酶工程复习

酶 工程 路基工程安全技术交底工程项目施工成本控制工程量增项单年度零星工程技术标正投影法基本原理 期末复习第一章绪论1.影响酶活因素的问题：受到底物浓度、产物浓度、酶浓度、温度、pH、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。（1）底物浓度的影响：米氏方程、反应速度与底物浓度的关系呈现L型曲线。（2）产物浓度的影响：正反馈调节作用（如6-磷酸葡萄糖对糖原合成酶）和负反馈调节作用（如6-磷酸葡萄糖对己糖激酶），后者更普遍。（3）酶浓度：底物浓度足够高的条件下，酶催化反应速度与酶浓度成正比。（4）温度：反应速度与温度呈抛物线型关系，存在最适温度，添加酶的作用底物或者某些稳定剂可以适当提高酶的热稳定性。（5）pH：每种酶都有各自的适宜的pH范围和最适pH，因为在不同的pH条件下，酶分子和底物分子中基团的解离状态发生改变，从而影响酶分子的构象以及酶与底物的结合能力和催化能力。（6）抑制剂：能够使酶的催化活性降低或者丧失的物质称为酶的抑制剂。抑制剂有可逆性抑制剂和不可逆抑制剂之分。不可逆性抑制剂与酶分子结合后，抑制剂难于除去，酶活性不能恢复。可逆性抑制剂与酶的结合可逆，只要将抑制剂除去，酶活性即可恢复。酶的可逆性抑制作用可分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。竞争性抑制是指抑制剂和底物竞争与酶分子结合而引起的抑制作用。Vm不变，Km增大。非竞争性抑制是指抑制剂与底物分别与酶分子上的不同位点结合而引起酶活性降低的抑制作用。Vm减小，Km不变。反竞争性抑制是指抑制剂与底物和酶分子结合生成的中间复合物结合而引起的抑制作用。Vm和Km同时减小。（7）激活剂：能够增加酶的催化活性或使酶的催化活性显示出来的物质称为酶的激活剂或活化剂。无机离子和某些金属离子，如氯离子是唾液淀粉酶的激活剂，金属离子的激活作用主要是由于金属离子在酶和底物之间起了桥梁的作用，从而更有利于底物和酶的活性中心部位结合。小分子有机化合物EDTA是金属离子的螯合剂，能接触重金属离子对酶的抑制作用，也可作为酶的激活剂。第二章酶的发酵工程1.酶生物合成的几种模式：微生物细胞的生长过程一般经历调整期、生长期、平衡器和衰退期四个阶段。酶生物合成的模式分为4种类型，即同步合成型、延续合成型、中期合成型和滞后合成型。（a）同步合成型：酶的生物合成与细胞生长同步进行，又称为生长偶联型。该类型酶的生物合成可以由其诱导物诱导合成，但是不受分解物的阻遏作用，也不受产物的反馈阻遏作用。且该型酶所对应的的mRNA很不稳定。（b）延续合成型：酶的合成在细胞的生长阶段开始，在细胞生长进入平衡期后，酶还可以延续合成较长一段时间。特点：可受诱导，一般不受分解代谢物和产物阻遏。所对应的mRNA相当稳定。（c）中期合成型：酶的合成在细胞生长一段时间后才开始，而在细胞生长进入平衡期以后，酶的合成也随着停止。酶的合成受分解代谢物阻遏或产物的反馈阻遏。所对应的mRNA不稳定。（d）滞后合成型：只有当细胞生长进入平衡期以后，酶才开始合成并大量积累。许多水解酶的生物合成都属于这一类型。特点：受分解代谢物的阻遏作用。mRNA稳定性高。延续合成型：发酵过程中没有生长期和产酶期的明显差别。细胞开始生长就有酶的产生，直至细胞生长进入平衡期后，酶还可以继续生成一段时间。同步合成型：提高对应的mRNA的稳定性，如降低发酵温度。滞后合成型：尽量减少甚至解除分解代谢物阻遏，使酶的合成提早开始。