酶的工业发展史有哪些

㈠ 酶的探索历程！！超高分悬赏！来啊！

简介
酶（enzyme）由生物体内细胞产生的一种生物催化剂。由蛋白质组成（少数为RNA）。能在机体中十分温和的条件下，高效率地催化各种生物化学反应，促进生物体的新陈代谢。生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和生殖都是酶促反应过程。酶是细胞赖以生存的基础。细胞新陈代谢包括的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。如哺乳动物的细胞就含有几千种酶。它们或是溶解于细胞液中，或是与各种膜结构结合在一起，或是位于细胞内其他结构的特定位置上。这些酶统称胞内酶；另外，还有一些在细胞内合成后再分泌至细胞外的酶——胞外酶。酶催化化学反应的能力叫酶活力（或称酶活性）。酶活力可受多种因素的调节控制，从而使生物体能适应外界条件的变化，维持生命活动。没有酶的参与，新陈代谢只能以极其缓慢的速度进行，生命活动就根本无法维持。例如食物必须在酶的作用下降解成小分子，才能透过肠壁，被组织吸收和利用。在胃里有胃蛋白酶，在肠里有胰脏分泌的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等。又如食物的氧化是动物能量的来源，其氧化过程也是在一系列酶的催化下完成的。
酶催化作用实质：降低化学反应活化能
酶与无机催化剂比较：
1、相同点：1）改变化学反应速率，本身几乎不被消耗；2）只催化已存在的化学反应；3）加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点；4）降低活化能，使化学反应速率加快。5）都会出现中毒现象。
2、不同点：即酶的特性
酶的特性
1、高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快；2、专一性：一种酶只能催化一种或一类底物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽；3、多样性：酶的种类很多，大约有4000多种；4、温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的。
一般来说，动物体内的酶最适温度在35到40摄氏度之间，植物体内的酶最适温度在40-50摄氏度之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有得酶最适温度可高达70摄氏度。动物体内的酶最适PH大多在6.5-8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适PH为1.5，植物体内的酶最适PH大多在4.5-6.5之间。
酶的这些性质使细胞内错综复杂的物质代谢过程能有条不紊地进行，使物质代谢与正常的生理机能互相适应．若因遗传缺陷造成某个酶缺损，或其它原因造成酶的活性减弱，均可导致该酶催化的反应异常，使物质代谢紊乱，甚至发生疾病．因此酶与医学的关系十分密切。
[编辑本段]酶的发现
1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼（L.Spallanzani,1729—1799）设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。但是什么，他不清楚。
1836年，德国科学家施旺（T.Schwann,1810—1882）从胃液中提取出了消化蛋白质的物质。解开胃的消化之谜。
1926年，美国科学家萨姆钠（J.B.Sumner,1887—1955）从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。
20世纪30年代，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。
20世纪80年代，美国科学家切赫（T.R.Cech,1947—）和奥特曼（S.Altman,1939—）发现少数RNA也具有生物催化作用。
[编辑本段]酶的活力
酶活力单位（U,active unit）：
酶活力单位的量度。1961年国际酶学会议规定：1个酶活力单位是指在特定条件（25oC，其它为最适条件）下，在1min内能转化1μmol底物的酶量，或是转化底物中1μmol的有关基团的酶量。
比活（specific activity）:每分钟每毫克酶蛋白在25oC下转化的底物的微摩尔数。比活是酶纯度的测量。
活化能（activation energy）:将1mol反应底物中所有分子由其态转化为过度态所需要的能量。
活性部位（active energy）:酶中含有底物结合部位和参与催化底物转化为产物的氨基酸残基部分。活性部位通常位于蛋白质的结构域或亚基之间的裂隙或是蛋白质表面的凹陷部位，通常都是由在三维空间上靠得很进的一些氨基酸残基组成。
酶活测定
初速度(initial velocity)：酶促反应最初阶段底物转化为产物的速度，这一阶段产物的浓度非常低，其逆反应可以忽略不计。
米氏方程（Michaelis-Mentent equation）:表示一个酶促反应的起始速度（υ）与底物浓度([s])关系的速度方程：υ=υmax[s]/(Km+[s])
米氏常数（Michaelis constant）:对于一个给定的反应，异至酶促反应的起始速度（υ0）达到最大反应速度（υmax）一半时的底物浓度。
催化常数（catalytic number）(Kcat):也称为转换数。是一个动力学常数，是在底物处于饱和状态下一个酶（或一个酶活性部位）催化一个反应有多快的测量。
催化常数等于最大反应速度除以总的酶浓度（υmax/[E]total）。或是每摩酶活性部位每秒钟转化为产物的底物的量（摩[尔]）。
双倒数作图（double-reciprocal plot）:那称为Lineweaver_Burk作图。一个酶促反应的速度的倒数（1/V）对底物度的倒数（1/LSF）的作图。x和y轴上的截距分别代表米氏常数和最大反应速度的倒数。
酶活调节
竞争性抑制作用（competitive inhibition）：通过增加底物浓度可以逆转的一种酶抑制类型。竞争性抑制剂通常与正常的底物或配体竞争同一个蛋白质的结合部位。这种抑制使Km增大而υmax不变。
非竞争性抑制作用（noncompetitive inhibition）: 抑制剂不仅与游离酶结合，也可以与酶-底物复合物结合的一种酶促反应抑制作用。这种抑制使Km不变而υmax变小。
反竞争性抑制作用（uncompetitive inhibition）: 抑制剂只与酶-底物复合物结合而不与游离的酶结合的一种酶促反应抑制作用。这种抑制使Km和υmax都变小但υmax/Km不变。
很大一类复杂的蛋白质物质 [enzyme;ferment],在促进可逆反应(如水解和氧化)方面起着像催化剂一样的作用。在许多工业过程中是有用的(如发酵、皮革鞣制及干酪生产)
酶是一种有机的胶状物质，由蛋白质组成，对于生物的化学变化起催化作用，发酵就是靠它的作用：～原。
[编辑本段]酶的催化
酸-碱催化（acid-base catalysis）：质子转移加速反应的催化作用。
共价催化（covalent catalysis）：一个底物或底物的一部分与催化剂形成共价键，然后被转移给第二个底物。许多酶催化的基团转移反应都是通过共价方式进行的。
催化机理
酶的催化机理和一般化学催化剂基本相同，也是先和反应物（酶的底物）结合成络合物，通过降低反应的能来提高化学反应的速度，在恒定温度下，化学反应体系中每个反应物分子所含的能量虽然差别较大，但其平均值较低，这是反应的初态。
S（底物）→P（产物）这个反应之所以能够进行，是因为有相当部分的S分子已被激活成为活化（过渡态）分子，活化分子越多，反应速度越快。在特定温度时，化学反应的活化能是使1摩尔物质的全部分子成为活化分子所需的能量（千卡）。
