文档介绍：第九章微生物和酶制剂工业
概述
酶是一种具有催化活性的蛋白质,因此酶具有催化剂的特点,即:能够加快特定反应的速率但不能改变反应的平衡,在反应中不消耗, 反应结束时回复到原来的形态;同时酶又具有蛋白质的属性,即:酶由氨基酸通过肽键连接而成,只有在适当的温度, pH和离子强度下才具有生物活性,有些酶还需要辅酶或者辅因子。由于酶催化反应能够在常温常压下进行,而且具有很高的效率和专一性,酶的应用日益受到了人们的重视。
在细胞中有数以千计的酶同时催化着成千上万个反应,因此可以毫不夸张地说,酶是一切生命活动的基础。目前已经知道的酶超过了2000种,但是根据最简单的原核生物大肠杆菌染色体的基因图谱分析, 就可能包含3000-4500种不同酶蛋白的信息,所以还有更多的酶有待于鉴别。
人类早在认识酶以前就知道利用酶为生产和生活服务,例如面粉发酵,酿造,鞣革及制造奶酪等已经有几千年的历史,都是人类不自觉地利用酶的例子。1783年,Spallanzani提出消化不是磨碎而是胃液在起作用的概念,对酶有了初步的认识; 到了十九世纪人们已经认识到了酶的存在,建立了酶的概念。1833年Payer用乙醇抽提麦芽,并用于淀粉水解和织物退浆;1887年Büchner发现磨碎的酵母仍然能够使糖液发酵产生酒精和二氧化碳;1926年Sumner第一次分离出脲酶并获得了该蛋白质的结晶;四十年代末,生产α-淀粉酶的液体深层发酵首先在日本实现了工业化生产,标志着现代酶制剂工业的开始。
商品酶制剂根据其来源可以分为动物、植物及微生物酶;依据其用途可分为工业用、分析用及药用;而且不同用途酶制剂产品的价格和生产规模也有很大的差别,。由于用微生物发酵的方法能够不受原料的限制,实现大规模工业化的酶制剂生产,成本低、效率高,因此在目前已经能够大规模工业化生产的100多种酶中,极大部分都是通过微生物发酵生产的。
商品酶的来源、用途及生产规模
工业用酶
分析用酶
药用酶
生产规模
以吨计
毫克-克
毫克-克
纯度
粗酶制剂
纯结晶
纯结晶
来源
微生物
微生物、动物、植物
微生物、动物、植物
产品价格
低
中—高
中—高
我们知道,酶可以分为六个大类。根据酶委员会(mission)的命名规则,,后面跟随着四组数字,第一个数字表示酶的大类,第二和第三个数字代表所催化的反应,第四个数字用于根据所催化的底物区分具有类似功能的酶。
氧化还原酶(Oxidoreductase) 这类酶催化将氢或氧或电子从一种底物转移到另一种物质的反应,常称为氧化酶或脱氢酶,如葡萄糖氧化酶及乙醇脱氢酶。氧化还原酶的前三位数字的意义是:
第一个数字第二个数字第三个数字
1.(氧化还原酶) +或NADP+
+
-CH=CH-
2)转移酶(Transferase) 转移酶催化基团转移反应,一般形式为:
AX + B BX + A
但不包括氧化还原反应和水解反应。前三位数字的意义是:
第一个数字第二个数字第三个数字
2.(转移酶)
(-CO-R)
3)水解酶(Hydrolase) 水解酶催化水解反应,
A—X + H2O X—OH + HA
前两位数字的意义是:
第一个数字第二个数字第三个数字
3.(水解酶)
-N键
4)裂合酶(Lyase) 裂合酶催化除水解外的从底物中脱除基团的反应或其逆反应,产物一般含有一个双键,第二个数字代表所断裂键的类型,第三位数字代表所除去的基团。催化逆反应的酶又称为合成酶。
第一个数字第二个数字第三个数字
4.(裂合酶) ` -C
-O
-N
-N
5)异构酶(Isomerase) 异构酶催化异构化反应, 前三个数字的定义是:
第一个数字第二个数字第三个数字
5.(异构酶)
(cis-trans)异构反应
6)连接酶(Ligase) 连接酶催化各种键的合成,键的形成反应含能化合物(如ATP或核苷三磷酸)键的断裂同时发生,反应的一般形式是:
X + Y + ATP X—Y + A