酶工程酶的定向进化.pptx

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1、会计学 1酶工程酶的定向进化 酶保证了生物体内组成生命活动的大量生化反应得以按照预定的方向有序、精确而顺利地进行，几乎所有生物的生理现象都与酶的作用紧密相关，可以这样说，没有酶的存在，就没有生物体的一切生命活动。第1 页/共42 页酶的工业应用:利用酶作为催化剂进行生物催化与生物转化，已成为生产精细化学品、手性药物、食品添加剂等的重要工具,获得了广泛应用。第2 页/共42 页天然酶的局限:随着酶催化应用范围的不断扩大和研究的逐步深入，研究者已经越来越发现，现有的天然酶的催化特性常常不能很好地满足酶学研究和工业化应用的要求。第3 页/共42 页主要原因：主要原因：1 1 天然酶的稳定性差、对某些

2、底物的催天然酶的稳定性差、对某些底物的催 化活性低，以及缺乏有商业价值的化活性低，以及缺乏有商业价值的 催化功能及其他性质催化功能及其他性质2 2 越来越多的情况需要一些酶催化很越来越多的情况需要一些酶催化很 多在自然界中并不存在的各种底物多在自然界中并不存在的各种底物 来完成特定的反应过程来完成特定的反应过程第4 页/共42 页根源:天然酶的局限性源于酶的自然进化过程。第5 页/共42 页天然酶的进化过程:在自然进化过程中，进化保证了酶对环境任何改变的适应能力，但是自然进化既没有特定的方向，也没有特定的目标，它是在整个生物的繁殖和生存过程中自发进行.第6 页/共42 页 酶的进化主要不是表现

3、为某个酶分子的活力和稳定性的不断提高，而是在于生物整体的适应能力、调控能力的增强，因此，通常只要求酶在生物体内对特定的生物学功能有专一性。第7 页/共42 页应用过程对酶的要求 在酶催化过程的研究和应用过程中，人们总是期望酶的活力和稳定性越高越好，并具备良好的催化性能：能在非水溶剂、极端温度和pH等特殊条件下催化反应，尤其重要的是能接受自然界中不存在的各种底物。第8 页/共42 页 正是由于天然酶的性质与实际应用过程中人们对酶的期望之间的巨大差距，使对天然酶在分子水平上进行改造显得十分重要和迫切。第9 页/共42 页 从目前的情况来看，具有新功能和特性的酶可以通过从大量未知的自然种系中寻找以及

4、对现有的天然酶进行改造，其中对于在自然进化过程中没有经过特性和功能选择的酶而言，对现有的天然酶进行改造比大量筛选可能更加合适。第10 页/共42 页对酶进行改造的理论基础:无数的研究工作已经表明，酶分子内某些氨基酸残基的微小改变可使酶的催化能力和立体选择性产生很大的改善。第11 页/共42 页 遗憾的是，由于技术的限制，酶分子中氨基酸残基与它的空间结构以及结构功能之间相互关系等信息严重匮乏，加上这些关系又非常复杂，迄今为止，人们对它们的理解和认识仍然非常肤浅第12 页/共42 页 如何利用相对简单的方法以达到对天然酶的改造或构建新的非天然酶就显得非常有研究意义和应用前景。第13 页/共42 页