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工业催化 演讲PPT 浅谈生物催化技术

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生物催化ppt

生物催化ppt

酶的作用特点
⑴ 酶对环境条件的敏感性：酶易失活，要求的反应 条件温和，对环境条件敏感。
固氮酶
N2+6H++6e 常温、常压 2NH3
Fe N2+3H2 500℃,300大气压2NH3
酶的作用特点
(2) 酶催化的高效性：酶具有极高的催化效率。 相同条件下，以分子比表示： 酶（V）高于无酶（V）108 ～1020 倍 酶（V）高于普通催化剂（V）107 ～1013 倍
几何异构 专一性
光学异构 专一性
酶专一性类型
结构专一性——酶对所催化的分子（底物，Substrate）化 学结构的特殊要求和选择。
绝对专一性——指某些酶对底物有绝对严格的要求，
即一种酶只能催化一种特定的底物进行反应 。
O=C
NH2
+ NH2
H2O
脲酶
NH3 + CO2
O=C NH2 NHCl
O=C NH2 NHCH3
LOGO
生物催化
Contents
1
生物催化的概述
2
生物催化的作用机制
3
生物催化的应用
4
发展前景与展望
2
生物催化的定义
WHAT IS biocatalysis? 什么是生物催化？
生物催化（ biocatalysis ）是利用生物 催化剂(主要是酶或微生物)来改变(通常是加快) 化学反应速度的作用。
2 3
19
“三点结合”催化理论
认为酶与底物的结合处至少有三个点，只有在完全结 合情况下，不对称催化作用才能实现。
2 3
20
生物催化酶的类别
水解酶 氧化还原酶
转移酶
生生物物催催化化酶酶

《工业生物催化技术》PPT课件

《工业生物催化技术》PPT课件

编辑ppt
15
氧化还原酶 Oxidoreductase(氧化还原反应)
• 氧化-还原酶催化氧化-还原反应。 • 主要包括脱氢酶(dehydrogenase)和氧化酶
(Oxidase)。 • 如乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。
C H 3 C H C O O H N A D + C H 3 C C O O H N A D HH +
编辑ppt
13
生物催化酶的类别
水解酶 氧化还原酶
转移酶
生生物物催催化化酶酶
异构酶 裂合酶 合成酶
编辑ppt
14
14
水解酶 hydrolase(水解反应)
❖ 水解酶催化底物的加水分解反应。 ❖ 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 ❖ 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应： R C O O C H 2 C H 3H 2 O R C O O HC H 3 C H 2 O H
• 2010年生物技术药物销售额达1500亿美元，占药品 市场的25%。
• 组织工程、基因治疗、分子和生物指纹诊断等生长 点将形成新兴产业
• 医药生物技术产业仍将是编辑先ppt 导和主流
3
农业生物技术产业
• 1993年转基因西红柿上市
• 1996年转基因大豆、玉米上市
• 2002年全球转基因植物种植面积达5870万公顷，16 个国家600万农民以种植转基因作物为主
1926年 Sumner首 次从刀豆 中提出脲 酶结晶。
编辑ppt
9
9
1930年 Northrop等得到了胃蛋白酶、胰蛋白酶和胰凝乳 蛋白酶的结晶。
J.B.Sumner
J.H.Northrop

生物催化剂 ppt课件

生物催化剂 ppt课件
ppt课件 12
在食品工业中的应用

在食品工业中可以用来降低粘度、提高抽职效率(或 分离效率)、增香、实现生物转化等。在这些应用方 面也同样推广着固定酶技术， 目前世界上规模最大 的固定酶工艺就是用固定化葡萄糖异构酶以葡萄糖 为原料生产果糖糖浆。具体方法是将葡萄糖异构酶 固定在二乙胺乙基纤维素上，异构化条件是温度为 20℃，PH为6—9。这种固定酶的活力可达90％ ， 并且如果酶的皤性降低可加入新酶使之再生。
ppt课件 9
生物催化剂的来源

