的分析,他实验已经涉及 了对溶菌酶的基因进行密码子优化,并且 他们进行了牛乳溶菌酶对乳房致病菌的抑 菌分析,实验证明重组牛乳溶菌酶对这些 致病菌均具有抑制作用[4]。宋增健等人利用 NCY-2型毕赤酵母发酵生产溶菌酶,以价 格低廉、营养丰富且稳定性好的麦芽汁为 发酵液,通过探究发酵温度,外加氮源以及 甲醇的添加方式等优化了毕赤酵母的发酵 条件,以期为溶菌酶的工业化生产做出贡 献[5]。黄鹏等人在前人的基础上又做了改 进,他们通过组成型启动子甘油醛三磷酸 脱氢酶(GAP)来代替诱导型醇氧化酶启动 子,获得了高纯度和高活性的rh LysG2,避 免了使用甲醇,因此可以避免碳源间的相 互转化,提高了产量和效率,其中rhLysG2 的酶学性质与普通的C型溶菌酶不同,弥 补了在高渗条件下不能发挥作用的缺陷, 其开发为新型抗耐药菌药物奠定了基础[5]。 根据表达载体的密码子偏好性,以密 码子优化的方法来加强转基因动物的外源 基因表达是新的研究热点。考虑到蛋白质 分泌的“信号假说”,信号肽的翻译和切除 对蛋白的表达也有影响,已有科研人员通 过对信号肽和人溶菌酶基因的整体优化, 在溶菌酶基因的分泌量方面也有所提升。 3结果与展望 溶菌酶是一种结构清楚、化学性质稳 定、来源广泛的酶,已成为一种模式蛋白用 于研究生理条件的变化对于蛋白质结构功 能的影响,并逐渐应用于人类疾病的研究 上。基于基因工程的溶菌酶的生产目前已 有很多报道,通过将强启动子或者增强子 等调控原件与溶菌酶重组,构建新的表达 载体,或利用乳腺等生物反应器的方法来 扩大溶菌酶的生产有待进一步深入研究。 参考文献: [1]本刊编辑部.蛋清溶菌酶作为朊蛋 白错误折叠和淀粉样纤维形成机制的蛋 白模型研究[J].陕 [2]王赟等.美洲大蠊i型溶菌酶的原 核表达及多克隆抗体制备[J].生物技术通 报,2016,32(01):138~143. [3]李云龙等.奶牛溶菌酶基因的构建、 表达及活性研究[J].家畜生态学报,2018,39. [4]付世新等.牛乳溶菌酶在毕赤酵母 中的分泌表达及活性分析[J].中国预防兽 医学报,2010,32(06):428~431+454. [5]宋增健等.基因重组毕赤酵母产蛋 清溶菌酶发酵工艺及表达条件的优化[J].中 国酿造,2018,37(10):20~24. [6]黄鹏等.利用GAP启动子在毕赤 酵母中组成型表达人鹅型溶菌酶2[J].中 国生物工程杂志,2018,38(10):55~63. 浅谈溶菌酶的研究进展 河南师范大学生命科学学院王佳雯 摘要:溶菌酶作为一种天然的抗菌剂,广泛存在于人及哺乳动物等的多种组织器官中,良好的杀菌作用使其成为医疗、食品保鲜界的宠儿,应用广泛,为了高效表达溶菌酶,有关利用基因工程技术构建其基因表达载体的研究较多;鸡卵清溶菌酶的结构研究较为清晰,所以目前将其作为一种模式蛋白研究蛋白质的变性、聚集等特性上的报道较多,具有病理学上的意义。 关键词:溶菌酶;淀粉样纤维;原核表达;真核表达 HEBEINONGJI 62 2019年第8