酶（E）的作用是：与S暂时结合形成一个新化合物ES，ES的活化状态（过渡态）比无催化剂的该化学反应中反应物活化分子含有的能量低得多。ES再反应产生P，同时释放E。E可与另外的S分子结合，再重复这个循环。降低整个反应所需的活化能，使在单位时间内有更多的分子进行反应，反应速度得以加快。如没有催化剂存在时，过氧化氢分解为水和氧的反应（2H2O2→2H2O+O2）需要的活化能为每摩尔18千卡（1千卡=4.187焦耳），用过氧化氢酶催化此反应时，只需要活化能每摩尔2千卡，反应速度约增加10^11倍。
酶作用的分子基础
一、酶的化学组成
按照酶的化学组成可将酶分为单纯酶和结合酶两大类。单纯酶分子中只有氨基酸残基组成的肽链，结合酶分子中则除了多肽链组成的蛋白质，还有非蛋白成分，如金属离子、铁卟啉或含B族维生素的小分子有机物。结合酶的蛋白质部分称为酶蛋白(apoenzyme)，非蛋白质部分统称为辅助因子 (cofactor)，两者一起组成全酶(holoenzyme)；只有全酶才有催化活性，如果两者分开则酶活力消失。非蛋白质部分如铁卟啉或含B族维生素的化合物若与酶蛋白以共价键相连的称为辅基(prosthetic group)，用透析或超滤等方法不能使它们与酶蛋白分开；反之两者以非共价键相连的称为辅酶(coenzyme)，可用上述方法把两者分开。表4-1为以金属离子作结合酶辅助因子的一些例子。表4-2列出含B族维生素的几种辅酶(基)及其参与的反应。
结合酶中的金属离子有多方面功能，它们可能是酶活性中心的组成成分；有的可能在稳定酶分子的构象上起作用；有的可能作为桥梁使酶与底物相连接。辅酶与辅基在催化反应中作为氢(H+和e)或某些化学基团的载体，起传递氢或化学基团的作用。体内酶的种类很多，但酶的辅助因子种类并不多，从表4—1中已见到几种酶均用某种相同的金属离子作为辅助因子的例子，同样的情况亦见于辅酶与辅基，如3-磷酸甘油醛脱氢酶和乳酸脱氢酶均以NAD+作为辅酶。酶催化反应的特异性决定于酶蛋白部分，而辅酶与辅基的作用是参与具体的反应过程中氢(H+和e)及一些特殊化学基团的运载。
二、酶的活性中心
酶属生物大分子，分子质量至少在1万以上，大的可达百万。酶的催化作用有赖于酶分子的一级结构及空间结构的完整。若酶分子变性或亚基解聚均可导致酶活性丧失。一个值得注意的问题是酶所催化的反应物即底物（substrate），却大多为小分物质它们的分子质量比酶要小几个数量级。
酶的活性中心（active center）只是酶分子中的很小部分，酶蛋白的大部分氨基酸残基并不与底物接触。组成酶活性中心的氨基酸残基的侧链存在不同的功能基团，如-NH2、-COOH、-SH、-OH和咪唑基等，它们来自酶分子多肽链的不同部位。有的基团在与底物结合时起结合基团(binding group)的作用，有的在催化反应中起催化基团(catalytic group)的作用。但有的基团既在结合中起作用，又在催化中起作用，所以常将活性部位的功能基团统称为必需基团(essential group)。它们通过多肽链的盘曲折叠，组成一个在酶分子表面、具有三维空间结构的孔穴或裂隙，以容纳进入的底物与之结合（图4-1）并催化底物转变为产物，这个区域即称为酶的活性中心。
而酶活性中心以外的功能集团则在形成并维持酶的空间构象上也是必需的，故称为活性中心以外的必需基团。对需要辅助因子的酶来说，辅助因子也是活性中心的组成部分。酶催化反应的特异性实际上决定于酶活性中心的结合基团、催化基团及其空间结构。
三、酶的分子结构与催化活性的关系
酶的分子结构的基础是其氨基酸的序列，它决定着酶的空间结构和活性中心的形成以及酶催化的专一性。如哺乳动物中的磷酸甘油醛脱氢酶的氨基酸残基序列几乎完全相同，说明相同的一级结构是酶催化同一反应的基础。又如消化道的糜蛋白酶，胰蛋白酶和弹性蛋白酶都能水解食物蛋白质的肽键，但三者水解的肽键有各自的特异性，糜蛋白酶水解含芳香族氨基酸残基提供羧基的肽键，胰蛋白酶水解赖氨酸等碱性氨基酸残基提供羧基的肽键，而弹性蛋白酶水解侧链较小且不带电荷氨基酸残基提供羧基的肽键．这三种酶的氨基酸序列分析显示40％左右的氨基酸序列相同，都以丝氨酸残基作为酶的活性中心基团，三种酶在丝氨酸残基周围都有G1y-Asp-Ser-Gly-Pro序列，X线衍射研究提示这三种酶有相似的空间结构，这是它们都能水解肽键的基础。而它们水解肽键时的特异性则来自酶的底物结合部位上氨基酸组成上有微小的差别所致。
图说明这三个酶的底物结合部位均有一个袋形结构，糜蛋白酶该处能容纳芳香基或非极性基；胰蛋白酶袋子底部稍有不同其中一个氨基酸残基为天冬氨酸取代，使该处负电荷增强，故该处对带正电荷的赖氨酸或精酸残基结合有利；弹性蛋白酶口袋二侧为缬氨酸和苏氨酸残基所取代，因此该处只能结合较小侧链和不带电荷的基团．说明酶的催化特异性与酶分子结构的紧密关系。
四、酶原与酶原激活（zymogen andactivation of zymogen）
有些酶如消化系统中的各种蛋白酶以无活性的前体形式合成和分泌，然后，输送到特定的部位，当体内需要时，经特异性蛋白水解酶的作用转变为有活性的酶而发挥作用。这些不具催化活性的酶的前体称为酶原（zymogen）。如胃蛋白酶原(pepsinogen)、胰蛋白酶原(trypsinogen)和胰凝乳蛋白酶原(chymotrypsinogen)等。某种物质作用于酶原使之转变成有活性的酶的过程称为酶原的激活。使无活性的酶原转变为有活性的酶的物质称为活化素。活化素对于酶原的激活作用具有一定的特异性。
例如胰腺细胞合成的糜蛋白酶原为245个氨基酸残基组成的单一肽链，分子内部有5对二硫键相连，该酶原的激活过程如图4-3所示．首先由胰蛋白酶水解15位精氨酸和16位异亮氨酸残基间的肽键，激活成有完全催化活性的p-糜蛋白酶，但此时酶分子尚未稳定，经p-糜蛋白酶自身催化，去除二分子二肽成为有催化活性井具稳定结构的α—糜蛋白酶。
在正常情况下，血浆中大多数凝血因子基本上是以无活性的酶原形式存在，只有当组织或血管内膜受损后，无活性的酶原才能转变为有活性的酶，从而触发一系列的级联式酶促反应，最终导致可溶性的纤维蛋白原转变为稳定的纤维蛋白多聚体，网罗血小板等形成血凝块。
酶原激活的本质是切断酶原分子中特异肽键或去除部分肽段后有利于酶活性中心的形成酶原激活有重要的生理意义，一方面它保证合成酶的细胞本身不受蛋白酶的消化破坏，另一方面使它们在特定的生理条件和规定的部位受到激活并发挥其生理作用。如组织或血管内膜受损后激活凝血因子；胃主细胞分泌的胃蛋白酶原和胰腺细胞分泌的糜蛋白酶原、胰蛋白酶原、弹性蛋白酶原等分别在胃和小肠激活成相应的活性酶，促进食物蛋白质的消化就是明显的例证。特定肽键的断裂所导致的酶原激活在生物体内广泛存在，是生物体的一种重要的调控酶活性的方式。如果酶原的激活过程发生异常，将导致一系列疾病的发生。出血性胰腺炎的发生就是由于蛋白酶原在未进小肠时就被激活，激活的蛋白酶水解自身的胰腺细胞，导致胰腺出血、肿胀。
四、同工酶(isoenzyme)
同工酶的概念：即同工酶是一类催化相同的化学反应，但酶蛋白的分子结构、理化性质和免疫原性各不相同的一类酶。 它们存在于生物的同一种族或同一个体的不同组织，甚至在同一组织、同一细胞的不同细胞器中。至今已知的同工酶已不下几十种，如己糖激酶，乳酸脱氢酶等，其中以乳酸脱氢酶（Lactic acid dehydrogenase,LDH）研究得最为清楚。人和脊柱动物组织中，有五种分子形式，它们催化下列相同的化学反应：
五种同工酶均由四个亚基组成。LDH的亚基有骨骼肌型(M型)和心肌型(H型)之分，两型亚基的氨基酸组成不同，由两种亚基以不同比例组成的四聚体，存在五种LDH形式．即H4（LDHl）、H3M1（LDH2）、H2M2 (LDH3)、H1M3(LDH4)和M4 (LDH5)。
M、H亚基的氨基酸组成不同，这是由基因不同所决定。五种LDH中的M、H亚基比例各异，决定了它们理化性质的差别．通常用电冰法可把五种LDH分开，LDH1向正极泳动速度最快，而LDH5泳动最慢，其它几种介于两者之间，依次为LDH2、LDH3和LDH4(图4-5) 图4-5还说明了不同组织中各种LDH所含的量不同，心肌中以LDHl及LDH2的量较多，而骨骼肌及肝中LDH5和LDH4为主．不同组织中LDH同工酶谱的差异与组织利用乳酸的生理过程有关．LDH1和LDH2对乳酸的亲和力大，使乳酸脱氢氧化成丙酮酸，有利于心肌从乳酸氧化中取得能量。LDH5和LDH4对丙酮酸的亲和力大，有使丙酮酸还原为乳酸的作用，这与肌肉在无氧酵解中取得能量的生理过程相适应(详见糖代谢章)．在组织病变时这些同工酶释放入血，由于同工酶在组织器官中分布差异，因此血清同工酶谱就有了变化。故临床常用血清同工酶谱分析来诊断疾病(图4-5)。