中期合成型：要在提高mRNA稳定性以及解除阻遏两方面努力。2.分解代谢物阻遏：又称“葡萄糖效应”，指葡萄糖和其它容易利用的碳源，其分解代谢产物能阻遏某些酶（尤其是参与分解代谢的酶）合成的现象。分解代谢物阻遏产生的原因，一是葡萄糖等碳源分解氧化积累ATP，需消耗AMP，AMP浓度下降后胞内cAMP会水解生成AMP来补充。cAMP浓度降低使cAMP-CAP复合物减少，酶基因启动子上就没足够cAMP-CAP复合物结合，RNA聚合酶也就无法结合到启动子上，导致转录无法进行，酶合成受到阻遏。3.培养基成分问题：（1）碳源：提供能量，构成细胞的主要元素，如糖。（2）氮源：蛋白胨、硝酸铵。要注意碳氮比。（3）无机盐：主要作用是提供细胞生命活动所必不缺的各种无机元素，并对细胞内外的pH、氧化还原电位和渗透压起调节作用。（4）生长因素：是指细胞生长繁殖所必需的微量有机化合物，主要包括各种氨基酸、维生素、嘌呤、嘧啶等。（5）产酶促进剂：某些 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面活性剂能增加酶的产量，如添加0.1%吐温80，可提高多种酶的产量。一般采用非离子表面活性剂。第三章酶的分离工程1.分离纯化的机理：2.HPLC2.1特点（1）使用的固相支持剂颗粒很细，表面积很大,因而分辨率很高。（2）溶剂系统采用高压，因此洗脱速度增大。固定相（柱填料）：常用坚硬、耐高压，粒度小的硅胶。2.2原理：HPLC是利用样品中的溶质在固定相和流动相之间分配系数的不同，进行连续的无数次的交换和分配而达到分离的过程。2.3分类（1）正相色谱：固定相为极性，流动相为非极性。（2）反相色谱：固定相为非极性，流动相为极性。用的最多，约占60～70％。2.4色谱仪组成进样系统、输液系统、分离系统、检测系统、数据处理系统3.超临界流体介质的形成、特点：超临界流体：温度及压力均处于临界点以上的液体叫超临界流体(supercriticalfluid，简称SCF)。处于一种既不同于气态，也不同于液态的新的流体态──超临界态。它是由于液体与气体分界消失，是即使提高压力也不液化的非凝聚性气体。常用超临界液态CO2作为萃取剂，因为液体CO2无毒，临界温度（304.06K）接近常温，临界压力（7.38MPa）较低，操作安全。超临界流体萃取的特点：（1）具有广泛的适应性；（2）萃取效率高，过程易于调节：超临界流体兼具有气体和液体特性，因而超临界流体既有液体的溶解能力，又有气体良好的流动和传递性能；（3）分离工艺简单，而且节省耗能；（4）分离过程有可能在接近室温下完成(二氧化碳)，特别适用于热敏性天然产物。第四章酶的固定化1.固定化酶的优点：酶的稳定性明显改善；酶的利用效率高；易于分离纯化；反应条件易于控制；适合于多酶催化反应。2.酶的固定化方法：2.1吸附通过氢键、疏水作用和π电子亲和力等物理作用，将酶固定于水不溶载体上，从而制成固定化酶。固体吸附剂:活性炭、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃等；优点：操作简单，条件温和，不会引起酶变性失活，载体廉价易得，可反复使用；缺点：物理吸附结合能力弱，酶与载体结合不牢固易脱落。2.2包埋法包埋法是将聚合物的单体与酶溶液混合，再借助于聚合催化剂(包括交联剂)的作用进行聚合，酶被包埋在聚合物中以达到固定化。多孔载体琼脂、聚酰胺、海藻酸钠、角叉菜胶、明胶等。特点：不需要酶蛋白的氨基酸残基参与载体的结合，反应条件温和，很少改变酶结构，酶活力回收率较高。