目前，少数生物催化剂是从动物肝脏或植物 中提取的，多数 来自于微生物细胞。除真核生物。 和单细胞酵母(如从南极 假丝酵母中得到了高效脂肪酶CalB)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，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，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。
ppt课件 19
生物催化剂应用于酰胺的合成及 水解反应
一
酰胺和肽的合成 酶催化反应在青霉索和头孢菌素的酰胺键生 成中，起着极为重要的作用。例如在酶的作 用下，7一氨基去乙酰氧基头孢菌素酸(7一 ADAc)和D一苯基甘氮酸可以转变为头孢菌素。
ppt课件
20
当底物分子含有多种不同反应能力的官能团 时，若想得到单一的目标产物．选用酶作催 化剂是最佳的，例如天冬门酰胺的合成
ppt课件 17
ppt课件

工业催化 -第八章 生物催化简介

工业催化 -第八章 生物催化简介

酶的分类


1 9 6 1 年 国 际 酶 学 委 员 会 [ International Enzyme Commission, EC] 提出了酶的系统分类法。该系统按酶 催化反应的类型将酶分成六个大类，分别用EC l，2， 3，4，5，6编号表示 。 1．氧化还原酶(oxidoreductase, EC l. x. x. x) 2．转移酶(transferase, EC 2. X. X. X. ) 3．水解酶(hydrolase, EC 3. X. X. X. ) 4．裂合酶(1yase, EC 4. X. X. X. ) 5．异构酶( isomerase, EC 5. X. X. X. ) 6．连接酶(ligase, EC 6. X. X. X. )
酶的高级结构


酶蛋白在一级结构的基础上进一步盘旋 折叠，形成具有催化活性的空间结构， 又称高级结构，它是酶发挥生物催化功 能的基础。 酶的空间结构主要包括：



二级结构； 三级结构； 四级结构。
酶的二级结构


蛋白质一级结构主链骨架上原子(不涉及 侧链原子)在空间的排列称为二级结构。 二级结构主要有：
酶反应要求温和的条件


酶由生物体产生，其本身又是蛋白质，只能在 常温、常压、接近中性的pH值条件下发挥作用。 因此，酶作为工业催化剂，不用耐高温、高压 的设备，也不需要耐强酸、强碱的容器。 例如，用盐酸水解淀粉生产葡萄糖时，需在 0.15MPa和140℃的操作条件下进行，需要耐 酸耐碱的设备，若用-淀粉酶和糖化酶，则可 用一般设备在常压下进行。因此，可降低能量 消耗，减轻设备腐蚀，对设备的材质及制造要 求大大降低。
载体结合法 -共价结合法

工业催化ppt课件

工业催化ppt课件

新能源开发
用于生产太阳能电池、燃料电 池等新能源材料。
制药行业
用于合成药物、生物催化剂等 生物医药产品的生产。
02
工业催化原理与技术
催化反应原理
催化反应定义
在催化剂的作用下，反应物之间 发生化学反应并生成产物的过程
。
催化反应特点
反应速率快、选择性高、能耗低、 副产物少。
催化反应机理
了解催化反应过程中，反应物如何 通过催化剂表面的吸附、活化、反 应和脱附等步骤转化为产物。
对设计的催化反应流程进行技术经济评估 ，确保其在工业生产中的可行性和经济效 益。
工业催化设备及其选型
确定设备参数
根据工艺要求和设备类型，确定设备的主 体尺寸、材质、压力、温度等参数，以确
保设备的性能和安全性。
A 确定设备类型
根据催化反应的类型和规模，选择 适合的工业催化设备，如固定床反 应器、流化床反应器、搅拌釜等。
工业催化实验方法与操作规程
实验方法选择
根据实验目的和要求，选择合适 的实验方法和操作规程，确保实 验结果的准确性和可靠性。
实验操作流程
按照实验步骤和要求进行操作， 注意实验细节和注意事项，避免 实验误差和安全事故。
数据处理与分析
对实验数据进行处理、分析和解 释，得出实验结论，为实际工业 生产提供指导和参考。
提高工业催化效率的途径与方法
优化催化剂设计
通过改进催化剂的组成和结构，提高其活性和选 择性，从而提高催化效率。
强化反应条件
优化反应温度、压力、浓度等条件，以降低能耗 和提高产物收率。
过程集成与优化
通过集成和优化催化反应过程，实现能源的高效 利用和废物的减量化。
THANKS
感谢观看

