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1、Chapter 10The application of enzyme 酶的应用酶的应用 “绿色健康，绿色健康，“酶酶”力无限力无限医药、洗涤剂、纺织、淀粉制糖、发酵、酒精、食品（包括果蔬汁、啤酒酿造、谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及食用油脂）、饲料、皮革、造纸和化工等工业领域 主要内容主要内容1、酶在医药方面的应用2、酶在食品方面的应用3、酶在轻工、化工方面的应用 4、酶在环境保护中的应用GoGoGoGo5、酶在生物技术方面的应用Go10.110.1 酶在医药方面的应用酶在医药方面的应用n用酶进行疾病的诊断疾病的诊断n用酶进行疾病的治疗疾病的治疗n用酶制造各种药物药物1、通、通过酶酶活力活
2、力变化化进行疾病行疾病诊断断酶疾病与酶活力变化淀粉酶胰脏疾病，肾脏疾病时升高；肝病时下降胆碱酯酶肝病、肝硬化、有机磷中毒、风湿等，活力下降酸性磷酸酶前列腺癌、肝炎、红血球病变时，活力升高碱性磷酸酶佝偻病、软骨化病、骨瘤、甲状旁腺机能亢进时，活力升高；软骨发育不全等，活力下降谷丙转氨酶/谷草转氨酶肝病、心肌梗塞等，活力升高-谷氨酰转肽酶（-GT）原发性和继发性肝癌，活力增高至200单位以上，阻塞性黄疸、肝硬化、胆道癌等，血清中酶活力升高醛縮酶急性传染性肝炎、心肌梗塞，血清中酶活力显著升高胃蛋白酶胃癌，活力升高；十二指肠溃疡，活力下降磷酸葡糖变位酶肝炎、癌症，活力升高乳酸脱氢酶肝癌、急性肝炎、心肌
3、梗塞，活力显著升高；肝硬化，活力正常端粒酶癌细胞中含有端粒酶，正常体细胞内没有端粒酶活性山梨醇脱氢酶（SDH）急性肝炎，活力显著提高脂肪酶急性胰腺炎，活力明显增高，胰腺癌、胆管炎患者，活力升高肌酸磷酸激酶（CK）心肌梗塞，活力显著升高；肌炎、肌肉创伤，活力升高羟基丁酸脱氢酶心肌梗塞、心肌炎，活力增高磷酸己糖异构酶急性肝炎，活力极度升高；心肌梗塞、急性肾炎，脑溢血，活力明显升高鸟氨酸氨基甲酰转移酶急性肝炎，活力急速增高；肝癌，活力明显升高乳酸脱氢酶同工酶心肌梗塞、恶性贫血，LDH1增高；白血病、肌肉萎缩，LDH2增高；白血病、淋巴肉瘤、肺癌，LDH3增高；转移性肝癌、结肠癌，LDH4增高；肝炎、
4、原发性肝癌、脂肪肝、心肌梗塞、外伤、骨折，LDH5增高葡萄糖氧化酶测定血糖含量，诊断糖尿病亮氨酸氨肽酶（LAP）肝癌、阴道癌、阻塞性黄疸，活力明显升高2、用、用酶酶测定物定物质的量的的量的变化化进行疾病行疾病诊断断 酶测定的物质用 途葡萄糖氧化酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病葡萄糖氧化酶+过氧化物酶葡萄糖测定血糖、尿糖，诊断糖尿病尿素酶尿素测定血液、尿液中尿素的量，诊断肝脏、肾脏病变谷氨酰胺酶谷氨酰胺测定脑脊液中谷氨酰胺的量，诊断肝昏迷、肝硬化胆固醇氧化酶胆固醇测定胆固醇含量，诊断高血脂等DNA聚合酶基因通过基因扩增，基因测序，诊断基因变异、检测癌基因体检表中有关酶的选项体检表中有关酶的选项
5、3、酶酶在疾病治在疾病治疗方面的方面的应用用酶 名来 源用 途淀粉酶胰脏、麦芽、微生物治疗消化不良，食欲不振蛋白酶胰脏、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，骨折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，结肠炎凝血酶动物，蛇，细菌，酵母
6、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溶菌酶溶菌酶栓溶酶类与心血管疾病栓溶酶类与心血管疾病凝血酶凝血酶n健美生消化酶帮助肠胃蠕动【产品规格】90片瓶【食用方法】成人每日3片，随主餐服用【成分(每片含)】1)消化蛋白质：木瓜蛋白酶50毫克、菠萝蛋白酶30毫克；2)消化脂肪：脂肪酶30毫克；3)消化碳水化合物/淀粉：淀粉酶50毫克；4)消化乳制品：乳糖酶30毫克；5)消化纤维：纤维素酶15毫克。另含：能抑制过多
