GMP工程硕士课件生物技术制药个论.ppt

,单击此处编辑母版标题样式,*,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,生物技术制药个论,基因工程制药,抗体制药,动物细胞制药,植物细胞制药,酶工程制药,现代生物技术改造老式制药工业,一、基因工程药物种类,蛋白,细胞因子药物,蛋白类激素,溶血栓药物,治疗用酶,可溶性受体和黏附分子,其它,核酸,DNA,药物,反义,RNA,药物,RNAi,药物,核酶,细胞因子药物：干扰素、集落因子、白细胞介素、肿瘤坏死因子、趋化因子、生长因子、凝血因子,蛋白质类激素药物：生长激素、胰岛素、胰岛素样生长因子、促卵泡素、甲状旁腺素、降钙素、胰高血糖素、促黄体生成素、甲状腺刺激素和心钠素等。,溶血栓药物：组织型纤溶酶激活剂、尿激酶型纤溶原激活物、蝙蝠唾液纤溶酶原激活剂、链激酶和葡激酶等。,治疗用酶：超氧化物歧化酶、羧肽酶、尿酸氧化酶、葡糖脑苷脂酶、脱氧核糖核酸酶和胸苷激酶等。,可溶性受体和黏附分子：可溶性补体受体,型,其他：血红蛋白、白蛋白等。,重组蛋白质类药物,核酸类药物重要是在核酸水平(DNA和RNA)上发挥作用，它通过纠正突变的基因并使之重新获得合适的功能来治疗或防止疾病。,特点是：能将基因体现的产物的作用局限于病变组织周围，从而使治疗更具针对性；只要转化细胞不被清除，转化的因不被克制，基因体现的产物就可以持续发挥作用。,核酸类药物,从主线上处理了某些药物的生物原料,适应证不停延伸,技术含量高,加速疑难病症新药物的开发,基因工程药物的特点,确定研制基因工程药物的技术路线,基本技术路线1：获得具有防止和治疗作用的蛋白质的基因 组入体现载体 受体细胞高效体现 动物试验 临床试验 申报新药证书,基本技术路线2：基因组未知功能的人类基因全长cDNA群组入体现载体受体细胞瞬间体现功能初筛功能验证重组蛋白体现体内外药效分析临床前研究临床验证申报新药证书,二、研制基因工程药物的关键技术,长处：目的明确。缺陷：发现新药的机率低，在人体内体现量较高的蛋白质才有较大也许被开发。,建立在庞大人类基因资源基础上的，具有巨大的开发潜力，缩短新药开发的时间，可大规模增长新药的数量。,宏观：在分子水平上，采用类似于工程设计的措施，按人类的需要产生不一样的基因产物或定向的发明生物的新性状，使之稳定地遗传给子代。,微观：将一种或多种生物体（供体）的基因与载体在体外进行拼接重组，然后转入另一种生物体（受体）内，使之按照人们的意愿遗传并体现出新性状。,供体、受体、载体,无性繁殖：称之为“克隆”,行使正常功能：称之为“体现”,基因工程的定义,在体外，将多种来源的DNA片段与载体DNA结合成一种重组载体；重组载体可转化或转染宿主细胞，并在宿主细胞内体现，产生特定的基因产物。,DNA片段：同源的或异源的、原核的或真核的、天然的或人工合成的,载体DNA：病毒、细菌质粒或噬菌体,生物化学角度：重组载体的操作,上游技术（upstream）-上游技术十分重要,重组子的构建,工程菌的构建及高效体现,下游技术（downstream）-下游技术更为重要,工程菌大规模发酵最佳参数确实定,新型生物反应器的研制,高效分离介质及装置的开发,分离纯化的优化控制,生物反应器等一系列仪器、仪表的设计制造,超滤、反渗透技术的应用,我国现代生物技术与国际水平相比,上游技术落后35年,下游技术落后以上,基因工程技术,工程菌构建流程,选择载体,获得目的基因,目的基因与载体的重组,重组载体的转化,重组子的筛选与鉴定,基因工程上游技术基本过程,质粒（,plasmid,）,噬菌体（,phage,）,病毒（,virus,）,载体（,vector,）,载体的条件,分子小（,10 Kb,）,有限制酶酶切位点,可自主复制,有足够的,copy,数,带筛选的标志,限制性核酸内切酶,restriction endonuclease,一类能识别双链,DNA,分子中,特异核苷酸序列,的,DNA,水解酶 特异核苷酸序列 大多为,46 bp,回文对称（,palindrome sequence,）,5GAATTC 3 5GGATCC 33CTTAAG 5 3CCTAGG 5,宿主细胞,原核细胞：细菌、枯草杆菌,酵母：酿酒酵母，必赤酵母,植物细胞,:,昆虫细胞：,哺乳动物细胞：,糖尿病到,胰島素治療,a melting down of flesh and limbs into urine.and that is the reason why the sickness has been called,diabetes,as if it were a wine siphon,because liquid is not retained in the body.