五、 别构酶
别构酶(allosteric enzyme)往往是具有四级结构的多亚基的寡聚酶，酶分子中除有催化作用的活性中心也称催化位点（catalytic site）外；还有别构位点(allosteric site)．后者是结合别构剂(allesteric effector)的位置，当它与别构剂结合时，酶的分子构象就会发生轻微变化，影响到催化位点对底物的亲和力和催化效率。若别构剂结合使酶与底物亲和力或催化效率增高的称为别构激活剂(allostericactivator)，反之使酶底物的r亲和力或催化效率降低的称为别构抑制剂(allostericinhibitor)。酶活性受别构剂调节的作用称为别构调节(allosteric regulation)作用．别构酶的催化位点与别构位点可共处一个亚基的不同部位，但更多的是分别处于不同亚基上．在后一种情况下具催化位点的亚基称催化亚基，而具别构位点的称调节亚基。多数别构酶处于代谢途径的开端，而别构酶的别构剂往往是一些生理性小分子及该酶作用的底物或该代谢途径的中间产物或终产物。故别构酶的催化活性受细胞内底物浓度、代谢中间物或终产物浓度的调节。终产物抑制该途径中的别构酶称反馈抑制(feedback inhibition)．说明一旦细胞内终产物增多，它作为别构抑制剂抑制处于代谢途径起始的酶，及时调整该代谢途径的速度，以适应细胞生理机能的需要。别构酶在细胞物质代谢上的调节中发挥重要作用。故别构酶又称调节酶。（regulatory enzyme）
六、修饰酶
体内有些酶需在其它酶作用下，对酶分子结构进行修饰后才具催化活性，这类酶称为修饰酶（modification enzyme）。其中以共价修饰为多见，如酶蛋白的丝氨酸，苏氨酸残基的功能基团-OH可被磷酸化，这时伴有共价键的修饰变化生成，故称共价修饰(covalent modification)。由于这种修饰导致酶活力改变称为酶的共价修饰调节(covalent modification regulation)。体内最常见的共价修饰是酶的磷酸化与去磷酸化，此外还有酶的乙酰化与去乙酰化、尿苷酸化与去尿苷酸化、甲基化与去甲基化。由于共价修饰反应迅速，具有级联式放大效应所以亦是体内调节物质代谢的重要方式。如催化糖原分解第一步反应的糖原磷酸化酶存在有活性和无活性两种形式，有活性的称为磷酸化酶a，无活性的称为磷酸化酶b，这两种形式的互变就是通过酶分子的磷酸化与去磷酸化的过程（详见糖代谢章）
七、多酶复合体与多酶体系
体内有些酶彼此聚合在一起，组成一个物理的结合体，此结合体称为多酶复合体(multienzyme complex)。若把多酶复合体解体，则各酶的催化活性消失。参与组成多酶复合体的酶有多有少，如催化丙酮酸氧化脱羧反应的丙酮酸脱氢酶多酶复合体由三种酶组成，而在线粒体中催化脂肪酸β-氧化的多酶复合体由四种酶组成。多酶复合体第一个酶催化反应的产物成为第二个酶作用的底物，如此连续进行，直至终产物生成．
多酶复合体由于有物理结合，在空间构象上有利于这种流水作业的快速进行，是生物体提高酶催化效率的一种有效措施。
体内物质代谢的各条途径往往有许多酶共同参与，依次完成反应过程，这些酶不同于多酶复合体，在结构上无彼此关联。故称为多酶体系(multienzyme system)。如参与糖酵解的11个酶均存在于胞液，组成一个多酶体系。
八、多功能酶
近年来发现有些酶分子存在多种催化活性，例如大肠杆菌DNA聚合酶I是一条分子质量为109kDa的多肽链，具有催化DNA链的合成、3’-5’核酸外切酶和5’-3’核酸外切酶的活性，用蛋白水解酶轻度水解得两个肽段，一个含5’-3’核酸外切酶活性，另一个含另两种酶的活性，表明大肠杆菌DNA聚合酶分子中含多个活性中心。哺乳动物的脂肪酸合成酶由两条多肽链组成，每一条多肽链均含脂肪酸合成所需的七种酶的催化活性。这种酶分子中存在多种催化活性部位的酶称为多功能酶(multifunctional enzyme)或串联酶(tandem enzyme)。多功能酶在分子结构上比多酶复合体更具有优越性，因为相关的化学反应在一个酶分子上进行，比多酶复合体更有效，这也是生物进化的结果。
[编辑本段]影响酶活力的因素
米契里斯（Michaelis）和门坦（Menten）根据中间产物学说推导出酶促反应速度方程式，即米-门公式（具体参考《环境工程微生物学》第四章微生物的生理）。由米门公式可知：酶促反应速度受酶浓度和底物浓度的影响，也受温度、pH、激活剂和抑制剂的影响。
（1）酶浓度对酶促反应速度的影响
从米门公式和酶浓度与酶促反应速度的关系图解可以看出：酶促反应速度与酶分子的浓度成正比。当底物分子浓度足够时，酶分子越多，底物转化的速度越快。但事实上，当酶浓度很高时，并不保持这种关系，曲线逐渐趋向平缓。根据分析，这可能是高浓度的底物夹带夹带有许多的抑制剂所致。
（2）底物浓度对酶促反应速度的影响
在生化反应中，若酶的浓度为定值，底物的起始浓度较低时，酶促反应速度与底物浓度成正比，即随底物浓度的增加而增加。当所有的酶与底物结合生成中间产物后，即使在增加底物浓度，中间产物浓度也不会增加，酶促反应速度也不增加。
还可以得出，在底物浓度相同条件下，酶促反应速度与酶的初始浓度成正比。酶的初始浓度大，其酶促反应速度就大。
在实际测定中，即使酶浓度足够高，随底物浓度的升高，酶促反应速度并没有因此增加，甚至受到抑制。其原因是：高浓度底物降低了水的有效浓度，降低了分子扩散性，从而降低了酶促反应速度。过量的底物聚集在酶分子上，生成无活性的中间产物，不能释放出酶分子，从而也会降低反应速度。
（3）温度对酶促反应速度的影响
各种酶在最适温度范围内，酶活性最强，酶促反应速度最大。在适宜的温度范围内，温度每升高10℃，酶促反应速度可以相应提高1～2倍。不同生物体内酶的最适温度不同。如，动物组织中各种酶的最适温度为37～40℃；微生物体内各种酶的最适温度为25～60℃，但也有例外，如黑曲糖化酶的最适温度为62～64℃；巨大芽孢杆菌、短乳酸杆菌、产气杆菌等体内的葡萄糖异构酶的最适温度为80℃；枯草杆菌的液化型淀粉酶的最适温度为85～94℃。可见，一些芽孢杆菌的酶的热稳定性较高。过高或过低的温度都会降低酶的催化效率，即降低酶促反应速度。
最适温度在60℃以下的酶，当温度达到60～80℃时，大部分酶被破坏，发生不可逆变性；当温度接近100℃时，酶的催化作用完全丧失。
（4）pH对酶促反应速度的影响
酶在最适pH范围内表现出活性，大于或小于最适pH，都会降低酶活性。主要表现在两个方面：①改变底物分子和酶分子的带电状态，从而影响酶和底物的结合；②过高或过低的pH都会影响酶的稳定性，进而使酶遭受不可逆破坏。
（5）激活剂对酶促反应速度的影响
能激活酶的物质称为酶的激活剂。激活剂种类很多，有①无机阳离子，如钠离子、钾离子、铜离子、钙离子等；②无机阴离子，如氯离子、溴离子、碘离子、硫酸盐离子磷酸盐离子等；③有机化合物，如维生素C、半胱氨酸、还原性谷胱甘肽等。许多酶只有当某一种适当的激活剂存在时，才表现出催化活性或强化其催化活性，这称为对酶的激活作用。而有些酶被合成后呈现无活性状态，这种酶称为酶原。它必须经过适当的激活剂激活后才具活性。
（6）抑制剂对酶促反应速度的影响
能减弱、抑制甚至破坏酶活性的物质称为酶的抑制剂。它可降低酶促反应速度。酶的抑制剂有重金属离子、一氧化碳、硫化氢、氢氰酸、氟化物、碘化乙酸、生物碱、染料、对-氯汞苯甲酸、二异丙基氟磷酸、乙二胺四乙酸、表面活性剂等。
对酶促反应的抑制可分为竞争性抑制和非竞争性抑制。与底物结构类似的物质争先与酶的活性中心结合，从而降低酶促反应速度，这种作用称为竞争性抑制。竞争性抑制是可逆性抑制，通过增加底物浓度最终可解除抑制，恢复酶的活性。与底物结构类似的物质称为竞争性抑制剂。抑制剂与酶活性中心以外的位点结合后，底物仍可与酶活性中心结合，但酶不显示活性，这种作用称为非竞争性抑制。非竞争性抑制是不可逆的，增加底物浓度并不能解除对酶活性的抑制。与酶活性中心以外的位点结合的抑制剂，称为非竞争性抑制剂。
有的物质既可作为一种酶的抑制剂，又可作为另一种酶的激活剂。