7、胃酸的葡萄糖酸钙，能缓解反胃薄荷叶和茴香【适用人群】消化不良者肠胃疾病患者大病初愈者消化酶类消化酶类SOD4、酶酶在在药物制造方面的物制造方面的应用用 酶酶主要来源主要来源用途用途青霉素青霉素酰化化酶酶微生物微生物制造半合成青霉素和制造半合成青霉素和头孢菌素菌素11-羟化化酶酶霉菌霉菌制造制造氢化可的松化可的松L-酪氨酸酪氨酸转氨氨酶酶细菌菌制造多巴（制造多巴（L-二二羟苯丙氨酸）苯丙氨酸）-酪氨酸酪氨酸酶酶植物植物制造多巴制造多巴-甘露糖苷甘露糖苷酶酶链霉菌霉菌制造高效制造高效链霉素霉素核苷磷酸化核苷磷酸化酶酶微生物微生物生生产阿拉伯糖腺阿拉伯糖腺嘌嘌呤核苷（阿糖呤核苷（阿糖腺苷）腺苷）酰基
8、氨基酸水解基氨基酸水解酶酶微生物微生物生生产L-氨基酸氨基酸5-磷酸二磷酸二酯酶酶桔青霉等微生物桔青霉等微生物生生产各种核苷酸各种核苷酸多核苷酸磷酸化多核苷酸磷酸化酶酶微生物微生物生生产聚肌胞，聚肌苷酸聚肌胞，聚肌苷酸无色杆菌蛋白无色杆菌蛋白酶酶细菌菌由猪胰由猪胰岛素（素（Ala-30）转变为人人胰胰岛素（素（Thr-30）核糖核酸核糖核酸酶酶微生物微生物生生产核苷酸核苷酸蛋白蛋白酶酶动物、植物、微生物物、植物、微生物生生产L-氨基酸氨基酸-葡萄糖苷葡萄糖苷酶酶黑曲霉等微生物黑曲霉等微生物生生产人参皂人参皂甙-Rh2青霉素酰化酶与抗生素改造青霉素酰化酶与抗生素改造 头孢菌素7-ACA青霉素6-
9、APA 天然发酵生成的青霉素有两种，一为青霉素G （R： ），另一为青霉素V（R： ），通过青霉素酰化酶的作用，可以半合成得到： 氨苄青霉素（R： ），羟氨苄青（R： ）羧苄青霉素（R： ）等 （P254 表表10-5） 发酵生成的天然头孢霉素是头孢霉素C 通过青霉素酰化酶的作用，头孢霉素经水解生成7-ACA后, 再与侧链羧酸衍生物反应，可半合成得到各种新型头孢霉素。 例如：头孢利定,头孢金素，头孢氨卞等（P255 表表10-6）10.210.2 酶在食品方面的应用酶在食品方面的应用 n食品保鲜n食品生产n食品添加剂的生产 n增强或改善食品的风味和品质淀粉酶类与淀粉糖业淀粉酶类与淀粉糖业环状糊
10、精环状糊精环糊精葡糖基转移酶环糊精葡糖基转移酶果汁生产与果胶酶奶酪与凝乳酶在在果酒果酒生产中使用的酶制剂主要有生产中使用的酶制剂主要有果胶酶、纤维果胶酶、纤维素酶、半纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和风味酶素酶、半纤维素酶、淀粉酶、蛋白酶和风味酶等等1、焙烤食品：将菠萝蛋白酶加入生面团中，可使面筋降解，生面团被软化后易于加工。并能提高饼干与面包的口感与品质。 2、肉类的嫩化：菠萝蛋白酶将肉类蛋白质的大分子蛋白质水解为易吸收的小分子氨基酸和蛋白质。可广泛地应用于肉制品的精加工。菠萝蛋白酶10.310.3 酶在轻工、化工方面的应用酶在轻工、化工方面的应用 n用酶进行原料处理用酶进行原料处理n用酶生产各种轻
11、工、化工产品用酶生产各种轻工、化工产品n用酶增强产品的使用效果。用酶增强产品的使用效果。 生物抛光是一种用生物抛光是一种用纤维素酶纤维素酶改善纤维素纤维制品表面的改善纤维素纤维制品表面的整理工艺整理工艺, ,以达到持久的抗起以达到持久的抗起毛起球并增加织物的光洁度毛起球并增加织物的光洁度和柔软度和柔软度 酶水解了毛根部的毛囊蛋白而酶水解了毛根部的毛囊蛋白而使毛松动使毛松动脱落脱落。蛋白酶分解皮。蛋白酶分解皮纤维间质中的可溶性蛋白质，纤维间质中的可溶性蛋白质，使皮纤维进一步松散使皮纤维进一步松散软化软化。皮革脱毛与软化皮革脱毛与软化生丝脱胶生丝脱胶温和条件下催化丝胶蛋白水解温和条件下催化丝胶蛋白
