什么是酶工程,快
来源：学生作业帮助网 编辑：六六作业网 时间：2024/11/25 14:46:49
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酶工程
开放分类：生物、化学、酶、教育、科普
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反应器等方面内容.酶工程的应用,主要集中于食品工业,轻工业以及医药工业中.
实际上,人类有意识地利用酶已经有好多年历史了,也经历了几个发展阶段,开始的时候,人们直接从动植物或微生物体内提取酶做成酶制剂,用于产品生产,这种方法直到现在仍被诞用.
比如说,现在我们使用的洗涤剂,大部分是加酶的,其去污力大大加强了.此外,在制造奶酪、水解淀粉、酿造啤酒及砚烤制中,酶制剂都可以得到直接的应用.
由于从动植物中撮酶化较麻烦,数量也有限,人们普遍看好通过微生物大规模培养,然后从中提取酶,以获取大量酶制剂的方法.目前,很多的商品酶,如淀粉酶、糖化酶、蛋白酶等等,主要是来自于微生物的.所以酶工程离不开微生物发酵工程,也可以说是发酵工程的产物.
在七十年代以后,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.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.
我们知道,酶在生物体内的含量是有限的,不管是哪种酶,在细胞中的浓度都不会是很高的,这也是出于生物机体生命活动平衡调节的需要.可是这样一来,就限制了直接利用天然酶更有效地解决很多化学反应的可能性.
利用基因工程的方法可以解决这一难题.
只要在生物体内找到了某种有用的酶,即使含量再低,只要应用基因重组技术,通过基因扩增与增强表达,就可能建立高效表达特定酶制剂的基因工程菌或基因工程细胞了.把基因工程菌或基因工程细胞固定起来,就可构建成新一代的生物催化剂——固定化工程菌或固定化工程细胞了.人们也把这种新型的生物催化剂称为基因工程酶制剂.
新一代基因工程酶制剂的开发研制,无疑是使酶工程如虎添翼.固定化基因工程菌、基因工程细胞技术将使酶的威力发挥得更出色,科学家们预言,如果把相关的技术与连续生物反应器巧妙结合起来,将导致整个发酵工业和化学合成工业的根本性变革.
对酶进行改造和修饰也是酶工程的一项重要内容.
酶的作用力虽然很强,尤其是被固定起来之后,力量就更大了,但并不是所有的酶制剂都适合固定化的,即使是用于固定化的天然酶,其活性也往往不能满足人们的要求,需要改变其某些性质、提高其活性,以便更好地发挥其催化功能.
于是,酶分子修饰和改造的任务就被提出来了.
一般来说,科学家们是通过对酶蛋白分子的主链进行“切割”、“剪切”以及在侧链上进行化学修饰来达到改造酶分子的目的的.被修饰、改造的酶分子,无论是物化性质,还是生物活性都得到了改善,甚至被赋予了新的功能.
人工设计和合成具有生物活性的非天然大分子物质,是科学家们共同努力的目标.
图为胰蛋白酶和一个特异性搞体被切去而现露出蛋白制主链（蓝色）
高三生物课本上有