工业催化PPT教学课件

工业催化PPT教学课件

总成绩=期末考试成绩（50%）+平时成绩（20%）+论文（30%）
论文是一篇关于“催化在各自领域中的研究与应用现状”的综述性文章。
.
3
参考书目
（1）工业催化基础 —赵光 编 哈尔滨工程大学出版社 1999年 （2）应用催化基础 —吴越著 化学工业出版社 2008年 （3）Heterogeneous Catalysis In Industrial Practice Second Edition---Charles N. Satterfield, McGraw-Hill, Inc.(实用多相催化） （4）Heterogeneous Catalysis Principles and Applications-----G.C. Bond, Oxford Science publications
经过一段时间的沉寂，化学 工业从“重视产量”转向 “重视功能化”发展，将过去
大宗化学品生产过程中累积的技术与经验转 向应用和高性能的精细化工方向发展，很快 使化学工业出现了转机。
此阶段催化技术配合化学工 业出现了“择形催化”、 “手性催化”、环境友好的 “固体酸催化”等，以及用 于具有监控能力的“传感器 催化技术”、防治汽车污染 的“三效催化技术”等。
H2、 甲醇、. 二甲醚、 FT合成
硫制
聚烯烃 芳烃
1973年 金属有机 催化
12
化学工业的发展与催化剂的应用是密不可分的。
20世纪 30年代以前
20世纪 30~80年代
20世纪 80~90年代至今
属于当时尖端科技的 化学工业主要是天然 物质的直接利用
能量
代谢
.
8
自然界催化现象普遍存在（3）
植物的光合作用

《工业催化原理》第八单元生物催化基础及过程

《工业催化原理》第八单元生物催化基础及过程

（4）半合 成β-内酰胺 抗生素
苯 乙 酸
R 1
N H 2
H 2 N
R 2
+
O
O
S
青 霉 素 酰 化 酶
N
R 3 -R 2H
R 1
C O O H
D -氨 基 酸 衍 生 物
7 -A C A 衍 生 物
H
N
S
O
N
OR 3C Fra bibliotek O H半 合 成 头 孢 菌 素
第三节 生物催化的工业应用实例
O
O
O
HN NH
03
基团专一性：
酶作用于底物时不仅识别特定的化学键，而且还 识别键某一侧的基团。例如消化道中胃蛋白酶、 胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶、胰蛋白酶水解肽键 时的选择性。
04
区域专一性：
指酶对位于同一底物分子中不同位置官能团 的选择性。如磷脂酶A2仅水解3-sn-磷脂酰 胆碱的2位酯键，而对1位酯键无作用。
第一节 生物催化的特征
（ 6 ）HN R -N 苯H乙 醇 酸 生 产HN NH2
H2N COOH
HO
O
01
COOH
消 旋 半 合 成 物作原
HO
甘氨酸
料合β -，成内其的酰O 中关胺重键抗海 +H 因 要步生20 酶 的骤素有为H 均O 海D需-因要对酶非羟催天苯化然甘的氨 的氨甲 立+ -D酸C 酰 H O -2 体水 0 。(氨N 解 H 选D酶 基2)2 择-酸对H 性O 衍羟C生苯- N
酸 （ 7 - A C A ） ， 改 变 pN H 等 条 件 又S可 由 母 核 合 成 多 种 半H 合2N 成 的 青 霉 素S或
头 孢 菌 素 。 的 侧 链 水O 解 和 合 成N

《工业生物催化技术》课件

《工业生物催化技术》课件
工业生物催化技术
生物催化技术是一种应用广泛的生物技术，它利用酶的催化作用降低反应温 度、减少废弃物和副产品，提高反应速率和产品纯度。
生物催化反应器
芯片反应器ຫໍສະໝຸດ 级联反应器利用微流体芯片技术设计出的微 反应器，可以模拟酶在细胞内的 环境，提高反应效率和催化速率。
将不同反应温度和催化剂拼接在 一起，形成一个多催化剂反应序 列，提高产品纯度和产量。
4 酵素工业
酶的催化活性可用于纺织、造纸、制革等工 业领域，提高生产效率和产品质量。
生物催化技术的未来
发展方向与前景
生物催化技术的发展方向是实 现智能化、自适应化和可视化， 在智慧化生产、绿色制造和低 碳经济方面发挥更大的作用。
生物催化技术与生物 技术的关系
生物催化技术是生物技术中的 一个分支，生物技术为其提供 了无限的发展空间和广阔的应 用领域。
水解酶
用于水解分子键，例如合成多糖、纤维素、产 生乙醇等。
生物催化反应的条件和影响因素
1
温度
温度过低，不能使酶催化，过高则会导致酶失活。
2
pH值
pH值低于或高于催化酶的最优条件，将降低酶的催化效率。
3
溶液浓度
溶液浓度过高或过低都会影响酶的催化活性。
抑制剂
抑制剂会降低酶的催化效率， 导致反应速率变慢。
可持续发展与生物催 化技术的应用
生物催化技术可以降低能耗、 减少废弃物和副产品，提高反 应速率和产品质量，具有可持 续发展的特点。
促进剂
促进剂会提高酶的催化效率， 使反应速率加快。
反应物选择
反应物的选择要与酶的活性和 催化机理相匹配，才能提高反 应速率。
工业生物催化技术案例
1 啤酒酿造
啤酒工业中，酵母菌催化麦芽糖转化为乙醇 和二氧化碳。

