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生物催化反应机理的探究生物催化反应机理的探究生物催化是一种由生物催化剂（如酶）促进的反应过程，它在很多生物体的生理活动中起着关键作用。
催化反应是指通过催化剂的参与，加速化学反应的速率，且催化剂在反应中不发生永久性变化。
生物催化反应机理的探究既有理论模型支持，也有实验证据支持。
生物催化剂的机理可以归结为两个主要步骤：酶与底物的结合和催化反应的发生。
首先让我们来探讨酶与底物的结合过程。
酶通常具有高度特异性，只能与特定的底物结合。
酶和底物之间的结合是通过酶的活性位点和底物的互相作用进行的。
活性位点是酶分子表面的一个特定区域，可以与底物结合并催化反应。
活性位点由一系列的氨基酸残基组成，它们形成了一个立体上相互作用的网络，能够给予活性位点特定的立体化学性质。
酶和底物之间的结合是非常具体的，类似于锁与钥的配对。
底物和酶的结合形成的复合物发生变化并达到稳定状态后，催化反应的发生才能继续。
催化反应的机理通常涉及到催化剂和底物之间的相互作用。
催化剂可以降低反应的活化能，使反应更容易发生。
在催化剂参与的反应中，酶通常与底物发生各种各样的相互作用，如氢键、离子键和范德华力等。
这些相互作用是非常精细的，可以调节化学反应的速率和选择性。
催化剂通常能够通过以下几种方式促进反应的进行：①提供一个合适的环境，使底物之间的相互作用能够更有效地进行。
②降低反应的活化能，使底物更容易进入过渡态。
③通过改变底物的电子结构来增加反应的活化能。
生物催化剂通常以高效率和高选择性参与反应，这与其特定的结构和酶的特性有关。
酶的结构通常是高度立体化学特异性的，这使得酶只能催化特定的化学反应。
酶通常具有催化剂所没有的特殊功能，如酶可以通过调节温度、酸碱度和离子浓度等方式来调节催化反应的速率。
生物催化反应机理的探究不仅依赖于理论模型的建立和验证，也依赖于实验证据的支持。
近年来，一些研究人员使用新的实验技术（如单分子动力学和核磁共振等）来研究酶和底物之间的相互作用。
第一章绪论生物技术、生物催化和酶的定义生物技术是应用自然科学及工程学原理，依靠生物作用剂（biological agent）的作用将物料进行加工以提供产品为社会服务的技术”。
这里所谓的生物作用剂（biological agent）是指酶、整体细胞或生物体，一般也称生物催化剂。
➢医药生物技术: 1982年重组人胰岛素上市➢农业生物技术: 1996年转基因大豆、玉米、油菜相继上市➢工业生物技术: 生物钢、聚乳酸相继上市1、工业生物技术定义：在工业规模的生产过程中使用或部分使用生物技术来实现产品的制造，这种技术是应用微生物和生物催化剂来提供产品和服务。
工业生物技术是生物技术的重要组成。
核心目标：大规模利用生物体系（如细胞或酶）作为催化剂实现物质转化。
发展空间：➢提升传统产业➢生物能源➢环境生物技术➢生物材料2、生物催化（Biocatalysis)定义：利用酶或有机体（细胞或细胞器等）作为催化剂实现化学转化的过程。
生物催化是工业生物技术的核心技术德国德固赛、德国BASF、荷兰DSM、瑞士罗氏Roche、丹麦诺维信生物催化发展的主要推动力➢新产品需求(社会压力)-健康：医药、检测-日用品：洗涤用品、乳品、生物可降解塑料➢环境(法律法规压力)－绿色化学、能源、温室效应➢新发现或基础研究(技术压力）－基因工程/定点突变/定向进化、代谢工程、组合化学➢得益/成本降低(商业压力)-生物分离生物催化工程的目标➢开发新生物催化剂：催化性能更好、更快，成本更低➢改善性能: 稳定性, 活性，溶剂兼容性➢开发分子模型: 新酶的快速重新设计3、当前生物催化的研究热点➢新酶或已有酶的新功能的开发➢根据已有底物开发新的酶反应➢利用突变或定向进化技术改善生物催化剂性能➢利用重组DNA技术大规模生产生物催化剂➢利用有机溶剂或共溶剂开发新的反应体系➢体内或体外合成的多酶体系➢克服底物和产物抑制➢精细化工品或医药合成技术的放大➢辅因子再生➢生物催化剂的修饰➢生物催化剂的固定化4、酶工程就是将酶或者微生物，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能,借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。
一、绪论1、环境催化：它是指运用催化剂控制或消除环境有害化学物质的排放，运用催化技术生产少污染或无污染、废弃物最少的有价值的新产品工艺。
2、生物催化：是利用生物催化剂(主要是酶或微生物)来改变(通常是加速)化学反应的速率。
确切地说是利用微生物代谢过程中某个酶或一组酶对底物进行催化反应。
3、择形催化：沸石它具有规则的孔道和孔笼结构，宽敞的通道和孔道，可限制及区分进出的分子，使其具有形状和大小选择性的催化。
4、手性催化：包括均相手性催化和多相手性催化两大体系。
二、催化作用与催化剂1、催化剂：是一种物质，它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。
这种作用称为催化作用。
涉及催化剂的反应称为催化反应。
2、催化作用具有4个基本特征：（1）催化剂只能加速热力学上可以进行的反应，而不能加速热力学上无法进行的反应。
（2）催化剂只能加速反应趋于平衡，而不能改变平衡的位置（平衡常数）。
催化作用不能改变化学平衡。
（3）催化剂对反应具有选择性（4）催化剂具有寿命。
3、催化剂三个重要指标：活性、选择性和稳定性。
4、催化剂的组成和功能：（1）活性组分：催化剂的主要成分，发挥化学活性（2）助催化剂：对活性组分或载体改性（3）载体：提供表面和孔结构、提高机械强度等。
5、催化剂的分类：1）按催化过程分：均相、多相、酶催化剂。
2）按所具有的催化功能分：氧化还原、酸碱、双功能催化剂。
3）按所催化的具体反应类型分：氧化、加氢、脱氢、异构、环化等催化剂。
4）按催化剂在使用条件下的物态分：过渡金属催化剂；金属氧化物催化剂；金属硫化物催化剂；固体酸催化剂；过渡金属络合物催化剂等。
6、助催化剂：简称助剂，也称促进剂。
它是催化剂中占量较少的物质，虽然它本身常无催化活性，但是加入后可以大大提高主催化剂的活性、选择性和寿命，改善催化剂性能。
分类：（1）结构型助剂(惰性助剂)（2）调变型助剂：包括电子助剂和晶格缺陷助剂。
7、载体：是指担载活性组分和助催化剂的催化剂组分。