(ca.81-138A.D.),1,674,Thomas Willis,發現患者尿液有甜味，稱之“,diabetes mellitus”,.1776,Matthew Dobson,取患者尿液殘餘物證實為糖。,Paul Langerhans(later half of 19th century)described islet cells-secrete glucose lowering substance,1922,Banting,and,Best,discovered insulin.,T-J Wu,Discovery of insulin,Banting&Best-extracted insulin from dogs&proved that it controls symptoms of diabetes in dogs 1921,1st patient to receive pancreatic extract-14-yr old,Leonard Thompson,.,First patient to benefit from insulin saved from death,.,胰島素,(Insulin),與,諾貝爾獎,由於初次在人以胰島素成功地控制糖尿病1923 諾貝爾獎頒給Banting 與 Macleod。,1955 Frederick Sanger 闡明胰島素結構(A鍊21 a.a.與B 鍊 30 a.a.)，1958因此獲得諾貝爾獎。,1959 Solomon Beson 與 Rosalyn Yalow開發出免疫測定技術(immunoassay technique)，Yalow 也於1977 獲得諾貝爾獎。,B-chain,A-chain,C,-,peptide,s-s,s-s,s-s,Manufacture of Insulin,1923-,started manufacturing,insulin(,Eli Lilly,Novo,),Most developments in insulin therapy have originated from the laboratories of Novo-Nordisk,NPH insulin,highly purified insulin,monocomponent insulin,semisynthetic insulin,biosynthetic human insulin,Currently Novo Nordisk manufactures human insulin from bakers yeast using rDNA technology,；,Eli Lilly,produces,human insulin using E.coli,.,Improvement,of insulin,Quarlity,Problems with Early Preparations,Crude high levels of non-insulin-like impurities,Proinsulin,proinsulin intermediate,covalent insulin dimer,Acidic pH 4-4.3,-,pain during injection,High incidence of allergic reactions,Short duration of action(more no.of injections),Better Purification methods,Conventional:,isoelectric precipitation and recrystallization,Imp:10000-30000ppm,Single peak:,by gel-filtration chromatography,(Imp 300-3000ppm),Improved single peak,:by ion-exchange