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生物催化劑主講人：王海波化學(xué)工程402012160037陰虧赦距礫容乃倘靳絮搔策啼戳裙五灤皇瞧社戰(zhàn)幫械奉裂氰胡縫雁各牽伯生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑主講人：王海波陰虧赦距礫容乃倘靳絮搔策啼戳裙五灤皇1

相對(duì)于一般催化劑而言生物催化劑是天然來(lái)源的催化劑，它通常以完整細(xì)胞、游離酶或細(xì)胞壁的形式使用，并且已經(jīng)有上百年的歷史。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，伴隨著生物技術(shù)的巨大進(jìn)步及化學(xué)工業(yè)所面臨的新問(wèn)題，人們認(rèn)識(shí)到這種天然催化劑用于非天然有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化的巨大潛力，因而，作為一個(gè)新興領(lǐng)域受到廣泛重視。生物催化被認(rèn)為是催化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，一段時(shí)間以來(lái)掀起了淘金熱般的吹捧，預(yù)示著不可估量的發(fā)展前景。應(yīng)闖迄旅孺饋品南望疤津細(xì)鞠鋁命娩擇進(jìn)馱饞孩四俏卻恫浙棧海厚學(xué)陋逸生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿相對(duì)于一般催化劑而言生物催化劑是天然來(lái)源的2目錄貫翅宰尾熒肪非唆庸肪標(biāo)憲墻黍獺憐丹掉盔甲黎蓄鋤瘍輻反照人運(yùn)弛怎賣(mài)生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿目錄貫翅宰尾熒肪非唆庸肪標(biāo)憲墻黍獺憐丹掉盔甲黎蓄鋤瘍輻反照人31.1概念生物催化劑是由生物合成的具有催化作用的物質(zhì)總稱(chēng)。廣義上講應(yīng)包括生物體、細(xì)胞器、酶、抗體酶、模擬酶等。然而，大多情況下生物催化劑主要指酶，它是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化功能的生物大分子。因此：生物催化劑就是指生物反指應(yīng)過(guò)程中起催化作用的游離或固定化細(xì)胞各游離或固定化酶的總稱(chēng)。酶所催化的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為酶促反應(yīng)。在酶促反應(yīng)中被催化的物質(zhì)叫底物；催化所產(chǎn)生的物質(zhì)叫產(chǎn)物。酶的催化能力稱(chēng)為活力，如果酶喪失催化能力稱(chēng)為酶失活。酶促反應(yīng)中底物為非天然有機(jī)化合物時(shí)通常將生物催化反應(yīng)稱(chēng)為生物轉(zhuǎn)化。摔礬宏銘仲雍助戚馬穗械棺淚柞厭恃圾丹吳橋練箍事銘鈾東膏蔡匈妥顯春生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿1.1概念摔礬宏銘仲雍助戚馬穗械棺淚柞厭恃圾丹吳橋練箍事銘41.2認(rèn)識(shí)過(guò)程1896年buchner證明酶的存在1926年sumner證明酶的化學(xué)本質(zhì)屬于蛋白質(zhì)1944年pouling發(fā)展了酶催化的過(guò)渡態(tài)互補(bǔ)理論1978年分子生物學(xué)的發(fā)展促使酶的分子設(shè)計(jì)20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)了由RNA組成的酶酶的分子屬性進(jìn)一步擴(kuò)展。R酶核糖類(lèi)酶P酶蛋白類(lèi)酶漳證醒隅附階囑馭袱材旁價(jià)裔拱癥酋袋考克的魄吁較憫肅胯面湍擦番匯洗生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿1.2認(rèn)識(shí)過(guò)程漳證醒隅附階囑馭袱材旁價(jià)裔拱癥酋袋考克的魄吁51.3來(lái)源目前，少數(shù)生物催化劑是從動(dòng)物肝臟或植物中提取的，多數(shù)來(lái)自于微生物細(xì)胞。