山东理工大学：《蛋白质与酶工程》课程教学课件（讲稿）第八章 酶的定向进化 Enzymatic Directed Evolution

Chapter 8Enzymatic Directed Evolution第八章酶的定向进化（p189-196;196-206)

Chapter 8 Enzymatic Directed Evolution 第八章 酶的定向进化 （p189-196;196-206）

·利用酶作为催化剂进行生物催化与生物转化已广泛应用于各个领域：医药方面、食品工业方面、轻工、化工方面、能源开发方面、环境保护方面等等

2 • 利用酶作为催化剂进行生物催化与生物转化， 已广泛应用于各个领域：医药方面、食品工业 方面、轻工、化工方面、能源开发方面、环境 保护方面等等

天然酶的局限：，酶催化的精确性和有效性常常不能很好地满足酶学研究和工业化应用的要求·而且天然酶的稳定性差、活性低使催化效率很低还缺乏有商业价值的催化功能，尤其是对一些非天然底物具有情性·在非水环境下的低活力·对辅酶的依赖等

3 • 天然酶的局限： • 酶催化的精确性和有效性常常不能很好地满足酶学 研究和工业化应用的要求 • 而且天然酶的稳定性差、活性低使催化效率很低 • 还缺乏有商业价值的催化功能，尤其是对一些非天 然底物具有惰性 • 在非水环境下的低活力 • 对辅酶的依赖等

现代生物工程的要求：0能具备长期稳定性和活性①能适用于水及非水相环境①能接受不同的底物甚至是自然界不存在的合成底物①能够在特殊环境中合成和拆分制作新药物或药物的原材料

4 Ø 能具备长期稳定性和活性 Ø 能适用于水及非水相环境 Ø 能接受不同的底物甚至是自然界不存在的 合成底物 Ø 能够在特殊环境中合成和拆分制作新药物 或药物的原材料 现代生物工程的要求：

·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

5 • 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

本章内容简介·酶定向进化简介·定向进化的基本过程（随机突变、突变体文库的构建)·定向进化应用

6 本章内容简介 • 酶定向进化简介 • 定向进化的基本过程（随机突变、突变体 文库的构建） • 定向进化应用

·生物的自然进化①进化过程：突变→自然选择→遗传后代①进化结果：基因多样性：为完成同一功能所表现出的多个基因或同一个基因（同源基因，或同工酶）代谢途径的多样性：同样产物，多条途径（木糖一一木酮糖）代谢产物的多样性：同一底物，不同产物生物多样性：整个生态系统中的生物

7 • 生物的自然进化 Ø进化过程： 突变→自然选择→遗传后代 Ø进化结果： 基因多样性：为完成同一功能所表现出的多个基因或同一个 基因(同源基因，或同工酶) 代谢途径的多样性：同样产物，多条途径（木糖——木酮糖） 代谢产物的多样性：同一底物，不同产物 生物多样性：整个生态系统中的生物

被子植物操子链国口泰泰动物节胶动物2戴皮动特软体动物腔肠动物脑形动物真核生物原核生物原生动物生物进化谱系树

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什么是定向进化技术概念提出：：1993年，美国科学家Arno1dFH首先提出酶分子的定向进化的概念，并用于天然酶的改造或构建新的非天然酶。定向进化

9 什么是定向进化技术 • 概念提出： • 1993年，美国科学家Arnold F H首先提出 酶分子的定向进化的概念，并用于天然酶 的改造或构建新的非天然酶。 • 定向进化

·模拟自然进化的过程，进行人工随机突变并在特定的环境条件下进行选择，使进化朝着人们所需方向发展的技术过程I

10 • 模拟自然进化的过程，进行人工随机突变， 并在特定的环境条件下进行选择，使进化 朝着人们所需方向发展的技术过程