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什么是酶-ENZYMES

关于酶制剂-ENZYMES

从商业和环境的角度来看,各种工业中使用的许多化学转化过程具有固有的缺陷。非特异性反应可能导致产品产率低下。驱动反应所需的高温和/或高压会导致高能源成本,并且可能需要大量下游冷却水。涉及高温、高压、酸度或碱度的苛刻和危险的过程需要大量的资本投资,以及专门设计的设备和控制系统。不需要的副产品可能难以处理或处理成本高昂。高化学和能源消耗以及有害的副产品对环境产生负面影响。

使用ENZYMES几乎可以消除所有这些缺点 。酶反应是在温和的条件下进行的,它们具有高度特异性,反应速度非常快,并且由多种不同作用的酶进行。工业酶来源于生物系统;它们通过与主要使用可再生资源发酵的微生物分离,有助于可持续发展。

此外,由于即使在工业规模上也只需要少量的酶来进行化学反应,固体和液体酶制剂都占用很少的存储空间。温和的操作条件可以使用简单且广泛可用的设备,并且酶反应易于控制,并且可以在达到所需的底物转化程度时停止。酶还通过减少化学品和能源的消耗以及随后产生的废物来减少制造对环境的影响。

基因和蛋白质工程的发展导致工业酶的稳定性、经济性、特异性和整体应用潜力的提高。当考虑到使用酶的所有好处时,酶的商业应用数量每年都在增加也就不足为奇了。

酶反应谱类别

1. 氧化还原酶:image.png

氧化反应涉及电子从一个分子到另一个分子的运动。在生物系统中,我们通常会看到从基质中去除氢。此类中的典型酶称为脱氢酶。

2. 转移酶:

这类酶催化原子团(自由基)从一个分子转移到另一个分子。氨基转移酶或转氨酶促进氨基从一个氨基酸转移到α-酮酸。

3. 水解酶:

水解酶催化底物与水之间的反应,并将水与某些分子结合。通过这种方式,较大的分子被分解成更小的单元。这类酶催化蛋白质中的肽键、碳水化合物中的糖苷键和脂质中的酯键的裂解。

4.裂解酶:

裂解酶催化基团加成双键或通过去除基团来形成双键。因此,使用与水解不同的原理裂解键。例如,果胶酸裂合酶通过β-消除分裂糖苷键。

5. 异构酶:

异构酶催化基团从同一分子上的一个位置转移到另一个位置。换句话说,这些酶通过重新排列其原子来改变底物的结构。

6:连接酶:

连接酶通过共价键将分子连接在一起。这些酶参与形成新的键组的生物合成反应。这种反应需要以 ATP 等辅助因子的形式输入能量。

酶的性质

酶是球状蛋白质形式的生物催化剂,可驱动生物体细胞中的化学反应。因此,它们与细胞一起在地球上发现的条件下进化,以满足各种细胞类型的代谢需求。一般来说,这些代谢需求可以定义为:

1) 化学反应在温和条件下发生

由于几乎所有动物、植物和微生物的细胞只能在相当窄的温度范围内发挥最佳功能,酶在非常温和的条件下进行化学转化。

为了使该反应以非酶促方式进行,必须向麦芽糖溶液中加热以增加麦芽糖和水分子的内能,从而加快它们的碰撞速度并增加它们一起反应的可能性。提供热量以克服称为“活化能”的障碍,从而可以引发化学反应。作为替代方案,麦芽糖酶可以通过降低活化能垒在 25°C 下驱动相同的反应。它通过捕获化学反应物(称为底物)并将它们在“活性位点”密切接触来实现这一点,在那里它们相互作用形成一种或多种产物。由于酶本身在反应中保持不变,它继续催化进一步的反应,直到对其施加适当的约束。

2) 根据酶类别的具体作用

为了避免代谢混乱并在充满无数不同化学反应的细胞中创造和谐,特定酶的活性必须是高度特异性的,无论是在催化的反应中还是在它结合的底物中。一些酶可能结合仅略有不同的底物,而另一些酶则完全特异于一种特定的底物。一种酶通常只催化一种特定的化学反应或许多密切相关的反应。与非酶化学反应不同,酶反应很少导致废物副产物的形成。