㈡ 酶的发现史

人们在日常生活中发现酵母能使果汁和谷类加速转化成酒。这种转化过程叫作发酵。1680年，荷兰的业余生物学家、布商列文虎克在用显微镜观察中首先发现了酵母细胞。一个半世纪以后，法国物理学家卡格尼亚尔·德拉图尔使用一台优质的复式显微镜，专心研究酵母，他仔细观察了酵母的繁殖过程，确定酵母是一种活的微生物。这样，在19世纪50年代，酵母就成了一个热门的研究课题。

人们还发现在肠道里也进行着类似于发酵的过程。1752年，法国物理学家列奥米尔用鹰作实验对象，让鹰吞下几个装有肉的小金属管，管壁上的小孔能使胃内的化学物质作用到肉上。当鹰吐出这些管子的时候，管内的肉已部分分解了，管中有了一种淡黄色的液体。

1777年，苏格兰医生史蒂文斯从胃里分离一种液体（胃液），并证明了食物的分解过程可以在体外进行。

1834年，德国博物学家施旺把氯化汞加到胃液里，沉淀出一种白色粉末。除去粉末中的汞化合物，把剩下的粉末溶解，得到了一种浓度非常高的消化液，他把这粉末叫作“胃蛋白酶”（希腊语中的消化之意）。

同时，两位法国化学家帕扬和佩索菲发现，麦芽提取物中有一种物质，能使淀粉变成糖，变化的速度超过了酸的作用，他们称这种物质为“淀粉酶制剂”（希腊语的“分离”）。

科学家们把酵母细胞一类的活动体酵素和像胃蛋白酶一类的非活体酵素作了明确的区分。

1878年，德国生理学家库恩提出把后者叫作“酶”。

1897年，德国化学家毕希纳用砂粒研磨酵细胞，把所有的细胞全部研碎，并成功地提取出一种液体。他发现，这种液体依然能够像酵母细胞一样完成发酵任务。这个实验证明了活体酵素与非活体酵素的功能是一样的。因此，“酶”这个词现在适用于所有的酵素，而且是使生化反应的催化剂。

由于这项发现，毕希纳获得了1907年诺贝尔化学奖

㈢ 酶工程的发展历史

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。

㈣ 酶工程知识总结

酶工程复习小结

第一章 绪论

1.酶的发展史

       1773年，意大利斯帕兰扎尼发现了鹰的胃液消化肉块。

       19世纪欧洲发现酶的反应属于化学反应，与生命活动无关。

       巴斯德发现发酵与活细胞有关，起发酵作用的是酵母细胞。

       库恩将其命名为酶。

       毕希纳发现是一种生物反应催化剂。

酶的本质研究：最初认为酶是酿酒酵母，后来发现是一种具有生物催化活性的物质，在后来发现酶是一种蛋白质，在后来发现有些酶是RNA。

        生物催化剂（Biocatalytics）：通常把来源于生物并且具有催化活性的酶制剂统称为生物催化剂。生物催化剂除了从生物体分离出来的酶之外，还包括富含酶制剂的细胞碎片、细胞器、丧失生命活性的完整细胞器以及可以增值的活细胞。