chromatography,(50ppm),Highly purified,:twice chromatographed insulin,(purified to 10ppm),Monocomponent:Imp1ppm,History of insulin preparations,1922:Isolation of insulin,1923:Novo Nordisk starts production of insulin,1946:NPH(Neutral Protamine Hagedorn)or Isophane insulin,1961:First neutral soluble insulin:Actrapid,1964:First premixed insulin:Mixtard,1973:Monocomponent(MC)purity,1982:Human Monocomponent HM,1985:NovoPen with Penfill,1984:Research on analogues,胰岛素是由51个氨基酸构成的双链多肽激素，一种可溶性酸性蛋白，分子量为5734道尔顿；每个胰岛素单体包括两条肽链（A、B链），A链具有21氨基酸；B链具有30氨基酸并分别由两个胱氨酸的二硫键连接，多聚体必须裂解成单体才可吸取；呈酸性，等电点为5.3。胰岛素受pH值、温度、离子强度的影响产生聚合和解聚。,Lispro由Lilly企业研发而成，是人胰岛素链上的第28 位的脯氨酸和第29 位的赖氨酸位置互换，其他的氨基酸序列和构造没有变化，以单体的形式存在.,速效胰岛素,-Lispro,赖脯胰岛素,1999年，Aspart在欧洲上市；在我国上市，是由诺和诺德企业研发的速效胰岛素类似物，人胰岛素链28 位的脯氨酸被天冬氨酸取代，使该胰岛素类似物不易形成六聚体。与Lispro相比，Aspart的吸取速度更快，对餐后血糖的控制、减少糖化血红蛋白效果更好。这种药代动力学的差异也许与它们的等电点不一样有关。Aspart对酸化溶液沉淀蛋白的耐受度较高,速效胰岛素,-Aspart,门冬胰岛素,是Aventis 企业正在研发的一种新型迅速作用的胰岛素类似物，链3 位的天冬酰胺被赖氨酸替代，而B链29位的赖氨酸则被谷氨酸取代。,速效胰岛素,-,Glulisine,赖谷胰岛素,由Aventis 企业研发的长期有效胰岛素类似物，年在美国和欧洲上市，于 年在我国上市。和人胰岛素的区别在于A 链羧基端的第21 位天冬氨酸被甘氨酸替代，B链C末端加上2个精氨酸残基，。构造变化的成果是变化了胰岛素的等电点，由pH54升至67，使Glargine在生理pH条件下更难溶解、吸取更为缓慢，六聚体的结合愈加稳定，无分泌峰值.,长期有效胰岛素-Glargine甘精胰岛素,由诺和诺德企业研制生产，构造上清除了人胰岛素B链29位赖氨酸E位以共价键结合一种N一16烷酸基的14碳游离脂肪酸，并去掉第30位的苏氨酸残基。与Glargine不一样，Detemir 溶液在皮下不会形成沉淀，因此吸取速率恒定,长期有效胰岛素-Detemir地特胰岛素,基因诊断,gene diagnosis,内在原因（重要是遗传原因）外在原因（环境原因）外在原因+内在原因,人类的疾病原因,临床学诊断,血清学诊断,生化学诊断,传统的疾病诊断方法,狭义的概念 对疾病或与致病有关的核酸片段（DNA 或 RNA）确实定及核苷酸序列的测定,广义的概念 对疾病或与致病有关的基因（DNA）的体现产物（mRNA、蛋白质）确实定和序列测定,基因诊断的概念,基因诊断的特点,针对性强 以探测基由于目的，属于“病因诊断”,特异性高 以分子杂交技术为基本原理,敏捷度高 基因探针带有十分敏感的检测标识，待,测标本微量,适应性强 基因探针可为任何来源，任何种类，探,针序列可为已知亦可未知，检测目的可,为特定的基因或基因组合，可为内源基,因亦可外源基因，诊断范围广,与疾病有关的DNA分子（片段）及其核苷酸序列确实定和检测,疾病基因,疾病有关基因,基因诊断的基础及其关键问题,基因诊断的途径,基因突变的检测,基因连锁分析：连锁分析重要是应用限制酶片段长度多态性（RFLP）为遗传标志进行家系分析,在人类基因组中，平均约 200 bp可发生一对变异（称为中心突变）。