2.2.1凝胶包埋法：是将酶或含酶菌体包埋在各种凝胶内部的微孔中，制成一定形状的固定化酶或固定化酶菌体。天然凝胶条件温和，操作简便，对酶活影响小，强度较差；合成凝胶强度高，耐温度、pH值变化强，因需聚合反应而使部分酶变性失活。适用性：不适用于底物或产物分子很大的酶类的固定化。2.2.2半透膜包埋法：将酶包埋在各种高分子聚合物制成的小球内，制成固定化酶。特点：半透膜、聚酰胺膜、火棉膜等，孔径几埃至几十埃（10-10米），比酶分子直径小，适用于底物和产物都是小分子的酶。微胶囊：半透膜包埋法制成的固定化酶小球，直径一般只有几微米至几百微米。2.3结合法选择适宜的载体，通过载体的共价键或离子键(非共价健)与酶结合在一起的固定化方法。2.3.1离子键结合法载体：DEAE-纤维素、TEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶等不溶于水的离子交换剂操作：将酶液与载体混合搅拌几个小时或将酶液缓慢地流过处理好的离子交换柱；特点：活力损失少，结合力较弱，条件(pH值和离子强度)改变时，酶易脱落。2.3.2共价键结合法载体分类：纤维素、琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶等；分三类：天然有机载体(多糖、蛋白质）、无机物（玻璃、陶瓷）、合成聚合物（聚酯、聚胺、尼龙）。载体活化：借助某种方法，在载体上引进某一能与酶分子上某一基团反应的活泼基团。优点:结合很牢固，酶可连续使用较长时间。缺点:操作复杂，共价结合可能影响酶的空间构象而影响酶的催化活性，共价反应固定时酶活力有损失。活化方法：重氮法、叠氮法、溴化氰法、烷基化法。重氮法：将含有苯氨基的不溶性载体与亚硝酸活化，生成重氮盐衍生物，使载体引进了活泼的重氮基团再与酶分子上酚基和咪睉基共价偶联。叠氮法：含有酰肼基团的载体可用亚硝酸活化，生成叠氮化合物，再与羟基、巯基偶联。溴化氰法：含有羟基的载体，如纤维素等，可用溴化氰活化生成亚氨基碳酸衍生物，再与酶氨基偶联。烷基化法：含羟基的载体可用三氯-均三嗪等多卤代物进行活化，形成含有卤素基团的活化载体。2.4交联法借助双功能试剂使酶分子之间发生交联作用，制成网状结构。特点：此法与共价结合法一样也是利用共价键固定酶的，所不同的是不使用载体。双功能试剂：戊二醛、己二胺、双偶氮苯等。戊二醛有两个醛基，均可与酶或蛋白质的游离氨基反应,使酶蛋白交联。优点：结合牢固，可以长时间使用。缺点：因交联反应激烈，酶分子多个基团被交联，酶活损失大，颗粒较小，使用不便，双重固定化将其与吸附法、包埋法联合使用。分类：（a）酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶；（b）酶分子被偶联到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶。优点：用吸附法、包埋法固定化酶时，一般很容易造成酶的泄漏，因此常常在包埋或吸附固定化的同时，采用戊二醛进行交联。无载体固定化中的交联溶解酶，其机械强度欠佳，可以采用进一步包埋的方法弥补这一缺陷。2.5热处理法在一定温度下加热处理一段时间，使酶固定在菌体体内，适用于热稳定性较好的酶的固定化，严格控制加热及其时间。3各种固定化方法的优缺点比较吸附法：条件温和、方法简便、载体可再生。但操作稳定性差。共价法：操作稳定性高。但由于试剂的毒性，易引起酶的破坏。