3) 非常快的反应速度

生物体的细胞和组织必须快速响应对它们的要求。诸如生长、维持和修复以及从食物中提取能量等活动必须有效且持续地进行。再次,酶应对挑战。它们将反应加速至少一百万倍。碳酸酐酶是已知最快的酶之一,它催化二氧化碳的水合以加速其在血液等水环境中的转移。每个酶分子每秒可以水合 100,000 个二氧化碳分子。这相当于非酶催化反应的一千万倍。

4) 用于不同任务的多种酶

由于酶在它们催化的反应中具有高度特异性,因此细胞中必须存在大量的酶以进行所需的所有不同化学转化。大多数酶有助于将大分子分解成较小的分子并从它们的底物中释放能量。迄今为止,科学家们已经鉴定出超过一万种不同的酶。因为有这么多,所以开发了一种合乎逻辑的命名方法,以确保可以清楚地定义和识别每一个。尽管酶通常使用简短的名称来识别,但它们也有较长的系统名称。此外,根据国际生物化学和分子生物学联盟 (IUBMB) 和国际纯粹与应用化学联盟 (IUPAC) 维护的标准酶命名系统,每种酶都有一个由四部分组成的分类编号(EC 编号)。大多数酶催化电子、原子或官能团的转移。并且根据催化的反应类型,它们分为六个主要类别,这些类别又分为组和亚类。例如,催化乳糖(乳糖)转化为半乳糖和葡萄糖的酶的俗名乳糖酶,系统名称β-D-半乳糖苷半乳糖水解酶,分类号EC 3.2.1.23。并且根据催化的反应类型,它们分为六个主要类别,这些类别又分为组和亚类。例如,催化乳糖(乳糖)转化为半乳糖和葡萄糖的酶的俗名乳糖酶,系统名称β-D-半乳糖苷半乳糖水解酶,分类号EC 3.2.1.23。并且根据催化的反应类型,它们分为六个主要类别,这些类别又分为组和亚类。例如,催化乳糖(乳糖)转化为半乳糖和葡萄糖的酶的俗名乳糖酶,系统名称β-D-半乳糖苷半乳糖水解酶,分类号EC 3.2.1.23。

工业酶是使用称为浸没发酵的过程生产的。这涉及在含有丰富营养液(发酵培养基)和高浓度氧气(需氧条件)的封闭容器中培养精心挑选的微生物(细菌和真菌)。随着微生物分解营养物质,它们将所需的酶释放到溶液中。由于大规模发酵技术的发展,今天微生物酶的生产占生物技术工业总产量的很大一部分。发酵在称为发酵罐的大型容器中进行,容积高达 1,000 立方米。发酵“培养基”包括基于可再生原材料(如玉米淀粉、糖和大豆粗粉)的灭菌营养物质。根据正在生长的微生物,还添加了各种元素盐。进入发酵培养基的微生物会分泌大多数工业酶,以分解碳源和氮源。

分批补料和连续发酵过程都很常见。在分批补料过程中,在生物质生长期间将灭菌的营养物质添加到发酵罐中。在连续过程中,灭菌后的液体营养物质以与离开系统的发酵液相同的流速被送入发酵罐,从而实现稳态生产。通常测量和仔细控制温度、pH、进料速率、耗氧量和二氧化碳形成等操作参数以优化发酵过程。

关于酶制剂-ENZYMES

从商业和环境的角度来看,各种工业中使用的许多化学转化过程具有固有的缺陷。非特异性反应可能导致产品产率低下。驱动反应所需的高温和/或高压会导致高能源成本,并且可能需要大量下游冷却水。涉及高温、高压、酸度或碱度的苛刻和危险的过程需要大量的资本投资,以及专门设计的设备和控制系统。不需要的副产品可能难以处理或处理成本高昂。高化学和能源消耗以及有害的副产品对环境产生负面影响。

使用ENZYMES几乎可以消除所有这些缺点 。酶反应是在温和的条件下进行的,它们具有高度特异性,反应速度非常快,并且由多种不同作用的酶进行。工业酶来源于生物系统;它们通过与主要使用可再生资源发酵的微生物分离,有助于可持续发展。

此外,由于即使在工业规模上也只需要少量的酶来进行化学反应,固体和液体酶制剂都占用很少的存储空间。温和的操作条件可以使用简单且广泛可用的设备,并且酶反应易于控制,并且可以在达到所需的底物转化程度时停止。酶还通过减少化学品和能源的消耗以及随后产生的废物来减少制造对环境的影响。

基因和蛋白质工程的发展导致工业酶的稳定性、经济性、特异性和整体应用潜力的提高。当考虑到使用酶的所有好处时,酶

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