最新固定化酶制备及应用的研究进展

固定化酶制备及应用的研究进展

固定化酶制备及应用的研究进展摘要:本文主要从分析酶单独应用中的不足、酶的固定化载体、固定化方法等方面介绍了固定化酶制备中的研究进展情况,并且从医药、食品、环保、化学工业、能源等方面其在其中的新应用出发,对固定化酶在新领域中的应用作了综述,给固定化酶研究的发展前景进行了展望,并且指出了今后酶固定化研究的主要方向是多酶的固定化及制备高活性、高负载、高稳定性的固定化酶。 关键字:酶;酶的固定化;载体;酶固定化应用领域 酶是重要的生物催化剂,具有专一性强、催化效率高、无污染、反应条件温和等特点,在制药、食品、环保、酿造、能源等领域都得到了广泛的应用。但在实际应用中,酶也存在许多不足,如大多数的酶在高温、强酸、强碱和重金属离子等外界因素影响下,都容易变性失活,不够稳定;与底物和产物混在一起,反应结束后,即使酶仍有很高的活力,也难于回收利用,这种一次性使用酶的方式,不仅使生产成本提高,而且难于连续化生产;并且分离纯化困难,也会导致生产成本的提高等。固定化酶(immobilized enzyme)这个术语是在1971 年酶工程会议上被推荐使用的。随着固定化技术的发展,出现固定化菌体。1973年,日本首次在工业上应用固定化大肠杆菌菌体中的天门冬氨酸酶,由反丁烯二酸连续生产L-天门冬氨酸。固定化酶技术为这些问题的解决提供了有效的手段,从而成为酶工程领域中最为活跃的研究方向之一。本文将从酶生

物催化剂固定化载体、固定化方法和技术及固定化酶的应用等几个方面出发,归纳和综述这些方面近年来的研究进展。 1酶固定化的传统方法 关键在于选择适当的固定化方法和必要的载体以及稳定性研究、改进。 1.1 吸附法 吸附法是利用物理吸附法,将酶固定在纤维素、琼脂糖等多糖类或多孔玻璃、离子交换树脂等载体上的固定方式。显著特点是:工艺简便及条件温和,包括无机、有机高分子材料,吸附过程可同时达到纯化和固定化;酶失活后可重新活化,载体也可再生。但要求载体的比表面积要求较大,有活泼的表面。 1.2包埋法 包埋固定化法是把酶固定聚合物材料的格子结构或微囊结构等多空载体中,而底物仍能渗入格子或微囊内与酶相接触。这个方法比较简便,酶分子仅仅是被包埋起来,生物活性被破坏的程度低,但此法对大分子底物不适用。 1)网格型 将酶或包埋在凝胶细微网格中,制成一定形状的固定化酶,称为网格型包埋法。也称为凝胶包埋法。 2)微囊型 把酶包埋在由高分子聚合物制成的小球内,制成固定化酶。由于形成的酶小球直径一般只有几微米至几百微米,所以也称为微囊化法。

酶工程的发展

酶工程的发展 酶工程,从定义上来说,是酶制剂在工业上的大规模应用,主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。简而言之,酶工程就是将酶或者微生物细胞,动植物细胞,细胞器等在一定的生物反应装置中,利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备,酶的固定化,酶的修饰与改造及酶的反应器等方面内容。 酶工程的前景 酶因其反应的专一性,高效性和温和性的特点,已和生物工程,信息科学和材料科学构成了当今的三大前沿科学。而作为生物工程的重要组成部分,将在未来的发展中,在世界科技和经济发展中起着主导和支柱作用。而工业用酶日益广泛地应用于化学,医药,纺织,农业,日化,食品,能源,化妆品以及环保等行业。据报道,到2003年,欧洲工业用酶的市场增加至9亿美元,年增长率达百分之十;而2000年的中国,酶制剂总产量达272吨,同比增长8.8%,可谓发展迅速,前景十分广阔。 酶工程的发展 酶工程的发展,是一部科学的成长史。在二次世界大战后,酶工程发展成为新的工业领域—酶工程工业。酶工程的发展历史从那时算起, 至今已经三十多个年头了。六十年代以后, 由于固定化酶、固定化细胞及固定化活细胞的崛起, 使酶制剂的应用技术面貌一新。七十年代以后,伴随着第二代酶——固定化酶及其相关技术的产生,酶工程才算真正登上了历史舞台。固定化酶正日益成为工业生产的主力军,在化工医药、轻工食品、环境保护等领域发挥着巨大的作用。几十年来酶制剂的品种和应用不断扩大。不仅如此,还产生了威力更大的第三代酶,它是包括辅助因子再生系统在内的固定化多酶系统,它正在成为酶工程应用的主角。近年来, 国际上酶工程技术发展迅速, 硕果累累,主要有基因工程、蛋白质工程、