交联法：可得到高酶浓度，酶活损失大、机械强度低，不适于实际应用。包埋法：酶和载体间没有束缚，固定化后，酶仍保持较高活力。但这类方法只适用于小分子底物。4固定化细胞4.1固定化细胞的定义：固定在载体上并在一定空间范围内能进行生命活动的细胞。4.2分类：固定化死细胞，包括固定化完整的死细胞、细胞碎片甚至细胞器，主要适用于一种酶催化的反应。固定化活细胞，包括增殖细胞、静止细胞、饥饿细胞，其适用于多酶反应体系，特别是需要辅酶再生的反应体系。固定化动物细胞的特点：提高细胞存活率，提高产率，可悬浮培养，提高细胞生长密度，易于料液分离。微载体悬浮培养：动物细胞微载体上固定，贴壁生长，微载体培养器中悬浮培养。5动物细胞培养5.1动物细胞生长的特点无细胞壁，敏感脆弱；体积中等；具群体效应，贴壁生长；营养要求复杂，维生素，激素，生长因子，血清。定义：从动物机体中取出相关的组织，将它分散成单个细胞，然后，放在适宜的培养基中，让这些细胞生长和繁殖。5.2进行生产的动物细胞培养方式：悬浮培养：瘤细胞、淋巴细胞；贴壁培养：滚瓶培养、玻璃瓶、塑料瓶微载体培养：葡萄糖凝胶；固定化细胞培养第五章酶分子修饰1金属离子置换修饰1.1定义：把酶分子中的金属离子换成另一种金属离子，使酶的特性和功能发生改变的修饰方法，称为金属离子置换修饰。酶分子中的金属离子取代可以改变酶的专一性、稳定性及其抑制作用。若从酶分子中除去其所含的金属离子，酶往往会丧失其催化活性。如果重新加入原有的金属离子，酶的催化活性可以恢复或者部分恢复。若用另一种金属离子进行置换，则可使酶呈现出不同的特性。有的可以使酶的活性降低甚至丧失，有的可以使酶的活力提高或者增加酶的稳定性。1.2过程酶的分离纯化，除去原有的金属离子，加入置换离子。2酶分子表面化学修饰2.1化学固定化一般是通过酶表面的酸性或碱性氨基酸残基将酶共价连接到惰性载体上，由于酶所处的环境的改变，会使酶的性质，特别是动力学性质发生改变。2.2酶的小分子修饰作用用小分子修饰剂共价修饰酶，可使酶稳定性提高。这主要是利用一些适宜的小分子修饰剂来修饰酶表面的一些基团：—COOH、一NH3+、—SH、—OH、咪唑基等。2.3酶的大分子修饰（1）大分子的非共价修饰使用一些能与酶非共价地相互作用而又能有效地保护酶的一些添加物，如聚乙二醇、右旋糖苷等。它们既能通过氢键固定在酶分子表面，也能通过氢键有效地与外部水相连，从而保护酶的活力。（2）大分子共价修饰利用水溶性大分子与酶结合使酶的空间结构发生某些精细改变，从而改变酶的特性与功能的方法称为大分子结合修饰法，简称大分子结合法。这些大分子修饰剂在使用前一般需经过活化，然后在一定条件下与酶分子中的侧链基团以共价键结合对酶分子进行修饰。右旋糖酐的活化：右旋糖酐经高碘酸活化后，酶上氨基共价结合形成修饰酶。2.4脂质体包裹酶脂质体包埋，能使一些被包埋的大分子的酶进入细胞内。脂质体是天然脂类和或类固醇组成的微球体。酶分子可包埋在其内部。它可通过与细胞的膜融合或内吞作用而进入细胞内。3酶分子内部修饰3.1非催化活性基团的修饰用化学试剂与酶蛋白上的非催化活性基团部位的一些氨基酸残基进行共价连接进行修饰的方法。被修饰的残基可以是亲核的(Ser、Cys、Met、Thr、Lys、His)，也可以是亲电的(Tyr、Trp)。还可以是可氧化的(Tyr、Trp、Met)。对这类非催化残基的修饰可改变酶的动力学性质，改变酶对特殊底物的束缚能力。3.2催化活性基团的修饰通过有目的、选择性修饰侧链成分来实现催化活性基团部位内的氨基酸的取代，这种将氨基酸侧链转化为另一种新的氨基酸侧链的方法，叫化学突变法。