这个RNA在寡聚胞苷酸C6上的作用比在寡聚尿苷酸U6上快得多,而在A6上及G6上则一点也不起作 用。此RNA酶服从于 Michaelis-Menten动力学规律,对于Cs来说,其Km值为42μumoL,转换数Ka值为 0033s5。由于找到脱氧C5是C的竞争性抑制剂,其K为260umo/,因而确定L9RNA的底物不可缺少2- OH基。因此,L19RNA表现出经典酶促作用的好几种特征:要求高度的底物专一性, Michaelis- Menten动 力学,对竞争性抑制剂敏感 这种具有395个核苷酸的RNA分子是怎么样地既起核糖核酸酶作用又起RNA聚合酶作用的?现在 还不清楚它的三维结构,因此还不能确切地阐明作用机理。 已知RNA可以形成严格的三维结构,这种结构可以与专一性底物结合,并稳定与底物形成过渡态 L19RNA的KcaK值是103s-(mo)-,与核糖核酸酶A极为相似,但比大部分常用的蛋白质酶低5 个数量级。受这个RNA催化的Cs的水解速度大约是未受它催化的C水解速度的1010倍,这就是说,RNA 分子象蛋白质分子一样,可以是非常有效的催化剂。但是大多数RNA还是不同于蛋白质。首先,因为它 们不能形成大的非极性分子;而且,与蛋白质相比,它们的易变性也小得多。因为核酸只有四种不同的 构成单位,而不象蛋白质那样有20种氨基酸作为基本的构成单位。 因此,自然界中大部分酶的本质是蛋白质,但是,也还必须注意到:蛋白质不是生物催化领域中唯 的物质,有些RNA分子也具有催化能力,我们称这些本质为RNA的酶为核糖酶 现已确认L1LRNA以及核糖核酸酶P的RNA组分具有酶活性,多少年来人们一直在争论:自然界 中先有核酸还是先有蛋白质?因此,发现与确认上述这些RNA具有酶活性对于人们关切的生物进化,生 命起源等的研究有着重要启示;并且开拓了一个新的研究领域。 第九节酶工程 “酶工程”是指酶制剂在工业上的大规模生产及应用 虽然现在世界上已发现和鉴定的酶有4000种以上。但是由于分离和提纯酶的技术比较复杂、繁琐, 因而酶制剂的成本高,价格贵,不利于广泛应用。所以,到目前为止,投入大规模生产和应用的商品酶 只有数十种,小批量生产的商品酶也只有几百种。对自然酶进行适当的加工与改造的酶工程可以分为化 学酶工程和生物酶工程两大类。 、化学酶工程 化学酶工程亦可称为初级酶工程,它主要由酶学与化学工程技术相互结合而形成。 通过化学修饰、固定化处理、甚至通过化学合成等手段,改善酶的性质以提高催化效率及降低成 本,它包括自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用。 医学上进行治疗以及基础酶学研究要求纯度高、性能稳定、治疗上还需要低或无免疫原性,所以常 常对纯酶进行化学修饰以改善酶的性能,如抗白血病药物天冬酰胺酶的游离氨基经过脱氨基作用、酰化 反应等进行修饰后,该酶在血浆中的稳定性得到显著提高:人的α-半乳糖苷酶A经交联反应修饰后,酶 活性比自然酶稳定;酶与聚乙二醇、多糖、某些蛋白质结合后,酶的性质亦可得到改善。α-淀粉酶与葡聚 糖结合后,热稳定性显著增加,该自然酶的半衰期只有2.5分钟,结合酶则为63分钟。 固定化酶是指酶蛋白被结合到特定的支持物上并保持催化活性的一类酶。酶的固定化技术包括 附、交联、共价结合及包埋等四种方法。固定化酶的优点是(1)可以用离心法或过滤法很容易地将酶与 反应液分离开来,在生产中十分方便有利;(2)可以反复使用,在某些情况下甚至可以使用达千次以 上,可有效地节约成本;(3)稳定性能好。如用固定化氨基酰化酶分析D、L型氨基酸,固定化酶传感器 又称酶电极,用来检测和调节体液中代谢物的浓度,用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖玉米糖浆,用固 定化酶技术半合成新青霉素等。模拟生物体内的多酶体系,将完成某一组反应的多种酶和辅助因子固定 化,可以制成特定的反应器。高效、专一、实用的生物反应器可通过将含酶的微生物、细胞、细胞器固 定化而制得。以固定化微生物组成的生物反应器已在工业生产中应用。还可模拟酶的生物催化功能,用 化学半合成法或化学全合成法合成人工酶催化剂,例如用电子传递催化剂Ru(NH3)d3与巨头鲸肌红蛋 白结合,使能与O结合,但无催化功能的肌红蛋白转变成能氧化各种有机物(如抗坏血酸)的半合成 酶,它接近于天然的抗坏血酸氧化酶的催化效率。全合成酶不是蛋白质,而是小分子有机物,它们掺入 到酶的催化基团并控制酶的空间构象,从而像自然酶那样专一性地催化化学反应。例如,由环糊精制成 的人工转氨酶能催化α酮酸与磷酸吡哆胺专一性地合成氨基酸。 生物酶工程 生物酶工程是在化学酶工程基础上发展起来的,以酶学和DNA重组技术为主的现代分子生物学技术 相结合的产物。生物酶工程主要包括三个方面:(1)用DNA重组技术(即基因工程技术)大量地生产酶(克隆这个RNA在寡聚胞苷酸C6上的作用比在寡聚尿苷酸U 6上快得多，而在A 6上及G 6上则一点也不起作 用。