中心突变导致了序列上的多态性，不少序列多态性发生在限制酶识别位点上，产生了限制酶酶切位点的多态性,用该限制酶水解 DNA就会产生长度不一样的片段，称为RFLP,mRNA的检测：mRNA检测是基因诊断的重要方面，其不仅从基因体现水平提供基因功能与否正常的直接根据，并且在基因诊断上具有如下长处：mRNA相称于以基由于模板的扩增产物，,因此检测mRNA 敏捷度比检测DNA更高 mRNA不含内含子，比DNA轻易检测,限制性核酸内切酶酶谱分析 核酸分子杂交 限制酶片段长度多态性连锁分析 聚合酶链反应（,PCR,）,DNA,芯片技术,基因诊断措施,基因诊断应用,在遗传性疾病和产前诊断中的应用,血红蛋白病,杜氏肌营养不良症,苯丙酮尿症,脆性,X,综合症,在感染性疾病诊断中的应用,病毒,细菌,螺旋体,支原体,衣原体,寄生虫,基因芯片,(DNA chip or microarray),DNA芯片（或基因芯片）是将许多特定的DNA寡核苷酸或DNA片段（称为探针）固定在芯片的每个预先设置的区域内，将待测样本标识后同芯片进行杂交分析，通过检测杂交信号并进行计算机分析，从而检测对应片段与否存在、存在量的多少，以及用于基因的功能研究和基因组研究、疾病的临床诊断和检测等众多方面,基因芯片技术流程,制备方法及点样仪器,探针的制备：,标记,方法,杂交：,杂交液、杂交温度、,洗涤条件的选择,扫描仪,:,激光,CCD,分析软件的开发,基因芯片的制备,杂交,检测,数据分析,一、基因芯片原理及制备措施,原位合成：寡核苷酸芯片，采用光导化学合成和摄影平板印刷技术，在固相介质表面特定区域合成已知序列的寡核苷酸，,直接点样：寡核苷酸芯片和cDNA芯片已知基因序列通过在液相中化学合成，或通过PCR技术扩增，或克隆的基因组片段，经纯化及定量分析后，由点样机器人将靶基因序列直接点到预先通过化学修饰的基片上；然后将未结合的靶基因从基片上洗掉，就得到基因芯片。,原位合成法,直接点样法,直接从,DNA,数据库得到信息进行寡核苷酸合成,预先制备,cDNA,样品并进行合成,芯片个体之间差异小,差异大,密度高，,400000/1.6cm,2,64 500/6.5cm,2,合成寡核苷酸长度有限，特异性差,靶基因检测特异性高,成本高,成本低,数据分析、寻找差异体现的基因,Cy3标识A组织,Cy5标识B组织,混合探针,以两种波长的激光扫描,杂交,A,B,二、样本的制备、标识与芯片杂交,1.试验样本的制备,常用的基因芯片试验样本是mRNA(cDNA),直接从组织或细胞中提取的mRNA,运用PCR技术扩增出的cDNA,2.探针的标识-荧光标识,用花青素(cyanin)Cy3,Cy5进行双色荧光标识,其激发和发射波长分别是550/570,649/670,当用mRNA作模板时,常用反转录措施进行直接标识,3.芯片杂交,扫描仪,激光共聚焦扫描,光源：特定波长的光,激发面积：100平方微米,如：ScanArray 3000,CCD(电荷耦合摄像芯片扫描仪),光源：持续波长的光（如弧光灯）,同步对整张芯片表面进行扫描,三 图像与数据处理,基因芯片,芯片测序,药物研究,基因图绘制,农林业,体现分析,突变检测,军事、司法,疾病诊断,.,.,.,.,四、基因芯片的应用,基因治疗：,指应用基因工程技术将正常基因引入患者细胞内，以纠正致病基因的缺陷而根治遗传病。纠正的途径既可以是原位修复有缺陷的基因，也可以是用有功能的正常基因转入细胞基因组的某一部位，以替代缺陷基因来发挥作用。,将外源的基因导入生物细胞内必须借助一定的技术措施或载体，目前基因转移的措施分为生物学措施、物理措施和化学措施。腺病毒载体是目前基因治疗最为常用的病毒载体之一,1991年，美国向一患先天性免疫缺陷病（遗传性腺苷脱氨酶ADA基因缺陷）的女孩体内导入重组的ADA基因，获得成功,1994年，中国用导入人凝血因子基因的措施成功治疗了乙型血友病的患者,腺病毒基因组是一种线性的双链DNA，其5端与一种末端蛋白（TP）共价结合，5端上还具有末端反向反复序列。病毒DNA与关键蛋白VII和一种称为mu的小肽紧密结合,腺病毒家族（Adenoviridae）的组员可感染种类相称广泛的有丝分裂后细胞，甚至包括来自高度分化的组织中的细胞，例如骨骼肌细胞，肺细胞，脑细胞和心脏细胞。由于腺病毒可将自身的基因组递送到细胞核中，并且高效率地复制，因此腺病毒成为体现和传递治疗基因的重要候选者。