3.3酶蛋白主链修饰酶蛋白主链修饰主要是靠酶法对酶蛋白的主链进行相关修饰。4酶蛋白肽链的修饰4.1聚乙二醇及其修饰反应聚乙二醇（PEG）具有良好的生物相容性和水溶性，在体内无毒性、无残留、无免疫原性，并可消除酶的抗原性．使其末端活化后可以与酶产生交联，因而，它被广泛用于酶的修饰。4.1.1叠氮法：此法是将PEG末端羟基转化为叠氮基，然后与酶反应。A.PEG甲氧甲酰甲酯制备，PEG与氯代醋酸酐及重氮甲烷反应，生成PEG甲氧甲酰甲酯，再与亚硝酸钠反应生成叠氮化合物而活化。B.琥珀酸酐法：此法常用二溴代琥珀酸酐在温和的碱性条件下将PEG活化，经减压浓缩制得活化PEG，活化PEG与酶分子上氨基发生交联反应，而得修饰酶。C.三氯均嗪法：PEG经三氯氯均嗪活化后，用石油醚抽提或减压蒸馏，制得活化PEG，后者与酶交联，制得修饰酶。D.羰二亚胺法：此法是将PEG用无水三乙胺、对—磺酰氯甲苯处理后，再加NaN3沸腾回流处理36h。制得PEG—N3，PEG—N3再转变成PEG—NH2，PEG—NH2通过羰二亚胺与酶分子上羧基交联。E.重氮法：此法是将PEG末端羟基转化为重氮基团，再在弱碱性条件下与酶分子的酚基、咪唑基等反应，而生成修饰酶。主要反应有以下三种。4.2肝素修饰酶：肝素由氨基葡萄糖和两种糖醛酸组成，平均分子量约2000，是一种含硫酸酯的粘多糖。第七章酶非水相催化1.特点：A.酶需在含一定量水的有机溶剂中进行催化反应。B.适用于底物、产物两者或其中之一为疏水性物质的酶催化作用。C.酶在有机介质中起催化作用时，底物特异性、立体选择性、区域选择性、键选择性和热稳定性等均有所改变。2.优点A.提高有机底物的溶解度，而酶不溶于有机溶剂，易回收再利用B.酶的热稳定性和储存稳定性增加；C.改变反应平衡方向，催化在水中不能进行的反应；D.抑制依赖水的不利反应和副产物（如肽水解等）；E.低沸点的溶剂中产物易于分离纯化；F.有机溶剂的凝固点低于水，利于对温度敏感的酶催化反应；G.防止微生物的污染等。3.主要 内容 财务内部控制制度的内容财务内部控制制度的内容人员招聘与配置的内容项目成本控制的内容消防安全演练内容 ：3.1有机介质中的酶催化机介质中的酶催化是指酶在含有一定量水的有机溶剂中进行的催化反应。适用于底物、产物两者或其中之一为疏水性物质的酶催化作用。3.2气相介质中的酶催化用于底物是气体或者能够转化为气体的物质的酶催化反应。3.3超临界介质中的酶催化酶在超临界流体中进行的催化反应。超临界流体是指温度和压力超过某物质超临界点的流体。3.4离子液介质中的酶催化酶在离子液中进行的催化作用。离子液（ionicliquids）是由有机阳离子与有机（无机）阴离子构成的在室温条件下呈液态的低熔点盐类，挥发性低、稳定性好。4．固定化酶适合有机相催化：载体的影响A.体能通过分配效应剧烈地改变酶微环境中底物和产物的局部浓度。B.载体影响酶分子上的结合水C.通过载体与酶之间形成的多点结合作用，可稳定酶的催化活性构象。5.生物印迹生物印迹(bio-imprint)是一种通过酶与配体间的相互作用、诱导，从而改变酶的构象的方法。其原理是利用酶在水溶液中的柔性，加人手性竞争性抑制剂，然后将这种酶-抑制剂复合物转入亲脂性溶剂，使酶的三维结构以一种改性的状态被“冻结”，除去抑制剂的改性酶凭借其“记忆”功能就具有了对底物的立体选择性。6.分子印记酶在冻干前可用配体作印迹。竞争性抑制剂，可诱导酶活性中心构象发生变化，当除去此抑制剂后，酶在有机介质中仍能保持此高度刚性构象。