       酶工程是利用酶催化的作用，在一定的生物反应器当中将原料转化为所需要产品，是酶学理论与微生物技术的结合而产生的一门新技术，是酶的生产与应用过程技术。

       酶的生产：通过各种方法获得人们所需要的酶的技术过程。

       酶的应用：通过酶的催化作用获得人们所需要的物质或者除去不需要的物质的技术过程。在酶的应用过程当中，出现了天然酶的缺陷包括：稳定性差（对热强酸强碱）、酶的分离纯化技术复杂、只能使用一次。

     酶的改良：通过各种技术和方法改良酶的催化特征的技术过程。包括酶的分子修饰、酶的固定化、酶的非水相催化体系的建立以及酶的定向进化。

       酶工程的三个阶段：

酶的提取分离阶段（日本的高峰让吉用米曲霉制备淀粉酶、Rohm动物一张中提取出胃蛋白酶用于皮革洗涤和软化、木瓜蛋白酶用于啤酒澄清、细菌淀粉酶用于纺织品退浆。

       酶的发酵生产阶段：微生物液体深层发酵进行淀粉—淀粉酶的改良。

       工程全面化发展：易错PCR、DNA重排、基因家族重排、高通量筛选、酶的定向进化。

第二章 酶学知识

1.酶的分类与命名

酶的分类：可以分为蛋白酶和核酸类酶。其中蛋白类酶包括氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂合酶、异构酶和连接酶六种，核酸酶包括分子内核酸酶（自我剪切和酶、自我剪接核酶）和分子间核酸酶（DNA、RNA、多肽、氨基酸）。羊转水裂一脸

酶的命名：习惯命名法：底物加反应特性（蛋白酶、淀粉酶）、催化反应特征（水解酶）、加来源或特征（木瓜蛋白酶、碱性磷酸酶）

系统命名法：E.C.a.b.c.d

a表示大类即分类当中的六类。

2.酶的组成和特点

单纯酶是指简单酶，只有一种催化成分，单纯蛋白质，比如：脲酶、淀粉酶、脂肪酶。蛋白质的性质决定了他的催化活性。

结合酶或全酶：是指由酶蛋白和辅助因子构成的，辅助因子包括金属离子和小分子物质，其中小分子物质又包括辅酶和辅基。辅酶结合比较松弛，辅基结合比较紧密。一般来说，全酶的酶蛋白决定了底物的专一性，辅助因子决定了反应的专一性。

辅助因子的作用：

金属离子

金属离子的作用：催化作用，参与三元络合物E-M-S的形成，稳定蛋白构象。根据金属离子与酶蛋白的结合程度可以分为两种：金属酶和金属激活酶。酶蛋白与金属离子结合紧密，比如说铁离子/亚铁离子、铜离子/亚铜离子。金属激酶：酶蛋白与金属离子结合比较松散，在溶液中酶蛋白与这类离子结合而被激活。

辅酶和辅基：

辅酶：是指与酶蛋白结合比较松散那的小分子有机物质，通过透析方法可以除去。

辅基：以共价键与酶蛋白结合，不能用透析方法除去，必须使用一定的化学处理才能够将共价键打开。

酶的组成形式：单体酶、寡聚酶、多酶复合体、多酶融合体。

单体酶：有一条肽链组成或者多条肽链通过二硫键链接形成的酶。

寡聚酶：由两个或两个以上的与亚基组成的酶。

多酶复合体：由几种酶通过共价链接形成的复合体。其中每一个酶催化一种反应所有反应依次进行。

多聚融合体：一条多肽链上链接有多种催化活性的酶，通常是由基因改造形成的。

酶的结构：包括必需基团、结构维持和活性部位（包括结合基因和催化基因）

3.酶催化

酶催化的特点：催化效率高、高特异性、酶活可调节（不同反应条件下酶活不同）

催化反应的机制：广义的酸碱催化、共价催化

4.酶反应动力学：研究酶促反应的速率以及其影响因素的科学。

5.酶活力测定：反应条件设计酶浓度、底物浓度、反应体系、条件、样品、空白和对照。

第三章 酶的蛋白合成

1.中心法则

2.蛋白表达的调控：

2.1胞内蛋白和胞外蛋白的差异：

胞内蛋白由细胞质内游离的核糖体形成，一般来说，不含信号肽，不经过内质网、高尔基体的加工。胞外蛋白是存在于细胞外的基质当中，由细胞合成之后分泌到胞外的蛋白质，绝大多数含有信号肽。

2.2操纵子、调控子、信号肽、前肽。其中操纵子和信号肽位于目的基因上游。

操纵子：操纵子包括启动基因、操纵基因以及结构基因，三者紧密相连，操纵子是三者的总称。很多功能相关的基因前后链接成串，由一个共同的控制区进行调控。常见的操纵子包括：乳糖操纵子、色氨酸操纵子等信号肽：蛋白质中由特定氨基酸组成的连续序列，决定蛋白质在细胞中的最终定位。在胞外蛋白分泌的过程中至关重要。

2.3密码子：mRNA每三个相邻碱基排列成为一个密码子，密码子决定氨基酸的种类，密码子的排列顺序决定氨基酸的排列顺序，进而决定蛋白质的一级结构。在翻译过程中会与反密码子相结合。免疫原性：指可以引起免疫应答的性能。即抗原刺激特定的免疫细胞，使免疫细胞发生活化、增殖、分化，最终产生特定的免疫细胞的能力。