,腺病毒的一般特性,抗体工程制药,概述,单克隆抗体,鼠源性单克隆抗体的改造,基因工程抗体和抗体工程,抗体诊断试剂,抗体治疗药物,从分子构成来看，抗体药物可分三类：,（,1,）抗体或抗体片段。完整的抗体包括嵌合抗体、人源化抗体、人源抗体；抗体片段包括,Fab,等。,（,2,）抗体偶联物，或称免疫偶联物，由抗体或抗体片段与“弹头”药物连接而成，可用作“弹头”的物质有放射性核素、化疗药物与毒素。,（,3,）融合蛋白，由抗体片段和活性蛋白两部分构成。,三个高变区共同构成Ig的抗原结合部位，该部位也称为互补性决定区,重链和轻链的C辨别别称为CH和CL，不一样类Ig的重链CH长度不一，同一种属动物中，同一类别Ig分子C区氨基酸的构成和排列次序比较恒定。,铰链区位于CH1与CH2之间，具有丰富的脯氨酸，因此易伸展弯曲，并且易被木瓜蛋白酶、胃蛋白酶等水解。,根据氨基酸排列次序的不一样分为可变区（V）和恒定区（C）,比较不一样抗体V区的氨基酸序列，发现VH和VL各有3个区域的氨基酸构成和排列次序尤其易变化，这些区域称为高变区。,整体水平抗体生成技术,细胞工程抗体生成技术,基因工程抗体生成技术,多克隆抗体（抗血清）,单克隆抗体,嵌合抗体、改形抗体,“小型化抗体”（单链抗体）,组合抗体库技术,噬菌体抗体库技术,Ig,基因转基因小鼠,抗体真核体现技术,用于疾病的诊断和治疗：如运用单克隆抗体检测与某些疾病有关的抗原，辅助临床诊断，或用放射性核素标识 单克隆抗体进行肿瘤显像，进行免疫鉴定。用于临床治疗，如针对T淋巴细胞共有的分化抗原CD3的单克隆抗体，用作免疫克制剂。,单克隆抗体还可作为载体制备导向药物。不过要处理如下两个问题：（1）鼠源性单克隆抗体的免疫原性；（2）完整的抗体分子分子量过大，难以穿透实体肿瘤组织，达不到有效的治疗浓度,已通过基因工程技术，制备出改形抗体、单链抗体、单域抗体、最小识别单位等诸多类型的抗体或抗体单位。基本消除了单克隆抗体的鼠源性，相对分子质量只有完整抗体分子的1/801/3，并且鼠源性单克隆抗体的生物学活性如激活补体、增进吞噬功能（免疫调理）、抗体依赖细胞介导的细胞毒作用等，只保留同抗原特异性结合的活性。,单克隆抗体,抗原,脾,B,淋巴细胞,融合,融合,淋巴细胞,骨髓瘤细胞,克隆,1,克隆,2,克隆,3,克隆,4,单克隆抗体和多克隆抗体的制备,改造鼠源性单克隆抗体的目的：一是减少免疫原性；二是减少相对分子量，增长组织通透性。,如将鼠源性单克隆抗体的C区用人的Ig分子的C区置换，则对人的免疫原性消失。对鼠源性抗体的改造已经有诸多成果报道，改造后的单抗的类型和特性：,鼠源单抗的改造随基因工程的发展经历了人鼠嵌合抗体（人IgC-小鼠IgV，150000）、人源化单克隆抗体及人源性单克隆抗体三个阶段,改形抗体（将小鼠CDRs替代为人CDRs，150000）,Fab(完整L链和Fd，50000）,FV（VH和VL，25000）,单链抗体（SCFV，VH-多肽-VL，27000）,单域抗体（VH或VL，12500）,最小识别单位（MRU）（一种CDR，）。,鼠源性单克隆抗体 的改善,小鼠抗体,嵌合抗体,重构抗体,人源抗体,人源化单克隆抗体的设计与开发的技术流程:包括靶分子的挑选、抗体人源化、人抗体制备、抗体基因克隆、抗体库构建、抗体筛选、抗原表位预测、建模分析、动物模型研究、临床试验、抗体体现载体构建、细胞培养等。,抗体人源化措施可供选择：一是鼠抗体人源化。详细技术包括嵌合抗体、表面重塑抗体、重构抗体；二是全人源化抗体。包括抗体库筛选技术、基因工程小鼠制备全人源化抗体、转染色体牛等。,目前抗体药物研发中尚待处理的问题:,包括靶分子的挑选，抗体人源化及人抗体制备，抗体基因克隆及抗体库构建，抗体的高通量大规模筛选技术，抗原表位的预测、模建和分析技术，抗原抗体互相作用的立体模型构建，抗体体外亲和力成熟，多种增长抗体效应功能的技术，抗体的高通量大规模筛选技术，动物模型反应与人体反应一致性，抗体高效体现载体构建和动物细胞规模化培养技术等。,人源化单克隆抗体的设计、优化和临床试验,抗体设计和优化需要大量应用蛋白质工程方面的计算机分子构造模拟技术、组合化学技术和分子进化技术,动物细胞制药与细胞治疗,动物细胞改造与蛋白质药物生产,人细胞改造与疾病治疗,原代细胞,已建立的二倍体细胞系,可无限期传代的转化细胞系,基因工程细胞,生产用动物细胞规定和获得,基因工程细胞系的构建：,1、真核细胞基因体现载体的构建,2、基因载体的导入和高效体现工程细胞株的筛选,为了使细胞培养在体外培养成功，需要某些基本条件：（1）绝对无菌操作；（2）足够的营养供应，排除有害物质包括极其微量的离子掺入；（3）适量氧气供应；（4）随时清除细胞代谢中产生的有害产物；（5）有良好的适于生存外界环境，包括pH、渗透压和离子浓度等；（6）及时分种，保持合适的细胞密度。