生物印迹的过程如下：A.将酶溶于含有其配体的缓冲溶液中，使酶的构象被诱导而发生变化；B.将此酶液冷冻干燥形成酶粉，水分不经融化而直接升华，可以固定酶的构象；C.用有机溶剂冲洗冻干的酶粉，除去印迹分子；D.将有机溶剂冲洗过的酶粉过滤并真空干燥。pH记忆：在制备有机反应体系酶制剂时一般将pH调至反应的最适pH以获得最大的酶活性，其与酶分子在有机溶剂中的刚性结构增加有密切的关系。酶分子从缓冲溶液转到有机介质后，酶分子一般保留原有的pH印记。7.有机介质中酶性质的变化7.1酶活性的变化酶在有机溶剂中的活性比在水溶液里低得多。酶一般不溶于有机溶剂，酶粉以悬浮形式存在于有机相中，造成底物向酶的扩散受到限制。另外，酶分子之间互相叠合，造成一些酶分子的活性中心被周围的酶分子封闭，使底物分子难以靠近。有机介质中酶分子活性中心刚性增加，造成酶活性下降。7.2酶稳定性的变化热稳定性提高，储存稳定性提高，对变性剂的稳定性增加。7.3底物专一性的改变酶催化的相对专一性是指某些酶可作用于一类化合物或一种化学键。一般在极性较强的溶液中，疏水性较强的底物容易发生反应；在极性较弱的有机溶剂中，疏水性较弱的底物容易发生反应。8.应用生物柴油：脂肪酸甲酯；辣根过氧化物酶（HRP）：催化酚及芳香醛及芳香胺化合物的聚合，由于这些聚合物具有大π共轭体系，可以作为有机导电聚合物、非线性光学 材料 关于××同志的政审材料调查表环保先进个人材料国家普通话测试材料农民专业合作社注销四查四问剖析材料 制作发光二极管，应用于大屏幕全色显示等，在导电、光学等方面具有很大的应用潜力。第八章酶反应器和酶传感器1.以酶作为催化剂用来进行酶促反应的设备称为酶反应器。2.作用：用于完成酶促反应的核心装置，为酶催化反应提供合适的场所和最佳反应条件，以便在酶的催化下，使底物最大限度地转换成产物。处于酶催化反应的中心地位，是连接原料和产物的桥梁。3.搅拌罐式酶反应器3.1分批搅拌式反应罐（BSTR）特点：底物与酶一次性投入反应器内，产物一次性取出；反应完后固定化酶回收，转入下一批反应。优点：装置较简单，造价低，传质阻力小。优点：操作麻烦，固定化酶反复回收，易失去活性，工业生产中，间歇式酶反应器很少用于固定化酶，但常用于游离酶。3.2流加分批式反应器（FB）特点：先将一部分底物添加，当反应进行，底物浓度降低时，再分批添加底物，反应完成之后，反应液一次性取出；固定化酶（细胞）用过滤法或超滤法回收，再转入下一批反应。优点：可避免或减少底物抑制作用。3.3连续搅拌罐式反应器（CSTR）特点：先向反应器投入固定化酶和底物溶液，不断搅拌，反应达到平衡之后，再以恒定的流速连续流入底物溶液，同时，以相同流速输出反应液（含产物）。适用于固定化酶反应，出口处专有筛网等，防止酶的流失。在理想状况下，混合良好，各部分组成相同，并与输出成分一致。优点：装置较简单，造价较低；传质阻力很小，反应较完全；反应条件易于调节控制；反应器利用率高。缺点：搅拌浆剪切力大，易打碎磨损固定化酶颗粒。4填充床反应器（PackedbedReactor,PBR）,又称固定床反应器特点：将固定化酶填充于反应器内，制成稳定的柱床，然后，通入底物溶液，在一定的反应条件下实现酶催化反应，以一定的流速，收集输出的转化液（含产物）。分为下进上出和上进下出的流动方式。优点：高效率、易操作、结构简单等，因而，PBR是目前工业生产及研究中应用最为普遍的反应器。它适用于各种形状的固定化酶和不含固体颗粒、黏度不大的底物溶液，以及有产物抑制的转化反应。