《生物催化剂技术》课件

《生物催化剂技术》课件
《生物催化剂技术》PPT 课件
这个PPT课件将带你了解生物催化剂技术的概念、原理、种类、特点、应用 领域，以及在工业上的应用。让我们一起探索生物催化剂技术的前景与挑战。
催化剂的概念与原理
催化剂是指能够加速化学反应速率，但本身在反应中不被消耗的物质。催化 剂通过降低反应的活化能，提供新的反应路径来促进反应的进行。
食品加工
酶在食品加工中的应用可以提 高产品质量、改善口感和延长 保质期。
生物催化剂的前景与挑战
1
前景
生物催化剂具有巨大的应用潜力，可以提高反应效率、节约资源，同时也对环境 友好。
2
挑战
生物催化剂在活性、稳定性、特异性等方面仍面临一定的挑战，需要进一步的研 究和发展。
3
研究方向
未来的研究重点包括提高催化剂的催化效率、改善催化剂的特异性以及提高催化 剂的稳定性。
3 组织
组织催化剂是一种利用生物组织中的酶或其他生物大分子来催化化学反应的生物催化剂。
生物催化剂的特点
高效选择性
酶对底物具有高度选择性，可以选择性地催化特定的反应。
温和条件
生物催化剂的反应一般在温和的条件下进行，不需要高温或高压。
可重复使用
生物催化剂可以通过简单的处理方法得到再生并且反复使用，降低了生产成本。
生物催化剂的应用领域
医药制造
• 药物合成 • 酶替代治疗
食品加工
• 酶改善食品质量 • 酶降解食品成分
环境保护
• 废水处理 • 废弃物降解
生物催化剂在工业上的应用
工业生产
生物催化剂在生物燃料生产、 生物塑料制造等工业领域发挥 着重要作用。
制药行业
酶催化技术在制药行业中得到 广泛应用，用于药物合成和药 物转化。

工业催化 演讲PPT 浅谈生物催化技术26页PPT

工业催化 演讲PPT 浅谈生物催化技术26页PPT

6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
Thank you
工业催化 演讲PPT 浅谈生 物催化技术
31、别人笑我太疯癫，我笑他人看不 穿。(名 言网) 32、我不想听失意者的哭泣，抱怨者 的牢骚 ，这是 羊群中 的瘟疫 ，我不 能被它 传染。 我要尽 量避免 绝望， 辛勤耕 耘，忍 受苦楚 。我一 试再试 ，争取 每天的 成功， 避免以 失败收 常在别 人停滞 不前时 ，我继 续拼搏 。
33、如果惧怕前面跌宕的山岩，生命 就永远 只能是 死水一 潭。 34、当你眼泪忍不住要流出来的时候 ，睁大 眼睛， 千万别 眨眼!你会看到 世界由 清晰变 模糊的 全过程 ，心会 在你泪 水落下 的那一 刻变得 清澈明 晰。盐 。注定 要融化 的，也 许是用 眼泪的 方式。
、不要以为自己成功一次就可以了 ，也不 要以为 过去的 光荣可 以被永 远肯定 。

