《生物催化剂技术》PPT课件

《《生物催化剂技术》PPT课件》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第八章生物催化技术8.1生物催化剂的类别类别——起催化作用的游离或固定化细胞或酶的总称8.2生物催化反应的特征（1）催化效率极高传统化工催化剂用量0.1-1%，酶用量10-40-10-30%（2）选择性极高（相对/绝对专一性）一种酶只能催化一种底物，（绝对专一性）一种酶能催化一类结构相似的底物，（相对专一性）（3）催化条件极温和常温、常压、PH=5-8（通常在7）绝对专一性实例相对专一性实例键专一性或基团专一性——酯酶可对所有含酯键的酯类化合物进行催化8.3酶的系统分类及命名目前已鉴定出2000多种酶，并得到200多种结晶体。分类（1）氧化还原酶EC1氧化还原（2）转移

2、酶EC2从一个底物转移到另一个底物（3）水解酶EC3水解（4）裂解酶EC4裂解（5）异构酶EC5异构化，分子重排等（6）连续酶EC6也称合成酶命名：习惯命名、系统命名、系统分类命名系统分类命名——EC后缀4位数字（例如EC3.1.1.3）第一位数字——表示酶的类别第二位数字——表示底物中被催化的基团或键的特点第三位数字——表示亚类类型第四位数字——表示登记号单纯酶由简单蛋白构成的酶淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、脲酶等结合酶除蛋白（酶蛋白）外，还有非蛋白成分（辅酶或辅因子）如大多数的氧化还原酶辅酶/辅基的分类（1）无机金属元素Cu、Zn、Mn、Mg、Fe等（2）小分子

3、有机物维生素、铁卟啉辅酶/辅基只有与酶蛋白相结合才显活性在反应中起传递氢、电子、原子或化学基团的作用一种酶蛋白通常只能同一种辅酶相结合而一种辅酶却能与多种不同酶蛋白相结合成特异性强的全酶辅酶中的某些金属还能起“搭桥”的作用8.4酶的功能与反应动力学酶功能——由酶活性中心和辅酶因子构成酶活性中心——酶蛋白中与催化相关的特定区域（通常在酶分子的表面，具有特定的空间结构）必需基团——酶活性中心中特定的化学基团（起催化作用）辅酶因子——通常是酶维持空间结构和活性中心的必需基团有的直接参与活性中心的催化作用有的只起传递氢、电子、原子和化学基团的作用它与酶蛋白的结合比较疏松酶催化过

4、程——先接触底物，再与底物形成复合体酶催化机理——钥匙学说、诱导契合学说、过渡态中间物理论钥匙学说——酶与底物形成严格的互补关系诱导契合学说——底物诱导酶蛋白使其构象发生有利于结合底物导致二者在构象上形成互补关系过渡态理论——酶与底物结合后形成过渡态中间物，然后底物向产物转化。只有酶活性中心与过渡态中间物才有互补关系见图8-1酶缺点：非常娇嫩，对反应环境非常敏感，尤其怕热酶改造（1）在蛋白质分子中引入二硫键，可大大提高热稳定性可适应有机溶剂（2）酶的体外定向进化（也称实验分子进化）通过人为地创造特殊条件，模拟自然进化机制（如随即突变、重组、自然选择等）定向培养所需的突变

5、酶体，改进酶的热稳定性、活性、选择性等该法属于非理性设计法，它不需要预先知道酶的空间结构和催化机理。酶反应动力学——酶动力学受温度、PH值、底物浓度、酶用量及抑制剂影响，其中底物浓度影响较大。单底物典型变化情况见图8-2米-曼方程8.5影响酶催化反应的多种因素（1）温度——影响速率及酶变（酶有最适宜温度）（2）PH值——影响酶及底物的解离、酶分子构象及活性（3）激活剂——酶及酶原都可以被激活激活剂可以是金属离子或某些阴离子（4）抑制剂——降低酶活性或使之失活（可逆、不可逆两类）失活作用：次级键被破坏，导致空间构像变化，酶蛋白变质抑制作用：酶的必需基团受某种化学物质影响，

6、导致活性降低去激活作用：用螯合剂可去除能激活酶的金属离子8.6生物催化技术的作用及意义应用领域——生物材料、手性药物、精细化学品、大宗化学品、生物能源、环境保护生物催化剂在手性技术中的应用手性技术——包括不对称合成、外消旋体拆分（1）酶酶催化还原借助氧化还原酶完成。实例：合成手性合成纤维。（2）酶催化氧化借助氧化还原酶完成。实例：苯芳环衍生物的生物催化氧化（3）水解反应借助水解酶完成。实例：内外消旋混合体的酶催化水解8.7生物催化的发展趋势（1）发掘生物多样性研究（2）生物催化剂的修饰、改造研究（3）生物催化反应过程研究酶的固定化——是酶实现工业化的极重要条件，这种酶可

7、直接应用于工业生物催化反应器。抗体酶——化学与免疫学结合产生的催化抗体用于解决天然酶在手性合成中无法解决的问题抗体——动物为抗拒外来物质的入侵而合成的蛋白质具有可变性，可与抗原结合，组合方式可达1011抗原——诱导抗体形成的外来大分子催化抗体——将酶的高效催化性与抗体的高度选择性的巧妙结合本质是一种没有进化完全的蛋白质酶，它不如天然酶催化效率高，但可催化多种化合物使其转化。获取抗体酶的关键（1）设并计合成与底物过渡态类似的抗原（2）制备纯催化抗体酶催化剂——生物酶催化剂、模拟酶催化剂生物酶催化剂：酶本身及整个酶细胞（可以来自于动、植、生物