缺点：底层酶受压力大，易受损；传质系数和传热系数相对较低。当底物溶度含固体颗粒或黏度很大时，不宜采用PBR。5流化床反应器（FluidizedBedReactor,FBR）特点：是一种装有较小颗粒的垂直塔式反应器。底物以一定的流速从下向上流过，使固定化酶颗粒在流体中维持悬浮状态并进行反应，这时的固定化颗粒和流体可以被看作是均匀的流体。优点：具有传热与传质特性好、不堵塞、能处理粉状底物、压降较小等，也很适合于需要排气供气的反应。缺点：它需要较高的流速才能维持粒子的充分流态化，而且放大较困难。目前，流化床反应器主要被用来处理一些粘度高的液体和颗粒细小的底物，如用于水解牛乳中的蛋白质。但因FBR混合均匀，故不适用于有产物抑制的酶反应。6固定床与流化床酶反应器相同点：都用于固定化酶，构造相似，底物、产物不断流入、流出不同点：酶床形态不同，酶密度不同，底物流速、流向不同各自的优缺点：适用反应范围不同：底物，产物，传质、传热不同，效率不同7鼓泡式反应器(bubblecolumnreactor,BCR)特点：利用从反应器底部通入的气体产生的大量气泡，在上升过程中起到提供反应底物和混合两种作用的一类反应器。也是一种无搅拌装置的反应器。可以用于游离酶和固定化酶的催化反应。优点：鼓泡式反应器的结构简单，操作容易,剪切力小，物质与热量的传递效率高，是有气体参与的酶催化反应中常用的一种反应器。8膜反应器膜反应器是将酶催化反应与半透膜的分离作用组合在一起而成的反应器。可以用于游离酶的催化反应，也可以用于固定化酶的催化反应。平板型、螺旋型、管型、中空纤维型、转盘型等多种形状。常用的是中空纤维反应器。优点是：结构紧凑，即反应与分离于一体，利于连续化生产。缺点是：酶或杂质会吸附在膜上，造成膜的透过性降低，且清洗困难。9喷射式反应器（JR)利用高压蒸汽的喷射作用，实现酶与底物的混合，进行高温短时催化反应。适用于游离酶。优点是：结构简单，体积小，混合均匀；温度高，催化效率高。缺点是：只适用于耐高温酶的反应。10酶电极与酶传感器10.1酶传感器以酶作为分子识别元件上的敏感材料，将各种不同的转换器结合所构成的一类生物传感器。10.2酶电极酶电极是由固定化酶与离子选择电极、气敏电极、氧化还原电极等电化学电极组合而成的生物传感器。它既具有酶的分子识别和选择催化功能，又具有电化学电极响应快、操作简便的特点，能快速测定试液中某一种特定化合物的浓度，且所需样品量很少。分类：电位型酶电极和电流型酶电极电位型酶电极：将酶促反应所引起的物质量的变化转化为电位信号输出，而电位信号大小与底物浓度的对数值呈线性关系，由此可以测定物质浓度。指酶促反应产生的物质在电极上发生氧化或还原反应产生的电流信号，在一定条件下，测得的电流信号与被测浓度成线性相关关系。10.3葡萄糖的测定在各种血糖测定方法中，酶电极法以其准确快速和最低的测定成本而具竞争性。葡萄糖氧化酶电极是研究最早、最成熟的酶电极。它是由葡萄糖氧化酶膜和电化学电极组成的。当葡萄糖溶液与酶膜接触时，葡萄糖经葡萄糖氧化酶氧化生成过氧化氢和葡萄糖酸。因此，依据反应中消耗的氧、生成的葡萄糖酸内脂或过氧化氢量，可用氧电极、pH电极或过氧化氢电极来测定葡萄糖的含量。酶的应用1通过酶活力变化进行疾病诊断它包括两方面：一是据体内原有酶活力的变化来诊断某些疾病；二是利用酶来测定体内某些物质的含量从而诊断某些疾病。谷丙转氨酶：肝病、心肌梗塞等，活力升高谷草转氨酶：肝病、心肌梗塞等，活力升高碱性磷酸酶：检测出血清中碱性磷酸酶的活力下降可诊断软骨发育不全等疾病等。