综述—试论述噬菌体溶菌机制的研究进展

试论述噬菌体溶菌机制的研究进展 姓名:caohaichuan 学号:专业:微生物学 摘要:噬菌体(bacteriophage,简称phage)主要通过抑制宿主细胞细胞壁的合成导致宿主菌溶解及通过溶解酶作用破坏宿主细胞壁,以大肠杆菌单链RNA噬菌体Qβ,真菌线状单链DNA(ssDNA)微小病毒φX174噬菌体和单链DNA噬菌体MS2及大肠杆菌λ噬菌体为例,分别论述噬菌体的两种溶菌机制。λ噬菌体S和R基因分别编码穿孔素(holin)和内溶素(endolysin),形成穿孔素-内溶素(holin-endolysin)系统达到溶解宿主菌的目的。进一步揭示该系统溶解基因的协调作用及相关基因的调控机制。 关键词:噬菌体;溶解酶;细胞壁;穿孔素;内溶素 噬菌体是感染细菌、真菌、放线菌或螺旋体等微生物的病毒的总称,因部分能引起宿主菌裂解,故称为噬菌体。它在宿主菌内可高效复制,迅速地形成数百个子代噬菌体颗粒,每一个子代颗粒具备相同的侵袭、繁殖能力,重复4个感染周期后,一个噬菌体颗粒可杀灭数10 亿个细菌,这是噬菌体极具特色的一种生物学特性。其溶菌机制主要包括两个方面,一个是通过抑制宿主细胞细胞壁的合成导致宿主菌溶解;另外一个方面是通过溶解酶作用导致宿主细胞壁的破坏。这两个方面都能够有效的进行破坏宿主菌细胞壁的合成,从而达到溶菌的目的。基于噬菌体溶菌机制,在治疗细菌感染、消毒以及反生物武器等领域具有良好应用前景,本文从以下几个方面综述其最新研究进展。

1. 噬菌体溶菌机制的研究 噬菌体包括两种类型,温和噬菌体和烈性噬菌体。其中具有溶菌作用的是烈性噬菌体,亦称毒性噬菌体。噬菌体对其宿主菌的溶解是由专一溶解基因编码的特异性蛋白或噬菌体自身蛋白介导的溶解系统统一完成的,这一溶解系统具有一套完整、精密的调节机制和控制体系,而且其作用基质多集中宿主菌的细胞壁上,噬菌体蛋白通过不同的途径影响和破坏宿主菌胞壁质的生物合成及正常结构,从而导致噬菌体宿主菌细胞损伤、死亡。烈性噬菌体成功吸附宿主菌后,就开始穿入溶菌过程,因其结构和基因控制的不同而显示出不同的溶菌机制。 1.1.通过抑制宿主细胞细胞壁的合成导致宿主菌溶解 该机制实际上是小基因组噬菌体的溶菌机制。缺乏溶壁酶的小基因组噬菌体利用多肽在不同阶段抑制宿主菌的胞壁质合成酶,从而在不同阶段溶解宿主菌。例如大肠杆菌单链RNA噬菌体Qβ没有独立的溶解基因,主要利用衣壳蛋白A2参与宿主菌的溶解。A2蛋白是一种多功能的单拷贝蛋白质, 有吸附性菌毛、保护噬菌体RNA抵抗外部核糖核酸酶( RNA酶)、溶解宿主菌的作用。A2蛋白抑制宿主菌胞壁质生物合成关键步骤的催化剂MurA,通过靶向正常细胞胞壁生物合成途径中的不同阶段的酶而导致新合成的肽聚糖降解,从而逐渐使宿主细胞溶解。 此外,真菌线状单链DNA(ssDNA)微小病毒φX174噬菌体只含有10个基因,其溶菌机制是产生单一的溶解蛋白E。蛋白E由必须基因D