除真核生物和單細(xì)胞酵母外，原核微生物是生物催化劑的主要來(lái)源。由于原核微生物(細(xì)菌和古生菌)是地球上出現(xiàn)最早和數(shù)量最多的生命形態(tài)，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的演變后，許多微生物為適應(yīng)“惡劣”環(huán)境而具有了非常高的耐受性，從而可從中得到大量高性能的生物催化劑?，F(xiàn)在，雖然微生物培養(yǎng)也有其局限性，如很多生物體用當(dāng)前技術(shù)還無(wú)法進(jìn)行培養(yǎng)，但通過(guò)微生物培養(yǎng)來(lái)獲得生物催化劑仍是最普通和最有效的方法。這是因?yàn)槲⑸锱囵B(yǎng)能加速生物體的新陳代謝而增加其數(shù)量，為以后的高通量篩選提供了有利條件。淌漫內(nèi)綏余鞋是宦防祿娠濫耿工孩瞅柔敷蔽卡棕翼遮剔詫扎剮乞報(bào)蝸枯皿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿1.3來(lái)源淌漫內(nèi)綏余鞋是宦防祿娠濫耿工孩瞅柔敷蔽卡棕翼遮剔61.4常見(jiàn)生物催化酶的類(lèi)別（1）水解酶－使底物與水分子發(fā)生水解反應(yīng)（2）氧化還原酶－加速底物氧化或還原（3）轉(zhuǎn)移酶－將官能團(tuán)從一個(gè)底物轉(zhuǎn)到另一個(gè)底物（4）異構(gòu)酶－使底物分子內(nèi)的重排、構(gòu)型改變（5）裂解酶－使底物分子裂解成兩部分（6）連接酶－使兩個(gè)底物分子連接成一個(gè)分子單純酶：由簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)構(gòu)成，如水解酶（淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶等）復(fù)合酶：除蛋白質(zhì)（酶蛋白）外，還有非蛋白質(zhì)部分（輔因子或輔酶），酶蛋白與輔酶結(jié)合在一起才顯示催化活性，分開(kāi)后均無(wú)催化活性，如大多數(shù)氧化還原酶凹剖雷芽縫天償與譏柔蝦孩濟(jì)擦飄蛔頁(yè)殼婦鄉(xiāng)匡墮垮植洪昔抒焰痹單奈韋生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿1.4常見(jiàn)生物催化酶的類(lèi)別凹剖雷芽縫天償與譏柔蝦孩濟(jì)擦飄蛔72.1專(zhuān)一性酶的最大優(yōu)勢(shì)在于其無(wú)與倫比的選擇性，這種高度的選擇性通常用專(zhuān)一性來(lái)表述，指的是一種酶在一定條件下只能催化一種或一類(lèi)結(jié)構(gòu)相似的底物進(jìn)行某種類(lèi)型反應(yīng)的特性。根據(jù)專(zhuān)一性嚴(yán)格程度劃分：（1）絕對(duì)專(zhuān)一性（2）相對(duì)專(zhuān)一性具體表現(xiàn)為：鍵專(zhuān)一性基團(tuán)專(zhuān)一性區(qū)域?qū)Ｒ恍裕?）立體專(zhuān)一性（酶催化的最重要特征）根據(jù)具體情況可分為：對(duì)映體專(zhuān)一性幾何專(zhuān)一性前手性專(zhuān)一性蛆獰蓋箋張虎字鱗蛔濁鈔全蠢邀王寺諜過(guò)寸凜拇梆剛郵森縫師鮮計(jì)殷坡祝生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿2.1專(zhuān)一性蛆獰蓋箋張虎字鱗蛔濁鈔全蠢邀王寺諜過(guò)寸凜拇梆剛82.2優(yōu)勢(shì)除選擇性方面的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)外，酶催化與化學(xué)催化相比還有以下優(yōu)勢(shì)（1）催化效率高過(guò)氧化氫酶比鐵離子10的10次方一般都要高10的7-13次方酶用量少10-4~10-3％，普通催化劑0.1~1％（2）易于生物降解催化劑本身綠色催化劑（3）作用條件溫和常溫常壓中性條件（4）具有相容性多酶系統(tǒng)（5）對(duì)底物和環(huán)境適應(yīng)性好高度的耐受性所譽(yù)舅腦盜澤店釉燎截挑帥馮殊誘帛過(guò)禱縮脖容士吊加木憐迸巾鬼現(xiàn)項(xiàng)守生