端粒酶、乳酸脱氢酶及其同工酶：有助于对癌症作出诊断2用酶测定物质的量的变化进行疾病诊断利用葡萄糖氧化酶和过氧化氢酶的联合作用，检测血液或尿液中葡萄糖的含量，作为糖尿病临床诊断的依据。利用尿素酶测定尿素肝病、肾病。利用尿酸酶测定血液中尿酸的含量，从而诊断痛风病。痛风是由于患者血液中尿酸代谢异常、尿酸积累过多造成的。目前，将尿酸酶制成微小胶囊型固定化酶，可以分解血液中过多的尿酸，用于治疗痛风。酶联免疫吸附测定（enzyme-linkedimmunosorbentassay简称ELISA）：以待测抗原（或抗体）与酶标抗体（或抗原）的特异结合反应为基础，通过酶活力测定来确定抗原（或抗体）含量。3酶在疾病治疗方面的应用酶名来源用途蛋白酶胰脏、胃、植物、微生物治疗消化不良，食欲不振，消炎，消肿，除去坏死组织，促进创伤愈合，降低血压脂肪酶胰脏、微生物治疗消化不良，食欲不振纤维素酶霉菌治疗消化不良，食欲不振溶菌酶蛋清、细菌治疗各种细菌性和病毒性疾病尿激酶人尿治疗心肌梗塞，结膜下出血，黄斑部出血链激酶链球菌治疗血栓性静脉炎，咳痰，血肿，下出血青霉素酶蜡状芽孢杆菌治疗青霉素引起的变态反应L-天冬酰胺酶大肠杆菌治疗白血病超氧化物歧化酶微生物，植物，动物预防辐射损伤，治疗红斑狼疮，皮肌炎凝血酶动物，蛇，酵母等治疗各种出血病胶原酶细菌分解胶原，消炎，化脓，脱痂，治疗溃疡右旋糖酐酶微生物预防龋齿胆碱酯酶细菌治疗皮肤病，支气管炎，气喘溶纤酶蚯蚓溶血栓弹性蛋白酶胰脏治疗动脉硬化，降血脂核糖核酸酶胰脏抗感染，祛痰，治肝癌尿酸酶牛肾治疗痛风4用于果蔬加工和保鲜果胶酶用于果汁和果酒的澄清方向效果极佳；（果胶酶是一群复杂的酶，原果胶酶，果胶酯酶，聚半乳糖醛酸酶（PG）……）葡萄糖氧化酶可除去果汁、饮料、罐头食品中的O2防止贮芷过程中发生褐变。此外它还可保鲜果蔬。5酶在轻工业方面的应用5.1用酶进行原料处理因为用酶处理后，可以缩短原料处理时间，提高处理效果，提高产品质量，改善劳动条件，减轻劳动强度等。α-淀粉酶，水解发酵原料淀粉及纺织原料淀粉。用木质素酶水解造纸原料木质素；用胰蛋白酶、木爪蛋白酶等催化生丝胶胶——用于缫丝行业等等。5.2用酶生产各种产品目前采用的酶固定化L-氨基酸酰化酶光学拆分DL—酰基氨基酸生产L-氨基酸。5.3用酶增强产品的使用效果加酶洗将剂，如加碱性蛋白酶加入洗涤剂中，大大缩短洗涤时间，提高洗涤效果。右旋糖酐酶对于预防齿龋有显著功效。加酶牙膏、牙粉、加酶饲料，加酶护肤用品。（大宝SOD蜜），其中，加酶饲料用的较多，促进禽畜的生长、产卵。6原生质体除去细胞壁后由细胞膜及胞内物质组成的微球体成为原生质体。酶的表面化学修饰方法大分子修饰（大分子结合修饰）：利用水溶性大分子与酶结合，使酶的空间结构发生某些精细的改变，从而改变酶的特性与功能的方法。 （二）小分子修饰 （酶蛋白侧链基团修饰）：通过选择性的试剂或亲和标记试剂与酶分子侧链上特定的功能基团发生化学反应。 侧链基团：组成蛋白质氨基酸残基上的功能团。主要有：氨基、羧基、胍基、巯基、酚基、咪唑基。侧链基团修饰剂：采用的各种小分子化合物。 20种不同氨基酸的侧链基团中只有极性氨基酸的侧链易被修饰，它们一般具有亲核性。 交联修饰（交联法）：用双功能基团试剂(如戊二醛)，与酶分子内不同肽链部分共价交联，使酶分子空间构象更加稳定。 （四）固定化修饰（共价偶联法）：通过酶表面的酸性或碱性残基，将酶共价连接到惰性载体上，由于酶所处的微环境发生改变，使酶的最适pH、最适温度和稳定性发生改变。湖北大学2013级