《工业生物催化技术》PPT课件

《工业生物催化技术》PPT课件

• 预计到2020年全球转基因作物的种植面积将超过天
然作物
编辑ppt
4
工业生物技术产业
• 能源生物技术 • 环保生物技术 • 生物材料：聚交酯、聚乳酸、生物钢 • 提升传统产业：化学工业、制药工业、发酵工业 • “美国21世纪发展规划”中预测到2020年生物催化
技术将使化学工业的原材料单耗、能耗、水耗、污 染排放和污染扩散均下降30%。
• 2010年生物技术药物销售额达1500亿美元，占药品 市场的25%。
• 组织工程、基因治疗、分子和生物指纹诊断等生长 点将形成新兴产业
• 医药生物技术产业仍将是编辑先ppt 导和主流
3
农业生物技术产业
• 1993年转基因西红柿上市
• 1996年转基因大豆、玉米上市
• 2002年全球转基因植物种植面积达5870万公顷，16 个国家600万农民以种植转基因作物为主
O H
O
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16
转移酶 Transferase（转移反应）
• 转移酶催化基团转移反应，即将一个底物分子 的基团或原子转移到另一个底物的分子上。 例如， 谷丙转氨酶催化的氨基转移反应。
CH3CHCOOH HOOCCH2CH2CCOOH
NH2
O
CH3CCOOH HOOCCH2CH2CHCOOH
O
编辑ppt
13
生物催化酶的类别
水解酶 氧化还原酶
转移酶
生生物物催催化化酶酶
异构酶 裂合酶 合成酶
编辑ppt
14
14
水解酶 hydrolase(水解反应)
❖ 水解酶催化底物的加水分解反应。 ❖ 主要包括淀粉酶、蛋白酶、核酸酶及脂酶等。 ❖ 例如，脂肪酶(Lipase)催化的脂的水解反应： R C O O C H 2 C H 3H 2 O R C O O HC H 3 C H 2 O H

《工业催化(第3版)》教学课件—07生物催化技术

《工业催化(第3版)》教学课件—07生物催化技术
• ①生物催化与生物转化一直是人类文明赖以生存和发展的 基础，也是与生命活动及人类发展关系最为密切的自然规 律之一。
• ②基于生物催化与生物转化的物质加工新模式，是人类发 展的必然趋势。
• ③生物催化的独特优势可以促进传统产业的升级改造。
• ④生物催化对我国的经济发展和国家安全具有重要的战略 意义。
实施，特别是对脱氢、加氢过程。 • （２）酶催化氧化 生物催化氧化通常用氧化还原酶进行
，而经纯化的酶惯常需要对底物具有催化活性的辅酶。
• （３）水解反应 在生物催化中，最具开发意义的是内消 旋或外消旋混合体的手性底物在水溶液中进行酶催化水解 ，得到相应的手性产物。
• ７.６.２ 酶催化在能源和环保中的应用 • 生物催化研究的重要意义主要有以下几点：
第７章 生物催化技术
７.１ 生物催化剂的类别
• 生物催化剂是指生物反应过程中起催化作用的游离或固定 化细胞和游离或固定化酶的总称。从生物催化剂的发现来 看，应该包括细胞和酶两部分。一切酶催化剂都是由生物 活体细胞产生的，故首先应该寻找细胞，即具有催化作用 的细胞或者说产生酶的用机制不尽相同，首先必须与底物接近， 基于二者的形状互补，再通过相互作用，以共价键或多种 非共价键形成酶与底物的复合体。
图７-１ 酶的活性中心与底物过渡态中间物的互补关系
• 酶催化反应动力学主要研究反应速率及其影响因素。酶催 化与非酶催化相同，受温度、介质ｐＨ值、反应物（底物 ）浓度、酶用量以及抑制剂等因素的影响。
图７-２ 酶催化反应 速率ｒｍ与［Ｓ］的关 系
７.５ 影响酶催化反应的因素
• 温度对酶催化反应的影响，主要体现在两方面：一是升温 加速酶催化反应，降温反应速率减慢；二是温度加速酶蛋 白质变性，且这种效应是随时间累加的。在反应的最初阶 段，酶蛋白质变性尚未表现出来，因此反应的（初）速率 随温度升高而加快；但是，随着时间的延长酶蛋白质变性 逐渐突显，反应速率随温度变化的效应将逐渐为酶蛋白质 变性效应所“抵消”。在一定条件下，每种酶在某一温度 其活力最大，该温度称为酶的最适温度。
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(4)激活剂的作用常与它的浓度有关
(5)激活剂的作用机制是多种多样的

