快速测定水解酶活性的新方法研究(3)
1.2.2 生物催化剂的来源
目前, 少数生物催化剂是从动物肝脏[3]或植物[4]中提取的, 多数来自于微生物细胞。除真核生物[5]和单细胞酵母(如从南极假丝酵母中得到了高效脂肪CalB[6]) 外, 原核微生物是生物催化剂的主要来源。由于原核微生物( 细菌和古生菌) 是地球上出现最早和数量最多的生命形态[7],经历了漫长的演变后, 许多微生物为适应恶劣环境而具有了非常高的耐受性, 从而可从中得到大量高性能的生物催化剂。现在, 虽然微生物培养也有其局限性, 如很多生物体用当前技术还无法进行培养[8, 9], 但通过微生物培养来获得生物催化剂仍是最普通和最有效的方法。这是因为微生物培养能加速生物体的新陈代谢而增加其数量, 为以后的高通量筛选提供了有利条件。
目前, 一般可通过两条途径获得具有新功能和特性的酶: 一是改造现有已知酶; 二是从大量未知的生物种系中寻找。定点突变技术主要用于对现有酶的改造。多源基因体技术是指直接从大量野生微生物中获取生物体, 对其进行克隆并重组,以表达染色体DNA, 应用范围更广[10]。
1.2.3 生物催化剂的筛选
环境样品是指生物圈中的所有动物、植物和微生物，它们是全部生物催化剂的直接来源。
动物酶源一般指高等动物的器官、组织(如肝脏,肾脏和血液等)，或低等动物个体。动物源筛选生物催化剂的原则是：根据目标反应的特性，寻找生理活动过程中发生相类似反应的器官组织，从中提取和筛选目标酶。对于昆虫之类的低等动物，可从其整体中提取相关酶或以其提取混合物直接作为催化剂。植物酶源一般指植物的叶、花、种子等，其筛选原则和方法与动物源筛选基本相同。现对于动、植物为酶源的生物催化剂的开发研究主要集中于利用基因工程手段，从动、植物中克隆相应酶编码基因，在高效的宿主微生物中进行表达,从而可以稳定地获得生物催化剂。
生物催化剂的最主要来源是微生物，约占整个生物催化剂来源的80%以上。微生物是世界上种类最多，分布最广的生物种群，它的多样性保证了微生物源生物催化剂的多样性。微生物源生物催化剂的筛选，无论是酶还是细胞，关键在于对能产生所需要酶的微生物菌株进行筛选。
1.2.4 常用生物催化剂—酶
酶催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。绝大多数酶的化学本质是蛋白质。酶催化作用实质是降低化学反应活化能
（1） 酶的特点
高效性：酶的催化效率比无机催化剂更高，使得反应速率更快；
专一性：一种酶只能催化一种或一类底物，如蛋白酶只能催化蛋白质水解成多肽；
多样性：酶的种类和多，大约有4000多种；
温和性：指酶所催化的化学反应一般是在较温和的条件下进行的；
活性可调节性：包括抑制剂和激活剂调节、反馈抑制调节、共价修饰调节和变构调节等；
相关性：有些酶的催化性与辅因子有关；
易变性：由于大多数酶是蛋白质（少数是RNA），因而会被高温、强酸、强碱等破坏。
（2） 酶的分类
根据酶所催化的反应性质的不同，将酶分成吹冰大类：
氧化还原酶类：促进底物进行氧化还原反应的酶类，包括转移电子、氢的反应和分子氧参加的反应。常见的例子有脱氢酶、氧化酶、还原酶、过氧化物酶等。
转移酶类：催化底物之间进行某些基团（如乙酰基、甲基、氨基、磷酸基等）的转移或交换的酶类。例如，甲基转移酶、氨基转移酶、乙酰转移酶、转硫酶、激酶和多聚酶等。
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