1-1-酶的基本概念与发展简史.pptVIP

第一章 绪论 酶 ？ 概念：具有生物催化功能的生物大分子 化学组成：蛋白类酶（P酶）和 核酸类酶（R酶） 产生方式： 1）自发调控产生： 动物、植物、微生物细胞都可以在适宜条件下产生 2）人工调控产生： 定向大量产生所需的酶 特点： 1）催化效率高； 2）专一性强； 3）作用条件温和。 用途： 医药、食品、轻工、化工、环保、能源、生物工程等领域。 酶工程 ？ 概念：对酶进行生产和应用的技术过程。 主要内容： 微生物细胞发酵产酶； 动植物细胞培养产酶； 酶的提取与分离纯化； 酶的分子修饰； 酶的固定化（游离酶、原生质、细胞）； 酶的非水相催化； 酶反应器； 酶的应用。 主要任务： 经过预先设计，通过人工操作，获得人们所需要的酶，并通过各种方法使酶充分发挥其催化功能。 第一节 酶的基本概念与发展简史 不自觉的应用：酿酒、造酱、制饴、治病 主动性研究：酶学的产生（消化与发酵现象）和发展 1. 不自觉的应用（中国） 几千年来，人们不自觉地在生活中利用酶来制造食品和治疗疾病！ 文献记载： 4000多年前（夏禹时代），酿酒技术； 3000多年前（周朝），制造饴糖、食酱； 2500多年前（春秋战国），麴来治疗消化不良。 2. 主动性研究（国外） 19世纪30年代开始，人们才真正认识到酶的存在和作用。此后，人们对酶的认识经历了一个不断发展和逐步深入的过程。 （1）对消化的研究 1777年，意大利物理学家斯巴兰沙尼Spallanzani 山鹰实验。 1822年，美国外科医生博蒙特 Beaumont 研究食物在胃里的消化。 19世纪30年代，德国科学家施旺 Schwann获得胃蛋白酶（腐败和发酵实验中）。 （2）对发酵的研究 1684年，比利时医生Helment提出 ferment—引起酿酒过程中物质变化的因素（酵素）。 1833年，法国化学家Payen和Person 用酒精处理麦芽抽提液，得到淀粉酶（diastase）。 1839 年，德国化学家李比希（Liebig）提出发酵过程中酵母起着机械作用（酶 = 化学催化剂 ×）。 1857年Pasteur等人提出酒精发酵是酵母细胞活动的结果。活酵母细胞内有一种物质，可使糖发酵生成乙醇。 1878年，德国科学家K?hne提出 enzyme—从活生物体中分离得到的酶，意思是“在酵母中”（希腊文）。 Buchner兄弟的试验 1896年，巴克纳兄弟用细砂研磨酵母细胞，压取汁液，汁液不含活细胞，但仍能使糖发酵生成酒精和二氧化碳。 证明：发酵与细胞的活动无关 酶——活细胞产生的，能在细胞内外起作用的（催化）生理活性物质。 酶的化学本质研究（蛋白酶的确立） 1926年美国康乃尔大学的萨姆纳（Summer）从刀豆中提取出脲酶的结晶,并证明它具有蛋白质的性质。 1930～1936年Northrop等得到了胃蛋白酶（pepsin）、胰蛋白酶（trypsin）等的结晶，证实并确立了酶是蛋白质的化学本质。 酶的化学本质的拓展（核酶的发现） 1982年,切克(Cech)等发现四膜虫细胞rRNA前体具有自我剪贴功能，发现：催化功能的RNA-核酶(ribozyme)。 1983年，阿尔特曼（Almant）等发现核糖核酸酶P（RNase P）的RNA部分M1 RNA 具有核糖核酸酶P的催化活性，而该酶的蛋白质部分C5蛋白却没有酶活性。 （核酶的发现，改变了酶的概念---“酶是具有生物催化功能的生物大分子（蛋白质 或 RNA）”，Cech 和 Altman 为此共同获得了1989年度诺贝尔化学奖：不仅为探索RNA的复制能力提供了线索，而且说明了最早的生命物质是同时具有生物催化功能和遗传功能的RNA，打破了蛋白质是生物起源的定论） 酶分两大类：主要由蛋白质组成——蛋白类酶（P酶） 主要由核糖核酸组成——核酸类酶（R酶） 酶催化的理论研究 1894年Fisher提出酶与底物作用的“锁与钥匙” 学说。 1903年Henri提出酶与底物作用的中间复合物学说。 1913年Michaelis等导出米氏方程,1925年Briggs等进一步修改米氏方程并提出稳态学说。 1958年， Koshland提出诱导契合学说。 1960年,雅各(Jacob)和莫诺得(Monod)提出操纵子学说,阐述了酶生物合成的基本调节机制。 酶的其它理论研究 1963年Hirs等测定了核糖核酸酶(RNase)的氨基酸顺序。 1965年Phillips首次用X射线晶体