12、水解蛋白酶乙酰乙酰 -DL Ala L Ala +乙酸乙酸乙酰乙酰 -D AlaAminoacylase 氨氨 基基 酰酰 化化 酶酶泵泵储罐反应产物离心机离心机消消旋旋反反应应器器固定化酶柱子晶体 L-AlaL-Ala A-D-AlaA-L-Ala A-D-Ala延胡索酸延胡索酸 苹果酸苹果酸丙烯腈丙烯腈 丙烯酰胺丙烯酰胺缩短洗涤时间，提高洗涤效果缩短洗涤时间，提高洗涤效果加酶洗涤剂加酶洗涤剂- -碱性蛋白酶碱性蛋白酶酶制剂在国外饲料工酶制剂在国外饲料工业中得到不断应用，业中得到不断应用，不仅提高了饲料原料不仅提高了饲料原料的转化率，也促进了的转化率，也促进了对饲料的消化。对饲料的消化。植酸
13、酶：植酸酶：主要用于提高植酸磷的消化率，并相应改善钙和其它矿物主要用于提高植酸磷的消化率，并相应改善钙和其它矿物元素的利用率。元素的利用率。大大降低了动物粪便中磷的排放量，有益大大降低了动物粪便中磷的排放量，有益环保。环保。 10.410.4 酶在环境保护中的应用酶在环境保护中的应用n环境监测环境监测n废水处理废水处理n可降解材料开发可降解材料开发利用胆碱酯酶检测有机磷农药污染利用胆碱酯酶检测有机磷农药污染 胆碱酯 胆碱脂肪酸 有机磷农药是胆碱酯酶的一种抑制剂，可以通过检测胆碱酯酶的活性变化，来判定是否受到有机磷农药的污染。废水处理废水处理n有的废水中含有淀粉、蛋白质、脂肪等各种有机物质，可以
14、在有氧和无氧的条件下用微生物处理，也可以通过固定化淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶等进行处理。n冶金工业产生的含酚废水，可以采用固定化酚氧化酶进行处理。n含有硝酸盐、亚硝酸盐的地下水或废水，可以采用相应的固定化还原酶进行处理。使硝酸根、亚硝酸根逐步还原，最终成为氮气。 其反应过程如下： n在脂肪酶催化下，己二酸（或癸二酸）与蔗糖在己烷溶液中进行酯化反应，能够生成聚糖酯高聚物聚糖酯高聚物：回本章目录合成可生物降解材料合成可生物降解材料10.510.5 酶在生物技术方面的应用酶在生物技术方面的应用n除去细胞壁n大分子切割n大分子连接 现代基因工程的创始人P伯格伯格（美国,1926）在1960年以敏锐的科学预
15、见力提出一个大胆的设想：是否可以创造出一种人工方法，把外界的遗传基因引入动物体内，以达到改变遗传性状和治疗某些疾病的需要呢？1972年，伯格把两种病毒的DNA用同一种限制性内切酶切割后，再用DNA连接酶把这两种DNA分子连接起来，于是产生了一种新的重组DNA分子，首次实现两种不同生物的DNA体外连接，获得了第一批重组DNA分子，这标志着基因工程技术的诞生。伯格因此获得了1980年诺贝尔化学奖。 目的基因目的基因基因载体基因载体重组体重组体分切接转筛DNA DNA DNA DNA 连接酶连接酶连接酶连接酶 “ “分子针线分子针线” ”限制性内切酶限制性内切酶 “ “分子手术刀分子手术刀 ” ”高
16、度专一性 一些限制性核酸内切一些限制性核酸内切酶酶的来源与作用位点的来源与作用位点酶识别序列与作用位点53来 源Alu AGCTArthrobacter luteusAvaCPyCGPuGAnabaena vayiabilisBamH GGATCCBacillus amyloliquefaciensBgl AGATCTBacillu globigiiEco R GAATTCEscherichia coli Rye13Hae GGCCHacmophilus aegyptiusHind AAGCTTHaemophilus influenzaeHpa GTTAACHacmophilus parain
17、fluenzaeKpn GGTACCKlebsiella pneumoniaePst CTGCAGProvidencia stuartiiSal GTCGACStreptomyces albusSma CCCGGGSerratia marcensXba TCTAGAXanthomonas badriiXho CTCGAGXanthomonas holicola回本章目录风雨送春归，风雨送春归， 飞雪迎春到。飞雪迎春到。 已是悬崖百丈冰，已是悬崖百丈冰， 犹有花枝俏。犹有花枝俏。 俏也不争春，俏也不争春， 只把春来报。只把春来报。 待到山花烂漫时，待到山花烂漫时， 她她在丛中笑。在丛中笑。卜算子咏梅