纳米材料固定化酶的研究进展_高启禹

?综述与专论? 2013年第6期 生物技术通报 BIOTECHNOLOGY BULLETIN 酶的固定化方法和技术研究是酶工程研究的重点之一,其核心是如何将游离的酶通过一定的方式与水不溶性的载体相结合,同时保持酶的催化活性和催化特性。固定化酶的概念自1953年由德国科学家Gubhofen [1]提出以来,先后经过了实验室研发到工业化生产的重大转折,并建立了传统的固定化酶的基本方法,如包埋法、交联法、吸附法和共价结合法[2]。近年来,随着结构生物学、蛋白质工程及材料科学的不断发展,在酶的固定中出现了一些新型载体和新型技术,从而使酶在负载能力、酶活力和稳定性等方面获得了极大提高,且降低了酶在工农业应用中的催化成本。这些载体和技术包括交联酶聚集体、“点击”化学技术、多孔支持物和最近的以纳米粒子为基础的酶的固定化[3]。纳米材料作为 收稿日期:2012-11-27基金项目:河南省科技厅科技攻关项目(112102210299),河南省教育厅自然研究计划项目(2011A180026)作者简介:高启禹,男,硕士,讲师,研究方向:酶与酶工程;E -mail :gaog345@https://www.360docs.net/doc/b66169569.html, 纳米材料固定化酶的研究进展 高启禹1 徐光翠2 陈红丽1 周晨妍1 (1.新乡医学院生命科学技术学院 河南省遗传性疾病与分子靶向药物重点实验室培育基地,新乡 453003; 2.新乡医学院公共卫生学院,新乡 453003) 摘 要: 纳米材料在蛋白酶及核酶的固定化研究领域进展迅速,主要包括各种磁性纳米载体及非磁性纳米载体。目前在固定化纳米载体的特性、固定化方法及固定化效果上已进行了广泛探讨。综述以纳米载体的研究现状为基础,分析纳米载体固定化酶的应用前景及纳米载体固定对酶学性质的影响,并对该技术的研究进行介绍和展望。 关键词: 纳米材料 固定化酶 磁性载体 非磁性载体 核酶 Research Progress of Nanoparticles for Immobilized Enzymes Gao Qiyu 1 Xu Guangcui 2 Chen Hongli 1 Zhou Chenyan 1 (1. College of Life Science and Technology ,Xinxiang Medical University ,Henan Key Laboratory of Hereditary Disease and Molecular Target Drug Therapy (Cultivating Base ),Xinxiang 453003;2. College of Public Health ,Xinxiang Medical University ,Xinxiang 453003) Abstract: Immobilization of protease and ribozyme by nanometer carrier are researched as a more useful means, including of the magnetic nanoparticle and nonmagnetic nanoparticles. Currently, the types of immobilized carrier and methods and results of nanoparticles are discussed. In this paper, we describe the current application of immobilized enzyme by nanocarrier, the effect of nanoparticles matrix to enzymatic properties and the prospect of application for the above mentioned technology were introduced, and the direction of the development of nanoparticles immobilization of enzyme was analyzed. Key words: Nanoparticle cartie Immobilized enzymes Magnetic nanoparticles Non magnetic nanoparticles Ribozyme 酶固定化的新型载体,能够体现良好的生物相容性、较大的比表面积、较小的颗粒直径、较小的扩散限制、有效提高载酶量及在溶液中能稳定存在等优点[4]。固定化的微粒状态根据纳米材料物理形态的差异性可分为纳米粒(包括纳米球、纳米囊)、纳米纤维(包括纳米管、纳米线)、纳米膜及纳米块等。目前,用于酶固定化的纳米形态以纳米粒(Nanoparticles,Nps)最为常见,纳米粒通常指粒子尺寸在1-1 000 nm 范围内的球状或囊状结构的粒子。而用于酶固定的纳米载体材料有磁性纳米载体、非磁性纳米载体等[5]。但是,在进行相关固定化设计时,仍然需严格遵循固定化酶的主要任务,即一方面要满足应用上的催化要求;另一方面又要满足在调节控制及分离上的非催化要求。

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