抗原性：抗原性是指抗原与其诱导的看抗体或致敏淋巴细胞他特异性结合的能力大小。

蛋白结构包括一级结构、二级结构。

第四章 微生物产酶

1.微生物产酶的流程

1）菌种分离筛选：土样采集、过滤、辅基、菌落培养、筛选

2）菌种优化培育

3）发酵培养基/发酵条件的优化

4）发酵产物的分离纯化

5）酶制剂的包装保存

2.微生物产酶的生化机制

1）酶的生物合成的基本过程：转录和翻译

2）生物合成的调节：

       分解代谢物的阻遏作用

       酶生物合成的诱导作用

       酶生物合成的反馈阻遏作用

3）合成模式：同步合成型、延续合成型、中期合成型、滞后合成型。（合成模式并不是固定不变的，同一菌种在不同条件下的合成模式可能会不同。）

同步合成型：酶的合成与细胞的生长同步进行，在细胞进入平衡期之后，酶的合成停止。

延续合成型：酶的合成与细菌的生长同步进行，但是在细菌生长进入平衡期之后，酶还可以继续合成一段时间。

中期合成型：酶在细菌生长一段时间之后才开始，在细胞生长达到平衡期之后，酶的合成停止。

滞后合成型：酶合成在细胞生长开始一段时间后，在细胞生长达到平衡期之后，酶的合成还可以继续合成一段时间。

3.微生物产酶的影响因素：

优化菌株、优化培养基、优化分离技术、设备及条件、控制工艺、其他（添加诱导物、控制阻遏物浓度、添加表面活性剂、添加促进剂）。

诱导物：能够调节启动子开关的物质称为诱导物，诱导物可以与调控蛋白结合，改变调控蛋白的空间结构，从而能改变基因转录翻译。

阻遏物：一种可以与DNA或者RNA结合来阻遏转录翻译的一种蛋白质，与操纵基因结合之后影响操纵子的蛋白结构，进而影响蛋白质合成。

表面活性剂：指具有一定的亲水疏水基因，在溶液表面横向排列，并且可以使表面张力下降的物质。促进剂：可以促进产酶，但是并不清楚其原理。

因此，发酵方式的选择、了解发酵特点、培养基的选择、优化工艺、优化发酵条件非常重要。

培养基：培养基的C/N，碳源、氮源有什么物质提供、无机盐、生长因子

发酵条件包括pH条件（缓冲体系、培养基中、流体）、温度（培养温度、发酵罐温度）、溶解氧（氧分压、通气量、气液接触时间、接触面积、改变培养液的性质）。

4.微生物发酵的优点：

1

）微生物产酶产量高。

2）微生物产酶稳定下好。

3）利于培养和管理

4）利于酶的分离纯化

5）安全可靠，无毒性。

第五章 微生物菌种改造

1.育种的分子生物学基础——突变

突变的分子机制：基因突变（碱基替换、移码突变、易位突变），染色体畸变和染色体组变（缺失和重复、倒位和易位、多倍体三倍体）

遗传性状改变：同义和无义突变、错义突变、移码突变

突变类型：形态突变型、生化突变型、条件致死突变型、致死突变型、抗性突变型。

基因突变：基因组DNA发生突然变化的，可以遗传的，变异现象。从分子水平来看，就是发生在碱基序列上的变化。

碱基替换：在DNA分子中，一个碱基被另一个碱基替换的现象。

移码突变：在正常的DNA分子中，碱基改变非3的倍数，导致在这个位置后面的所有碱基序列发生改变，导致碱基编码移位错误的现象就做移码突变。

易位突变：染色体片段发生位置改变叫做易位，其中在同一条染色体上的改变叫做移位或者染色体内易位，在不同染色体之间发生叫做染色体间易位。

染色体畸变：染色体畸变包括染色体数目的畸变和染色体形态的畸变。

同义突变：又叫沉默突变，是指DNA中的碱基改变导致mRNA的密码子发生改变，但是由于密码子并没有发挥作用，氨基酸并没有发生改变的突变。

无义突变：DNA的突变导致mRNA中的密码子改变为另一种终止密码子。

错义突变：DNA中的碱基改变导致mRNA中的密码子发生改变，编码成另一种氨基酸的突变。

形态突变型：指肉眼可见的突变型，比如说性状、大小、颜色的突变型。

2.育种前的准备——诱导细胞的选择

1）单倍体细胞

2）单核或者细胞核尽可能少。

3）诱变剂作用机理选择细胞状态

4）分离纯化

注意1）爱固定条件下培养细胞，2）利用成分固定的细胞进行实验，3）细胞充分分散，4）诱变之后表型延迟

3.育种的一般流程

1）选择出发菌株

2）出发菌株纯化

3）制备单孢子

4）诱变剂或者诱变方式的选择性

5）诱变条件的优化

4.菌种筛选

1）筛选流程的确认

2）筛选方法的确定和优化

3）筛选培养基

4）产物测定

5）突变菌株的分纯

6）突变菌株的工业化

5.育种的常见方法及原理

1）自然选育：小概率突变

2）经典诱变：物理诱变、化学诱变（烷化剂、核酸碱基类似物、抗生素）、复合诱变

产TG酶的菌种紫外诱变（制备孢子处理液、紫外处理、涂布暗箱培养、高通量初筛、摇瓶复筛、工业发酵罐放大）

亚硝基胍诱变：原理：烷化剂，是DNA上的碱基和磷酸部分被烷化，DNA复制时导致配对错误而引起突变。诱变条件：不同pH的诱变机理不同。

常温常压等离子体（ARTPA）常温常压等离子体突变，在其中含有多种化学活性成分粒子。

3）基于PCR技术的突变

随机突变、定点突变、易错PCR、基因重排、定向进化（建库）。

易错PCR：在采用DNA聚合酶进行PCR时，通过调整反应条件，比如说加入镁离子、加入锰离子、改变体系中的dNTP、低保真的酶等，来改变基因频率，以此达到基因突变的效果。

