生物催化..ppt

第三部分 化学生物学的应用和延展 第11章生物催化 本章内容 概述 生物催化 世界各大生物技术公司竞相追逐的和研发的热点，高效、专一、条件温和、环境友好，实现绿色化学。 国家中长期科技发展规划和863计划均增列了生物催化和生物转化专题; 中石化、中石油、中粮集团等国有大企业集团受到吸引，纷纷投资开发生物能源、生物材料与生物质化学品的工业技术。 酶的发现 1773年，意大利科学家斯帕兰扎尼设计了一个巧妙的实验： 将肉块放入小巧的金属笼中，然后让鹰吞下去。过一段时间他将小笼取出，发现肉块消失了。于是，他推断胃液中一定含有消化肉块的物质。 酶在生产和生活中应用 酿酒工业中使用的酵母菌，就是通过有关的微生物产生的，酶的作用将淀粉等通过水解、氧化等过程，最后转化为酒精； 淀粉 葡萄糖 酒精 Enzymes are used in both the alcohol and starch-processing industries to hydrolyze (break down) large starch molecules into simple sugars. Thydrolysis of starch to simple sugars is accomplished by using a two-step, enzyme-catalyzed process called liquefaction and saccharification. 洗衣粉中加入酶，可以使洗衣粉效率提高，使原来不易除去的汗渍等很容易除去 洗衣业常用的酶有四种: 脂肪酶/蛋白酶/淀粉酶和纤维素酶. 11.2 生物催化的定义 利用酶或者细胞等具有生物活性的物质催化化学反应的技术学科，这种反应过程又称为生物转化。 生物催化 11.3 酶催化的基本性质 11.3.1 酶催化动力学原理 酶在催化过程中通过变化构象，降低反应的能垒，催化反应进行。 酶反应动力学模型 E+S ES E+P E 游离酶浓度 S 底物浓度 P 产物 米氏方程 通过Km和Vmax调整生物催化工艺 Enzyme Catalysts /discovery/28733-assignment-discovery-enzyme-catalysts-video.htm 11.3.3 酶催化的性能指标 (1) 酶浓度对酶反应的影响 在底物足够过量而其它条件固定的情况下，并且反应系统中不含有抑制酶活性的物质及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促反应的速度和酶浓度成正比。 11.3.4 酶活力的测定与酶的制备 一、酶活力的测定 酶反应速度的测量 (1)测量单位时间内底物的消耗量。 (2)测量单位时间内产物的生成量。 测定酶活力时必须要注意： （1）测定的反应速度必须是反应初速度。否 则，不可能得到准确结果； （2）酶反应速度受环境条件的影响。在测定酶 活力时，要维持在一套固定条件下进行 ２. 酶活力单位—表示酶量多少的单位 在一定条件下（温度保持在30℃，其他条件如pH和底物浓度等，均应采用最适条件 ） 一分钟内能转化1μmol 底物的酶量称为 一个酶单位（U）。 ３、酶的比活力 比活力（比活性） 每 mg 蛋白质中所含的 活力单位数。 酶的比活力即表示酶的含量（纯度），是表示酶制剂纯度的一个指标。 如在酶的提纯过程中，随着酶逐步被纯化，其比活力也在逐步增加。 二、 酶的制备 不同使用目的，要求酶制剂的纯度高低不同，如科学研究常需要高度纯化甚至制成结晶。 酶绝大多数是蛋白质，故一般常用的酶的分离纯化方法，也就是常用来分离纯化蛋白质的方法。 特别需要注意：酶具有催化活性，在整个提纯过程中，要防止强酸、强碱、高温和剧烈搅拌等，以避免酶活力的损失。 酶的分离纯化步骤 1.选材：选用酶含量高的材料 工业上大多采用微生物发酵的方法来获得大量酶制剂。 优点：不受气候、地理条件的限制，动、植物体内的酶大多可从微生物体内找到，微生物繁殖快，产酶量也丰富。还可以通过选育菌种来提高酶的产量和用廉价原料大量生产。 判断分离提纯方法的好坏，一般用两个指标来衡量: 一是总活力的回收——得率（回收率） 二是比活