抑制剂：凡能降低或使酶活力丧失的物质 作用机制：

失活作用 抑制作用

去激活作用
实例应用：印染工业，先退浆后煮练工艺。
该工艺完全符台绿色清洁生产工艺，值得推广。具 有堆置时间短，成本低(酶的用量少)，退浆效果好， 废 水污染大大降低(其COD、BOD值比传统工艺低10 倍)，特别适合含浆重的高支高密厚重纯棉织物。 至于 纤维强力损伤比冷堆工艺大的问题，只要控制好影 响 酶促反应速率的关键因素，如pH值、温度、酶浓 度等， 就能控制纤维强力的下降。


生物催化反应的特征
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:酶的种类很多，大约有4000多种；
温和性:是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。
(1)无机离子，如金属离子(K+，Mg2+，Ca2+等)、阴离子(Br-、Cl-等)、氢离子等； (2)有机分子，如谷胱甘肽，乙二胺四乙酸(EDTA)等；(3)蛋白质等生物大分子。
特点:(1)酶对激活剂具有一定的选择性，一种激活剂对某种酶起激活作用，但对另
一种酶却起抑制作用 (2)某些离子具有拮抗作用 (3)有些金属离子激活剂可以相互替代
浅谈生物催化技术
组长：梁俊杰 组员：苏东东 宋婷婷 秦艳 演讲者；宋婷婷
生物催化剂简介
生物催化:是利用生物催化剂(主要是酶或微生物)来改变化(通常是加
速)学反应速率，合成有机化学和药物制品。
生物催化剂:是指生物反应过程中起催化作
用的游离或固定化细胞各游离或固定化酶 的总称。

80年代初Cech和Altman分别发现了具有催化功能的RNA核酶（ribozyme），这一发现打破了酶是蛋白质的传统观念， 开辟了酶学说的新领域，为此Cech和Altman于1989年共同 获得诺贝尔化学奖。 1986年Schultz与Lerner等人研制成功抗体酶（abzyme）。 Boyer和Walker阐明了ATP合酶（ATPsynthase）合成与分 解ATP的分子机制，于1997年获得诺贝尔化学奖。 近20年来有不少酶的作用机制被阐明。随着DNA重组技术及 聚合酶链式反应（PCR）技术的广泛应用，使酶结构与功能 的研究进入新阶段。现已鉴定出4000多种酶，数百种酶已得 到结晶，而且每年都有新酶被发现。
生物催化的主要技术应用
--张光亚 方柏山 华侨大学工业生物技术研究所《生物催化记得发现及改造》 生物催化剂的底物拓展
蛋白质工程
我国生物催化剂的工业前景
-----魏东芝 华东理工大学 生物工程学院《生物催化的发展趋势及最新进展》
项目
现有化学催化剂
现有生物催化剂
未来生物催化剂
面向市场的速度
2-5年

影响酶催化反应的因素
底物浓度 温度 PH值 激活剂 抑制剂
酶催化反应动力学及其影响
反应速率受到底物浓度影响最大
此曲线为酶催化反应饱和曲线，经过实验得出米-曼 方程，v为产物生成速率， Vmax为最大反 应速率，Km为米曼常数 S为底物浓度
温度对于酶催化反应影响:(1)升温加速，降温减慢.(2)温度加速酶蛋白质变质，这 种效应随着时间累加的。 反应最初（未变性） 速率随温度升高加快 时间延长蛋白质变质 明显 温度对速率的影响逐渐被蛋白质变性效应抵消 酶的最适温度 随着温度的升高，一方面酶促反应速率加快(温度每升高10℃ ，反应速率增加 l～2倍)，另一力’面酶蛋白会逐渐变性失活。酶促反应具有最适合的温度范 围，如淀粉酶在20℃～120℃，果胶酶在25℃～100℃，纤维素酶在40～60℃。
生物催化的发展趋势
----未来前沿展望
我国的生物能源
----金涌 清华大学 生态工业工程中心《生物炼制与生物催化》
以生物质为源头几乎可以生产所有的基础有机化工 原料，并且很多产品已经显现出很好的经济性。如下： 1、生物柴油：废油、木本油料、麻风树等 2、蔗渣发电：170万Kw 3、垃圾发电：30万Kw 亿米3 4、沼气总发电：46 5、燃料乙醇总产量：160余万吨/年
辅酶因子和酶蛋白的结合比较疏松，
在酶反应中主要起传递氢、电子或转 移化学基团的作用
活性部位图例[3]
酶的特征[5]