,动物细胞培养的措施和操作方式,从生产实际来看，动物细胞的大规模培养重要可分为悬浮培养、贴壁培养和贴壁-悬浮培养。,无论是哪种培养，其操作方式与细菌培养同样，一般可分为分批式操作、补料-分批（或流加式）操作、半持续式操作、持续式操作和灌流式操作，其中分批式、半持续式和灌流式比较重要。,目前生产中用于悬浮培养的设备重要是通气搅拌式生物反应器和气升式生物反应器。贴壁依赖性细胞，较轻易采用灌流培养的方式使细胞到达高密度。,动物细胞培养的措施和操作方式,植物细胞的形态和生理特性,植物细胞培养的基本技术,影响植物次级代谢产物累积的原因,植物细胞培养的生物反应器,进展与展望,植物细胞制药,高等植物次级代谢产物极其丰富多样，除药用之外，许多次级代谢产物还是食品、化工和农业化学的重要原料。目前已经研究过的近300种植物细胞培养物可以生产400多种人们感爱好的成分。,植物无菌培养技术分如下几类：幼苗及较大植株的培养，即为植物培养（plant culture）；愈伤组织培养可以保持很好分散性的离体细胞或较小细胞团的液体培养，称为“悬浮培养”（suspension culture）；离体器官的培养，如茎尖、根尖、叶片、花器官各部分原基或未成熟的花器官各部分以及未成熟果实的培养，称为“器官培养”（organ culture）；未成熟或成熟的胚胎的离体培养，则称为“胚胎培养”（embryo culture）。,植物无菌培养技术,1、成批培养法：植物细胞培养过程中，次级代谢产物的大量累积往往发生在细胞生长的稳定期，植物细胞的两步培养法，虽然用两个生物反应器，第一种反应器用于细胞生物量的累积，第二个反应器用于次级代谢产物的生产。,2、半持续培养法,3、持续培养法,4、固定化培养法,培养措施,生物碱类：麻黄碱、咖啡、阿托品、喹啉、黄连素,糖苷类：黄酮苷，大黄中的蒽醌苷有强烈的泻下作用；紫草中紫草宁是紫草中蒽醌类可以作为天然色素。,挥发油：诸多挥发油可作药用，如薄荷油、丁香油、桉油等。,有机酸：常见的植物有机酸有：苹果酸、柠檬酸、水杨酸、酒石酸等。,常见植物次生代谢物,概述,酶的来源和生产,酶和细胞的固定化,固定化酶和固定化细胞的反应器,酶工程在医药工业中的应用,酶工程研究的进展,酶工程制药,酶工程是酶学和工程学互相渗透结合、发展而形成的一门新的技术科学。它是从应用的目的出发研究酶、应用酶的特异性催化功能，并通过工程化将对应原料转化成有用物质的技术。,酶工程重要有如下几种方面的研究内容：酶的分离、提纯、大批量生产及新酶和酶的应用开发；酶和细胞的固定化及酶反应器的研究（包括酶传感器、反应检测等）；酶生产中基因工程技术的应用及遗传修饰酶（突变酶）的研究；酶的分子改造与化学修饰、以及酶的构造与功能之间关系的研究；有机相中酶反应的研究；酶的克制剂、激活剂的开发及应用研究；抗体酶、核酸酶的研究；模拟酶、合成酶及酶分子的人工设计、合成的研究。,酶工程简介,酶反应几乎都在水溶液中进行，属均相反应，自然简便，但缺陷是游离酶只能一次性使用，不仅导致酶的挥霍，并且会增长产品分离的难度和费用，影响产品的质量；此外溶液酶很不稳定，轻易变性和失活。将酶制剂制成既能保持其原有的催化活性、性能稳定、又不溶于水的固形物，即固定化酶，则可象一般固定催化剂那样使用和处理，就可以大大提高酶的运用率。与酶类似，细胞也能固定化，固定化细胞既有细胞特性和生物催化的特性，也具有固相催化剂的特点。,固相酶还具有如下长处：可多次使用，并且在多数状况下，酶的稳定性提高。如固定化的葡萄糖异构酶可以在6065条件下持续使用超过1000h；反应后，酶与底物和产物易于分开，产物中无残留酶，易于纯化，产品质量高；反应条件易于控制，可实现转化反应的持续化和自动控制；酶的运用效率高，单位酶催化的底物量增长，用酶量减少；比水溶性酶更适合于多酶反应。,酶和细胞的固定化,酶和细胞的固定化措施,载体结合法,交联法,包埋法,热处理（细胞）,物理吸附法,共价结合法,网格型,微囊型,离子结合法,