基因重排：将含有不同大小的基因库切成DNA小片段，小片段之间互为引物进行PCR扩增，扩增含有多个突变位点的基因，转化筛选。

定向进化：突变文库构建（基于易错PCR以及基因文库的建立），定向筛选（按照定向有目的筛选），基因鉴定（扩增目标基因，进行鉴定）

PCR对基因的改造缺点：只能对单基因进行改造，一般的酶分子不要过大，只能针对酶本身进行改造，往往适应性不好，效果有限。

4）有性选育：杂交育种、原生质体融合、基因组重排。

杂交育种：是将父母本杂交之后得到子代，对子代进行选育。

原生质体融合：采用人工的方法，将两个有一定性状的原生质体进行融合从而达到育种目的。

基因组重排：基因组重排需要一个基因库，然后通过原生质体融合的方式将目的基因进行随即重排。

第六章 酶的分离纯化

1.分离纯化的概要

1）酶蛋白纯化的一般过程：合适的方法选取、蛋白质来源及释放、初步分离、纯化、脱盐浓缩、检测保存

2）纯化常规需要考虑

量：科研级别（微克）；医药上和工业上（公斤级），

纯度：临床治疗99.9%，食品级安全

破碎条件：温和，去除杂志、脂质、核酸、毒素等物质。

纯化条件：缓冲体系，蛋白酶，稳定性

2.蛋白质的初步纯化——分离

1）细胞破碎：机械破碎法、化学破碎法、物理破碎法（压力差、温度差、超声）、酶促破碎法。

2）提取：

       盐溶液提取：麸曲中的淀粉酶、蛋白酶等胞外酶。

       酶溶液提取：胰蛋白酶的提取

       碱溶液提取：细菌L—天冬酰胺酶

       有机溶剂萃取：有机相、水相，多用于与脂质可以牢固结合或者有较多极性基团的酶提取。

3）沉淀分离：

     盐析：利用不同蛋白质在不同溶液当中的溶解度不同进行分离，通过在酶溶液中加入一定浓度的盐使酶或者杂质析出沉淀，从而达到沉淀分离的作用。

       等点点沉淀：利用两性电解质在等电点的溶解度最低，以及不同的良性电解质有不同的等电点这个特征，通过调节溶液的pH，是没或者杂质析出。

       有机溶剂沉淀法：利用酶或者其他杂质在有机溶剂中的溶解度不同，通过添加一定量的有机溶剂，是没或者杂志析出。

       复合沉淀：在酶中加入某种物质，使之与酶形成复合物，而沉淀下来。

       选择性变性沉淀：选择一定条件使酶液中存在杂质，并且不会影响酶的作用效果。

4）离心分离

       差速离心：根据粒子大小、沉降系数等进行离心。

       密度梯度离心：在密度梯度离心介质（蔗糖、甘油）进行离心。

       等密梯度离心：将介质与样品混合，由于各自的浮力上浮或者下沉。

5）膜分离：粗滤、微滤、超滤

3.蛋白质的精细纯化

1）色谱层析：吸附层析和分配层析（纸上层析和簿层层析）

2）不同层析的原理

3）分子排阻

4）离子交换层析

5）层析聚焦

6）疏水层析

4.高效液相色谱法

第七章 酶的性质

1.酶的基本性质

1）检测

SED-PAGE

WB：是否为特异性蛋白

LC-MS/GC-MS：含量以及分子量

CD：研究蛋白质的二级结构

紫外扫描/分光光度法：浓度

DSC：通过吸放热的特殊点发生蛋白质溶解点进行蛋白质分子连接点的研究。

晶体结构：冷冻电镜

2）酶的基本性质

酶活：是指在一定条件下酶催化反应的能力

酶活力大小：一定条件下酶催化反应的速率

酶单位：一定条件下一定时间内将一定量的底物转化为产物所需要的酶量。

酶转换数（Kcat）：一定条件下每秒钟每个酶分子转换的底物分子数来表示酶的反应速率。

抑制剂：分子直接作用于酶，导致其催化效率较低的物质叫做酶抑制剂。

3）酶学特征检测

2.酶的稳定性

金属离子、底物、辅因子、其他相对低分子的分子质量陪提的结合作用。

盐桥、二硫键、氢键、

3.酶的变性机制

1）化学变性因素：

       表面活性剂、去污剂：阴离子>阳离子>无离子

       变性剂：脲和盐酸胍

       高浓度盐：硫酸铵、酶稳定剂

       氰化钠（紊乱剂）

       有机溶剂

       螯合

       重金属离子和巯基试剂

2）物理变性因素：热、机械力、冷冻脱水、辐射作用

3）蛋白复性：不在完全不可逆失活的条件下，大多数蛋白质可以复性。也就是重新具有酶的功能。

4）不可逆失活：

     蛋白质水解酶和自溶作用：微生物或者外源蛋白水解酶的作用。

       聚合作用：热变性、二硫键重组

       极端pH：启动改变、交联破坏氨基酸残基

       氧化作用：芳香族的侧链氨基酸、蛋氨酸、半胱氨酸，胱氨酸残基

4.酶的保存：保存条件状态、温度、水分、氧气、保护剂。固定化、酶分子修饰

第八章 酶的保存

1.酶抑制剂

1）抑制剂：直接作用于酶使其翠花效率降低的分子。

2）酶抑制剂的应用：治疗或者有毒

抑制作用类型：分为可逆抑制和不可逆抑制，可逆抑制又可以分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制。

可逆抑制：可逆抑制是说对反应的一直是可逆的，以酶促反应来说，可逆性抑制剂与酶形成复合物，抑制酶与底物的作用。但是在相同条件下，复合物又可以分解成酶和抑制剂，分解后的酶仍然可以催化反应的发生。

       竞争性抑制：抑制剂与底物共同竞争美的同一个活性位点，从而干扰了底物与酶的结合。

       非竞争性抑制：抑制剂可与酶的其他活性部位结合，但不会和底物竞争同一个活性部位。

       反竞争性抑制：抑制剂不能与游离酶发生结合，但是可以与底物—酶的复合物发生结合，从而抑制酶促反应。

不可逆抑制：共价修饰改变酶的结果，不可逆转。大豆胰蛋白酶抑制剂只不可逆作用于多肽，青霉素亚砜只不可逆作用于内酰胺酶。

3）酶抑制剂的应用

神经毒气  乙酰胆碱酯酶

达菲竞争性抑制流感

第九章 动植物及其细胞产酶

1.动物细胞及动物细胞产酶

1）概述

       动物组织中有些酶的含量很高，可以直接提取，利用动物细胞额方法也可以产生大量的酶

2）动物细胞产酶的特点：易获取、动物来源、病毒、含量、纯度不高、可持续性不长。

3）动物产酶举例

       蜗牛酶的提取：蜗牛酶是从蜗牛的嗦囊和消化道中植被的混合酶，含有纤维须眉，果胶酶，淀粉酶，蛋白酶等多种酶。

       破壳，摘嗦囊，2-3倍缓冲液，过滤取滤液，冻干极为成品。

       胰蛋白酶提取和精细纯化。

       豚鼠肝脏中 TG酶

4）动物细胞产酶特点：

用于功能蛋白的生产

生产缓慢

需要添加抗生素

对剪切力面干、培养条件苛刻

有些只能贴壁培养。

培养基复杂，需要血清或替代品，价格昂贵。

5）动物细胞培养工艺

悬浮培养、贴壁培养、固定化细胞培养

培养基：氨基酸、维生素、无机盐、葡萄糖、生长因子、激素

温度：36.5

6）重组蛋白表达

构建表达载体

选择合适的宿主细胞

有话培养基

优化纯化工艺

2.植物细胞产酶

1）概述半贴壁单层细胞室温可以生长，表达的重组蛋白可溶，折叠正确有翻译后修饰，有生物活性，比较容易分离，易于表达异源蛋白，安全

2）产酶方式

植物组织直接提取

愈伤组织培养

转基因植物

植物细胞培养

原生质体培养

3）植物细胞培养

细胞体积大，营养条件相对简单，产率提高，所短周期，易于管理、需要的条件较多（外界条件，修剪等）

4）植物组织培养

选择和处理外植体，分离细胞，愈伤组织诱导培养、细胞培养、原生质体再生培养

5）示例：蒜素和蒜酶超氧化物歧化酶、木瓜蛋白酶（提取炼乳，凝固，陈江，干燥、麦芽糖酶。

㈤ 酶与酶学研究的发展简史并思考:我国很早就有酶的应用,为何酶学理论研究很晚

摘要 人们对酶得认识经历了一个漫长久远的过程 中国古代随着农业技术的进步人们开始有剩余的食物将剩余的食物存放在空的桑树洞里时间久了产生一种具有香味的液体这就是酒。夏禹时期人们开始总结食物在容器中储存一段时间后产生了酒初步掌握了酿酒的原理及过程。到了殷商之后的周朝人们就开始发展酿酒技术战国时期人们就知道利用酶来制造食品和治疗疾病。但是那个时候的人们并不知道酶具体怎么工作的直到18世纪清朝康熙年间提出了“酶者酒母也”现代汉语的意思就是酒之母酒乃酶所生。

㈥ 核酸酶的发展历史

20世纪70年代，在细菌中陆续发现了一类核酸内切酶，能专一性地识别并水解双链DNA上的特异核苷酸顺序，称为限制性核酸内切酶（restriction endonuclease，简称限制酶）。当外源DNA侵入细菌后，限制性内切酶可将其水解切成片段，从而限制了外源DNA在细菌细胞内的表达，而细菌本身的DNA由于在该特异核苷酸顺序处被甲基化酶修饰，不被水解，从而得到保护。
限制性核酸内切酶的研究和应用发展很快，已提纯的限制性核酸内切酶有100多种，许多已成为基因工程研究中必不可少的工具酶。
限制性核酸内切酶可被分成三种类型。Ⅰ型和Ⅲ型限制酶水解DNA需要消耗ATP，全酶中的部分亚基有通过在特殊碱基上补加甲基基团对DNA进行化学修饰的活性。
Ⅰ型和Ⅲ型酶具有限制和修饰两种作用，而特异性弱，切割位点的序列不固定，不已知，不宜用于基因克隆中。
Ⅱ型限制酶水解DNA不需要ATP也不以甲基化或其它方式修饰DNA，能在所识别的特殊核苷酸顺序内或附近切割DNA。因此，被广泛用于DNA分子克隆和序列测定。