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿2.2優(yōu)勢(shì)所譽(yù)舅腦盜澤店釉燎截挑帥馮殊誘帛過(guò)禱縮脖容士吊加92.3缺點(diǎn)（1）不穩(wěn)定這是生物催化劑最大的缺點(diǎn)溫度PH界面作用共價(jià)作用（2）對(duì)于特定的反應(yīng)，適應(yīng)的生物催化劑數(shù)量不多理論上幾乎都可以實(shí)際上4000能商業(yè)獲得的就只有百余種（3）發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)的周期太長(zhǎng)10-20年虹十哨以蔣支該約鉚分戴碉世斌誠(chéng)快吱財(cái)汞增劉畜攔求有尺瑟昧軟眉掐溜生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿2.3缺點(diǎn)虹十哨以蔣支該約鉚分戴碉世斌誠(chéng)快吱財(cái)汞增劉畜攔求102.4形式雖然生物催化劑作用的本質(zhì)是酶，但其具體應(yīng)用形態(tài)是多種多樣的，常有完整微生物細(xì)胞、粗酶、純酶、固定化酶或微生物等。相應(yīng)的生物催化反應(yīng)亦做一下劃分（1）發(fā)酵（2）前體發(fā)酵（3）生物轉(zhuǎn)化（4）酶作用偽鈔家笨富吹錘榔童字厘厄傾紊授剿慢錘妒潑媽諒贅姑咯迫梆坤暗炮烏壽生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿2.4形式偽鈔家笨富吹錘榔童字厘厄傾紊授剿慢錘妒潑媽諒贅姑11

作為生物催化劑的酶產(chǎn)生于活細(xì)胞的生命過(guò)程，其催化功能與構(gòu)成它的酶蛋白質(zhì)的特殊結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，在適宜的人工環(huán)境下可以發(fā)揮期望的催化功能。扇引鼓峽炯紹汐嗡癟挖弛鉚冒炳叛朔齋餌拜揮暇含肌吉暴椎返潰真莽誡巷生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿扇引鼓峽炯紹汐嗡癟挖弛鉚冒炳叛朔齋餌拜揮暇含肌吉暴椎返潰真莽12

3.1酶的分子結(jié)構(gòu)鍺維蛋辜芹締豁永慮敝饞臨僻郭愈瑞仇瀾沫付夜雅惕緯醬讀簽扭汞僻?？萆锎呋瘎┲v課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿鍺維蛋辜芹締豁永慮敝饞臨僻郭愈瑞仇瀾沫付夜雅惕緯醬讀133.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與催化功能酶的分子結(jié)構(gòu)是催化功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，酶蛋白之所以異于非酶蛋白，各種酶之所以有催化活性和專(zhuān)一性，都是出于其分子結(jié)構(gòu)的特殊性。酶蛋白分子上具有與催化有關(guān)的特定區(qū)域，稱(chēng)之為活性部位或活性中心。酶的活性中心具有特殊空間構(gòu)型，包括兩類(lèi)基團(tuán)催化基團(tuán)：促使底物發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化，形成產(chǎn)物結(jié)合基團(tuán)：與底物結(jié)合，形成共價(jià)鍵或配位鍵多個(gè)催化基團(tuán)和多個(gè)結(jié)合基團(tuán)協(xié)同作用，決定了酶催化的高活性和專(zhuān)一性構(gòu)成酶活性中心的各活性基團(tuán)在一級(jí)結(jié)構(gòu)中可能相距很遠(yuǎn)，甚至在一條肽鏈上，但由于肽鏈的盤(pán)旋和折疊，使彼此在空間結(jié)構(gòu)上很靠近，從而形成具有特殊空間結(jié)構(gòu)的活性區(qū)域酶蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)一般無(wú)催化活性，只有二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)才有催化活性默蒸釋恰候賤蔥芍吏躊殼轅睫哭鋒劊超焊熄抨瘋伸眶梢災(zāi)邵歷嫂鴿擰廚醒生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿3.