此RNA酶服从于Michaelis-Menten动力学规律，对于C5来说，其Km 值为 42µmol/L，转换数Kcat值为 0.033s−1 。由于找到脱氧C5是C5的竞争性抑制剂，其Ki为 260µmo/L，因而确定L19RNA的底物不可缺少 2′- OH基。因此，L19RNA表现出经典酶促作用的好几种特征：要求高度的底物专一性，Michaelis-Menten动 力学，对竞争性抑制剂敏感。 这种具有 395 个核苷酸的 RNA 分子是怎么样地既起核糖核酸酶作用又起 RNA 聚合酶作用的？现在 还不清楚它的三维结构，因此还不能确切地阐明作用机理。 已知RNA可以形成严格的三维结构，这种结构可以与专一性底物结合，并稳定与底物形成过渡态。 L19RNA的Kcat/ Km 值是 103 S –1 （mol/L） –1 ，与核糖核酸酶A极为相似，但比大部分常用的蛋白质酶低 5 个数量级。受这个RNA催化的C5 的水解速度大约是未受它催化的C5水解速度的 10 10 倍，这就是说，RNA 分子象蛋白质分子一样，可以是非常有效的催化剂。但是大多数RNA还是不同于蛋白质。首先，因为它 们不能形成大的非极性分子；而且，与蛋白质相比，它们的易变性也小得多。因为核酸只有四种不同的 构成单位，而不象蛋白质那样有 20 种氨基酸作为基本的构成单位。 因此，自然界中大部分酶的本质是蛋白质，但是，也还必须注意到：蛋白质不是生物催化领域中唯 一的物质，有些 RNA 分子也具有催化能力，我们称这些本质为 RNA 的酶为核糖酶。 现已确认 L19LRNA 以及核糖核酸酶 P 的 RNA 组分具有酶活性，多少年来人们一直在争论：自然界 中先有核酸还是先有蛋白质？因此，发现与确认上述这些 RNA 具有酶活性对于人们关切的生物进化，生 命起源等的研究有着重要启示；并且开拓了一个新的研究领域。 第九节 酶 工 程 “酶工程”是指酶制剂在工业上的大规模生产及应用。 虽然现在世界上已发现和鉴定的酶有 4000 种以上。但是由于分离和提纯酶的技术比较复杂、繁琐， 因而酶制剂的成本高，价格贵，不利于广泛应用。所以，到目前为止，投入大规模生产和应用的商品酶 只有数十种，小批量生产的商品酶也只有几百种。对自然酶进行适当的加工与改造的酶工程可以分为化 学酶工程和生物酶工程两大类。 一、化学酶工程 化学酶工程亦可称为初级酶工程，它主要由酶学与化学工程技术相互结合而形成。 通过化学修饰、固定化处理、甚至通过化学合成等手段，改善酶的性质以提高催化效率及降低成 本，它包括自然酶、化学修饰酶、固定化酶及化学人工酶的研究和应用。 医学上进行治疗以及基础酶学研究要求纯度高、性能稳定、治疗上还需要低或无免疫原性，所以常 常对纯酶进行化学修饰以改善酶的性能，如抗白血病药物天冬酰胺酶的游离氨基经过脱氨基作用、酰化 反应等进行修饰后，该酶在血浆中的稳定性得到显著提高；人的 α-半乳糖苷酶 A 经交联反应修饰后，酶 活性比自然酶稳定；酶与聚乙二醇、多糖、某些蛋白质结合后，酶的性质亦可得到改善。α-淀粉酶与葡聚 糖结合后，热稳定性显著增加，该自然酶的半衰期只有 2.5 分钟，结合酶则为 63 分钟。 固定化酶是指酶蛋白被结合到特定的支持物上并保持催化活性的一类酶。酶的固定化技术包括吸 附、交联、共价结合及包埋等四种方法。固定化酶的优点是（1）可以用离心法或过滤法很容易地将酶与 反应液分离开来，在生产中十分方便有利；（2）可以反复使用，在某些情况下甚至可以使用达千次以 上，可有效地节约成本；（3）稳定性能好。如用固定化氨基酰化酶分析D、L型氨基酸，固定化酶传感器 又称酶电极，用来检测和调节体液中代谢物的浓度，用固定化葡萄糖异构酶生产高果糖玉米糖浆，用固 定化酶技术半合成新青霉素等。模拟生物体内的多酶体系，将完成某一组反应的多种酶和辅助因子固定 化，可以制成特定的反应器。高效、专一、实用的生物反应器可通过将含酶的微生物、细胞、细胞器固 定化而制得。以固定化微生物组成的生物反应器已在工业生产中应用。还可模拟酶的生物催化功能，用 化学半合成法或化学全合成法合成人工酶催化剂，例如用电子传递催化剂[Ru(NH 3 ) 5] 3+与巨头鲸肌红蛋 白结合，使能与O2结合，但无催化功能的肌红蛋白转变成能氧化各种有机物（如抗坏血酸）的半合成 酶，它接近于天然的抗坏血酸氧化酶的催化效率。全合成酶不是蛋白质，而是小分子有机物，它们掺入 到酶的催化基团并控制酶的空间构象，从而像自然酶那样专一性地催化化学反应。例如，由环糊精制成 的人工转氨酶能催化α-酮酸与磷酸吡哆胺专一性地合成氨基酸。 二、生物酶工程 生物酶工程是在化学酶工程基础上发展起来的，以酶学和 DNA 重组技术为主的现代分子生物学技术 相结合的产物。生物酶工程主要包括三个方面：(1)用 DNA 重组技术(即基因工程技术)大量地生产酶(克隆 125