㈦ 酶的研究历程分为哪两个阶段

1、酶的发现。2、酵素的发现。
①、1783年，意大利科学家斯巴兰让尼用实验证明：胃具有化学性消化的作用，②、1836年，德国科学家施旺从胃液中提取了胃蛋白酶，③、1926年，美国科学家萨姆纳通过化学实验证明脲酶是一种蛋白质，④20世纪80年代，美国科学家切赫和奥特曼发现少数RNA也具有生物催化作用。

㈧ 酶的催化作用的发展史

酶（enzyme），早期是指in yeast 在酵母中的意思，指由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂。大多数由蛋白质组成（少数为RNA）。能在机体中十分温和的条件下，高效率地催化各种生物化学反应，促进生物体的新陈代谢。生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和生殖都是酶促反应过程。酶是细胞赖以生存的基础。细胞新陈代谢包括的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。如哺乳动物的细胞就含有几千种酶。它们或是溶解于细胞液中，或是与各种膜结构结合在一起，或是位于细胞内其他结构的特定位置上。这些酶统称胞内酶；另外，还有一些在细胞内合成后再分泌至细胞外的酶──胞外酶。酶催化化学反应的能力叫酶活力（或称酶活性）。酶活力可受多种因素的调节控制，从而使生物体能适应外界条件的变化，维持生命活动。没有酶的参与，新陈代谢只能以极其缓慢的速度进行，生命活动就根本无法维持。例如食物必须在酶的作用下降解成小分子，才能透过肠壁，被组织吸收和利用。在胃里有胃蛋白酶，在肠里有胰脏分泌的胰蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、脂肪酶和淀粉酶等。又如食物的氧化是动物能量的来源，其氧化过程也是在一系列酶的催化下完成的。
酶催化作用实质：降低化学反应活化能
酶与无机催化剂比较：
1、相同点：1）改变化学反应速率，本身几乎不被消耗；2）只催化已存在的化学反应；3）加快化学反应速率，缩短达到平衡时间，但不改变平衡点；4）降低活化能，使化学反应速率加快。5）都会出现中毒现象。
2、不同点：即酶的特性
酶的特性
1、高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快；
2、专一性：一种酶只能催化一种或一类底物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽；
3、多样性：酶的种类很多，大约有4000多种；
4、温和性：是指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的。
5、活性可调节性：包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等。
6.有些酶的催化性与辅因子有关。
7.易变性，由于大多数酶是蛋白质，因而会被高温、强酸、强碱等破坏。
一般来说，动物体内的酶最适温度在35到40℃之间，植物体内的酶最适温度在40-50℃之间；细菌和真菌体内的酶最适温度差别较大，有得酶最适温度可高达70℃。动物体内的酶最适PH大多在6.5-8.0之间，但也有例外，如胃蛋白酶的最适PH为1.5，植物体内的酶最适PH大多在4.5-6.5之间。
酶的这些性质使细胞内错综复杂的物质代谢过程能有条不紊地进行，使物质代谢与正常的生理机能互相适应．若因遗传缺陷造成某个酶缺损，或其它原因造成酶的活性减弱，均可导致该酶催化的反应异常，使物质代谢紊乱，甚至发生疾病．因此酶与医学的关系十分密切。
酶的来源
所谓酶（Enzyme），在希腊语里，就是存在于酵母（zyme）中的意思。也就是，在酵母中各样各样进行着生命活动的物质被发现，然后被这样命名。此时，“酵母”始终是活着的生命体=微生物、“酶”是活着的物质 = 制造出生命活动的不可思议的物质（按影象来说叫存活物质可能更好）。
但是酶不等于酵母：只可以说酵母是自然界所有生物体重单位体积内含酶种类及酶最丰富的！尤其是啤酒酵母！
酵母是单细胞微生物，内含有许多酶，酵母具备细胞组织，而酶则是蛋白质，通常一个酵母菌里有数千种蛋白质，所以说酵母含有酶，但酶不等于酵母。
酶的发现
1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼（L.Spallanzani,1729—1799）设计了一个巧妙的实验：将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。但是什么，他不清楚。
1836年，德国科学家施旺（T.Schwann,1810—1882）从胃液中提取出了消化蛋白质的物质。解开胃的消化之谜。
1926年，美国科学家萨姆钠（J.B.Sumner,1887—1955）从刀豆种子中提取出脲酶的结晶，并通过化学实验证实脲酶是一种蛋白质。
20世纪30年代，科学家们相继提取出多种酶的蛋白质结晶，并指出酶是一类具有生物催化作用的蛋白质。
20世纪80年代，美国科学家切赫（T.R.Cech,1947—）和奥特曼（S.Altman,1939—）发现少数RNA也具有生物催化作用。
[编辑本段]酶的命名
通常有习惯命名和系统命名两种方法。
【习惯命名】
常根据两个原则：
1.根据酶所催化的底物：如水解淀粉的酶称为淀粉酶，水解蛋白质的称为蛋白酶；有时还加上来源，以区别不同来源的同一类酶，如胃蛋白酶、胰蛋白酶等等。
2.根据酶所催化的反应类型：催化底物分子水解的称为水解酶，催化还原反应的称为还原酶。
也有根据上述两项原则综合命名或加上酶的其它特点，如琥珀酸脱氢酶、碱性磷酸酶等等。
习惯命名较简单，习用较久，但缺乏系统性又不甚合理，以致造成某些酶的名称混乱。如：肠激酶和肌激酶，从字面看，很似来源不同而作用相似的两种酶，实际上它们的作用方式截然不同。又比如：铜硫解酶和乙酰辅酶A转酰基酶实际上是同一种酶，但名称却完全不同。
鉴于上述情况和新发现的酶不断增加，为适应酶学发展的新情况，国际生化协会酶委员会推荐了一套系统的酶命名方案和分类方法，决定每一种酶应有系统名称和习惯名称。同时每一种酶有一个固定编号。
【系统命名】
酶的系统命名是以酶所催化的整体反应为基础的。规定，每种酶的名称应明确写出底物名称及其催化性质。若酶反应中有两种底物起反应，则这两种底物均需列出，当中用“：”分隔开。
例如：谷丙转氨酶（习惯名称）写成系统名时，应将它的两个底物“L-丙氨酸”“α-酮戊二酸”同时列出，它所催化的反应性质为转氨基，也需指明，故其名称为“L-丙氨酸：α-酮戊二酸转氨酶”。
由于系统命名一般都很长，使用时不方便，因此叙述时可采用习惯名。
[编辑本段]酶的分类
根据酶所催化的反应性质的不同，将酶分成六大类：
1.氧化还原酶类（oxidorectase）
促进底物的氧化或还原。
2.转移酶类（transferases）
促进不同物质分子间某种化学基团的交换或转移。
3.水解酶类（hydrolases ）
促进水解反应。
4.裂解酶类（lyases）
催化从底物分子双键上加基团或脱基团反应，即促进一种化合物分裂为两种化合物，或由两种化合物合成一种化合物。
5.异构酶类（isomerases）
促进同分异构体互相转化，即催化底物分子内部的重排反应。
6.合成酶类（ligase）
促进两分子化合物互相结合，同时ATP分子（或其它三磷酸核苷）中的高能磷酸键断裂，即催化分子间缔合反应。
按照国际生化协会公布的酶的统一分类原则，在上述六大类基础上，在每一大类酶中又根据底物中被作用的基团或键的特点，分为若干亚类；为了更精确地表明底物或反应物的性质，每一个亚类再分为几个组（亚亚类）；每个组中直接包含若干个酶。