酶工程制药课件.pptVIP

酶 工 程 制 药;一、酶的特性及酶工程;2）催化效率高 3）专一性强 4）反应条件温和 5）酶的催化效应受调控;按催化类型分类 氧化还原酶类（LDH、MAO） 转移酶类（ COMT 、GPT、GOT） 水解酶类（ChE、pepsin） 裂合酶类（carbonic anhydrase） 异构酶类（topoisomerase II） 合成酶（连接酶）类（glutamine synthetase）;二、酶工程（Enzyme Engineering） 是酶学与工程学相互渗透结合、发展而形成的新的技术学科。从应用的目的出发研究酶，应用酶的特异催化功能通过工程化将相应的原料转化成有用物质的技术。;酶工程的研究内容 1）酶的分离、提纯、大批量生产、应用开发 2）酶和细胞的固定化及酶反应器的研究 3）酶生产中基因工程技术的应用及遗传修饰 酶的研究 4）酶分子改造、化学修饰、酶结构与功能关 系的研究;5）有机相中酶反应的研究 6）酶抑制剂、激活剂的开发与应用研究 7）抗体酶、核酸酶的研究 8）模拟酶、合成酶及酶分子的设计与合成 研究;二、酶的来源和生产;二、酶的生产 1）菌种的要求 产酶量高，其性质符合使用要求，胞外酶 不是致病菌 稳定，不易退化，不易感染噬菌体 利用原料价廉，发酵周期短，易于培养;2）生产菌的来源 菌种保存机构或有关部门 自然界分离、筛选 遗传学改良：基因突变、转移、克隆 3）目前常用的产酶微生物 大肠杆菌、枯草杆菌、啤酒酵母、曲霉、 其它（青霉菌、木霉菌、根霉菌、链霉菌）;三、酶在医药领域的应用 诊断：GPT、AchE、葡萄糖氧化酶等 治疗：蛋白酶、溶菌酶、SOD、尿激酶、细胞色素c、L-天冬酰胺酶等 药物生产：青霉素酰化酶 分析检测：单酶反应、多酶偶联反应、酶标免疫反应等;三、酶和细胞的固定化;1）固定化酶的特点： 生物催化剂功能、固相催化剂特性 2）固定化酶与天然酶相比： 可以多此使用，稳定性提高 反应后酶与底物、产物易分离，无残留、易纯化，产品质量高 反应条件易控制，适合连续化、自动化 酶利用效率高，催化底物增加，用酶量减少 比水溶性酶更适合多酶反应;3、酶和细胞的固定化方法 通过载体等将酶限制或固定于特定的空间位置，使酶不易随水流失（即运动受限制）??又能发挥催化作用的酶制剂。 根据酶的应用目的和特性选择固定方法 载体结合法、包埋法、交联法、选择热变性（细胞固定化）;酶、细胞的固定化方法;1）载体结合法 将酶结合于不溶性载体上 物理吸附法：无机载体、天然高分子载体、大孔型合成树脂、陶瓷、含疏水基载体。 优点：易操作，可选用不同电荷与形状载体，固定化与纯化过程同时进行，酶失活后载体可再生。;缺点：最适吸附酶量无规律可循，不同载体或酶的吸附条件不同，吸附量与酶活力不一定呈平行关系，酶与载体结合力不强、易脱落，致酶活力下降并污染产物。;离子结合法：通过离子键结合于具有离子交换基的水不溶性载体上。多糖类离子交换剂、合成高分子离子交换树脂。 优点：操作简单、处理条件温和、酶的高级结构及活性中心氨基酸残基不易被破坏、回收率较高。 缺点：载体与酶结合力弱、易受缓冲液种类及pH影响、离子强度高的条件下酶易脱落。 ;共价结合法：酶（非活性部位：氨基、羧基、羟基、咪唑基、巯基等）以共价键结合（重氮化、迭氮化、酸酐活化法、酰氯法、异硫氰酸酯法、缩合剂法、溴化氢活化法、烷基化、硅烷化等）于载体上。 注意：载体活化、不影响酶活性、条件温和。 特点：反应条件苛刻、操作复杂、酶的结构及 活性易受影响、结合牢固。;2）交联法 用双功能或多功能试剂使酶与酶/或微生物细胞与细胞间交联。 交联酶法、酶与辅助蛋白交联法、吸附交联法、载体交联法。即酶分子内交联、分子间交联、辅助蛋白与酶分子交联、酶或细胞吸附于载体上再交联、酶与载体间交联。;交联剂：戊二醛、双重氮联苯胺-2,2-二磺酸、1,5-二氟-2,4-二硝基苯、己二酰亚胺二甲酯。 N-末端α-氨基、赖氨酸的ε-氨基、酪氨酸的酚基、半胱氨酸的巯基、组氨酸的咪唑基 共价键结合，但不需载体 反应条件强烈、酶活性回收较低（降低交联剂浓度、缩短反应时间）;交联法固定化酶颗粒小、结构性能差、酶活性低，常与吸附法或包埋法联用。 酶的功能基团参与反应致活性中心结构改变、酶活性降低 添加辅助蛋白（牛血清白蛋白）提高稳定性。;3）包埋法 将酶/细胞包埋在高分子凝胶细微网格中（网格型）；将酶/细胞包埋在高分子半透膜中（微囊型）。 不需酶的氨基酸残基参与、很少改变酶的高级结构、活回收率高。 发生聚合反应时包埋酶易失活（控制反应条件） 只适合小分子底物和产物的酶。;网格型：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、光敏树脂等，及天然高分子化合物。是固定化细胞最常用、最有效的方法。 微囊型：颗粒比网格型小、