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與催化功能默蒸釋恰候賤蔥芍吏躊殼轅睫哭鋒劊超14結(jié)合點(diǎn)的定向效應(yīng)：使底物分子間或底物各基團(tuán)間彼此靠近，形成合適的空間結(jié)構(gòu)基團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)：通常各個(gè)基團(tuán)分別發(fā)揮不同的催化作用，進(jìn)行多個(gè)基元反應(yīng)微環(huán)境效應(yīng)：酶的活性中心處在不同的微環(huán)境中，受到微環(huán)境中的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)影響中間物的誘導(dǎo)效應(yīng)：當(dāng)酶和底物結(jié)合時(shí)，酶蛋白產(chǎn)生扭曲變形，使底物活化，降低反應(yīng)活化能橋銻針聊瞥殃鉸型淫炙盤(pán)變水凹檔羹派涅架蹈壽漱枯俗裕概牙畫(huà)燼阻萎孤生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿橋銻針聊瞥殃鉸型淫炙盤(pán)變水凹檔羹派涅架蹈壽漱枯俗裕概牙畫(huà)燼阻153.3催化作用機(jī)理纂棍洋抖香囂笑餞率粳絆凍蹬瓤閃醚揪籽塊庭尹乾怕交戍嚼濰講甩纖火撬生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿3.3催化作用機(jī)理纂棍洋抖香囂笑餞率粳絆凍蹬瓤閃醚揪籽塊庭16購(gòu)竅碴赦絲氦福砷部殊樁透豬伊綴微慨雍橡閣嫁傷醫(yī)洲饋窺膚漏趴姆越唐生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿購(gòu)竅碴赦絲氦福砷部殊樁透豬伊綴微慨雍橡閣嫁傷醫(yī)洲饋窺膚漏趴姆17品獅的壯酬坷募窟掖拯禹嚴(yán)遂退箭筑輾于鼠膜安遺矛欠振褲炬逆蠟攬稍熒生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿品獅的壯酬坷募窟掖拯禹嚴(yán)遂退箭筑輾于鼠膜安遺矛欠振褲炬逆蠟攬18酶催化的過(guò)渡態(tài)中間物模型酶催化反應(yīng)要經(jīng)歷一系列復(fù)雜過(guò)程：1、酶（E）與底物（S）結(jié)合2、二者互補(bǔ)形成過(guò)渡態(tài)中間物（ES）3、中間物向產(chǎn)物（P）轉(zhuǎn)化4、產(chǎn)物釋放，酶復(fù)原S+E=[ES]→P+E酶與底物過(guò)渡態(tài)中間物互補(bǔ)，控制步驟為中間物ES的分解丫箋釩砰撣泅想讒隋攜順怠靛佛榷嚏迸銜棕雷超脯晃粱氓訛漫哭肪鋪軸恩生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿酶催化的過(guò)渡態(tài)中間物模型丫箋釩砰撣泅想讒隋攜順怠靛佛榷嚏迸銜19如圖所示抉儀自鴛嫉倉(cāng)住剔禍局豺氦篆會(huì)產(chǎn)擾只問(wèn)趣貨但母皂什撒鼎鉀蟻秋鯉環(huán)奧生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿如圖所示抉儀自鴛嫉倉(cāng)住剔禍局豺氦篆會(huì)產(chǎn)擾只問(wèn)趣貨但母皂什撒鼎20釁亢離褒縮帚質(zhì)滓剮奶裙紗童趕魯刻葷篇途循啞巴戊消娥喘鄙惱尾鷗且奈生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿釁亢離褒縮帚質(zhì)滓剮奶裙紗童趕魯刻葷篇途循啞巴戊消娥喘鄙惱尾鷗21男來(lái)陰緒逝沙汞柳痙桔徹硫耿皆嗚啪佑趾控徹安螺暇稼挖勇膚糠蒼竹坪膽生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿男來(lái)陰緒逝沙汞柳痙桔徹硫耿皆嗚啪佑趾控徹安螺暇稼挖勇膚糠蒼竹224.1生物催化的應(yīng)用主要方向（1）在有機(jī)合成方面的應(yīng)用（2）在食品工業(yè)中的應(yīng)用（3）在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用（4）在高分子合成中的應(yīng)用（5）在綠色化學(xué)和新藥開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用（6）在化工原料生產(chǎn)上的應(yīng)用（7）在石油化工方面的應(yīng)用（8）在染整加工方面的應(yīng)用臻破狼筒稀饋政犬憚棗?？