酶具有高效率的催化能力；其效率是一般无机 催化剂的10的7次幂~~10的 13次幂。


酶具有专一性；（每一种酶只能催化一种或一类 化学反应。）
酶在 生物体内参与每一次反应后，它本身的性质和数量都不会发生改变(与 催化剂相似)； 酶的作用条件较温和。
与无机催化剂的比较
酶的功能

活性中心[1]：是指酶蛋白分子中与催化 有关的一个特定区域，一般位于酶分 子的表面，具有特定的空间结构，其 中包括底物结合部位和 催化部位。酶 活性中心的一些化学基团是发挥催化 作用所必需的基团，称必需基团

辅酶因子[2]：辅酶因子往往是酶维持其
空间结构和活性中心的必需基团，有 的直接参与酶活性中心的催化反应。
⑧魏东芝.高克亮.林金萍.王学东.苏二正
2009(z1)
①张光亚.方柏山.ZHANG
2006,26(3)
Guang-Ya.FANG Bai-Shan 生物催化剂的发现及改造[期刊论文]-生命的化学
②李祖义.吴中柳.陈颖
生物催化产业化进展[期刊论文]-有机化学2003,23(12)
生物催化剂的优缺点
--卢定强 南京工业大学 制药与生命学科学院《生物催化与生物转化的研究进展》
优点： 作用条件温和，基本上在常温、中性、水等环境中完成； 独特、高效的底物选择性（因为催化过程中的酶具有专一性的特点，即一种酶只能催化 一种特定的底物发生反应，但是一种底物则可能被多种酶催化） 对于手性活性药物成分的合成具有独特的优点。 缺点： 生物催化剂在反应介质中往往不稳定； 目前可用于工业化应用的生物催化剂还太少； 生物催化剂开发的周期较长。
④杜晨宇.李春.曹竹安.郑玉果
⑤于慧敏.罗晖.史悦.孙旭东.沈忠耀 ⑥张丽华.薛万华.白培万.王美云
版） 2009(6)
⑦孙凌燕
过氧化物酶在酚类废水处理中的应用[期刊论文] - 山西大同大学学报（自然科学
氯过氧化物酶发酵条件的研究[学位论文]2009 生物催化剂研发及生物催化技术的产业化[期刊论文]-生物产业技术
生物催化的未来展望
发展生物催化技术对于我国国民经济发 展具有重要的战略意义。美国战略经济分析 家里夫金博士在《生物技术世纪》里指 出．生物技术世纪也可能是中国人的世纪， 希望中国在生物技术世纪发挥重要的作用。 生物催化将在生物技术世纪里充分体现其核 心技术的影响力。
参考文献
①徐谷仓，棉织物生物酶前处理工艺 ②许志忠李建.任保增 ③黄汉生
10年
2-3年
生产成本
$1-10/kg
$10-100/kg
$1-3/kg
应用范围
宽
窄
宽
生物催化剂在药物研究方面的发展
--陈依军 吴旭日中国药科大学 生命科学与技术学院 化学生物学研究室《生物催 化与新药研究和开发》
1、物催化在新药研究中的应用 1.1先导化合物的结构改造 1.2活性代谢产物的研究 1.3人体代谢产物的制备 2生物催化在新药开发中的应用 2.1手性化合物的拆分 2.1.1水解反应 2.1.2酯化反应 2.2手性药物中间体的制备 2.2.1氧化还原反应 2.2.2氨基转移反应 2.2.3加氨反应
PH
酶活性
酶表现出最大活力时的PH值是最适PH值 影响机理：
PH值影响酶分子极性基团的解离，也就影响了酶与底物的结合及催化。 PH值影响了底物的解离，从而影响酶与底物的结合。 极端的PH条件引起了酶分子构想的改变甚至引起变形。
激活剂，抑制剂
酶活性
激活剂：凡能提高酶的活性，加速酶催化的物质。 分类：其中大部分是离子或简单的有机化合物。激活剂按分子大小可分为三类：
[期刊论文] - 印染（2002.12）
棉织物前处理过程绿色化分析[期刊论文] - 河南纺织高等专科学校学报 2003(3)
21世纪之初的生物催化技术发展动态[期刊论文]-现代科技译丛2001(5) 工业生物技术的核心--生物催化[期刊论文]-中国生物工程杂志2002,22(1) 生物信息学在工业生物催化研究中的应用[期刊论文] - 生物工程学报 2004(3)