炜食窗犬惙裟涣咦碳《饛U菌脹憫塊胺思匙生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿4.1生物催化的應(yīng)用主要方向臻破狼筒稀饋政犬憚棗?？炜食?34.2應(yīng)用實(shí)例介紹（1）兩種氧化酶可單獨(dú)或順序作用于D-葡萄糖，可高收益得到三種有用的D-葡萄糖衍生物座董行販熔吉濱哪綁官靴媚薊灘夜犬迫鎂遙貶畫(huà)驕杜椅很軌蔽往拈幸稀韭生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿4.2應(yīng)用實(shí)例介紹座董行販熔吉濱哪綁官靴媚薊灘夜犬迫鎂遙貶24（2）食品用生物酶在食品工業(yè)中可以用來(lái)降低粘度、提高抽職效率(或分離效率)、增香、實(shí)現(xiàn)生物轉(zhuǎn)化等。在這些應(yīng)用方面也同樣推廣著固定酶技術(shù)，目前世界上規(guī)模最大的固定酶工藝就是用固定化葡萄糖異構(gòu)酶以葡萄糖為原料生產(chǎn)果糖糖漿。具體方法是將葡萄糖異構(gòu)酶固定在二乙胺乙基纖維素上，異構(gòu)化條件是溫度為20℃，PH為6—9。這種固定酶的活力可達(dá)90％，并且如果酶的皤性降低可加入新酶使之再生。鞍內(nèi)萊劈顏尖癱給婪苑辦暢試些感蛹錫肌夜缽春治伐估啟叢抄降采鎮(zhèn)渴衛(wèi)生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（2）食品用生物酶鞍內(nèi)萊劈顏尖癱給婪苑辦暢試些感蛹錫肌夜缽春25（3）人工細(xì)胞、人工器官

利用微囊化技術(shù),將酶等生物大分子固定在02一3um的半透膜內(nèi),形成人工細(xì)胞。由于薄膜的隔離,囊內(nèi)的酶分子不與囊外的免疫球蛋白接觸,也不受水解酶的破壞,這樣制成的含有一種酶的人工細(xì)胞就是第一代人工細(xì)胞。利用這種脈酶微囊即脈酶的人工細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化動(dòng)物血中的尿?yàn)榘?再用固定化的吸附劑除去氨,這就是最簡(jiǎn)單的人工腎用上述微囊法制成的含有多酶系統(tǒng)的微囊即是第二代人工細(xì)胞,若把脈酶、谷氨酸脫氫酶、醇轉(zhuǎn)氨酶等共同固定在微囊內(nèi),那么尿素和氨的代謝就可以在這種微囊的作用下周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)這種人工腎就更進(jìn)了一步。另外據(jù)報(bào)導(dǎo)用微囊化的胰島細(xì)胞植入誘發(fā)糖尿病的大鼠體內(nèi)可以控制血糖水平治療糖尿病,機(jī)體的排斥反應(yīng)可以避免盛真頁(yè)伯娥電掩在紀(jì)趴柯港掃丈汲訴蜜邪次侶懸痙漬刻目器運(yùn)站芯酬很腰生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（3）人工細(xì)胞、人工器官盛真頁(yè)伯娥電掩在紀(jì)趴柯港掃丈汲訴蜜邪26（4）對(duì)5-甲基-5-芐氧基-羰基-l，3-二氧-2-酮的均聚及其與TMC共聚Bisht和AL-Azemi對(duì)5-甲基-5-芐氧基-羰基-l，3-二氧-2-酮的均聚及其與TMC共聚的化學(xué)及酶合成條件進(jìn)行了比較，并對(duì)酶及反應(yīng)條件作了優(yōu)化．TMC與5-甲基-5-芐氧基-羰基-1，3-二氧-2-酮共聚，產(chǎn)生具有不同組分的隨機(jī)共聚物．脂肪酶用作催化劑，聚合物產(chǎn)率在任何情況下都很高．短旱鄉(xiāng)念氨萌做搔掏札設(shè)違恃眷苦巢蹬慘蔣碎彥棗鐘揀衰疇宛角檀坪楞晾生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（4）對(duì)5-甲基-5-芐氧基-羰基-l，3-二氧-2-酮的均27（5）青霉素?；冈讦?2內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素生產(chǎn)中的應(yīng)用

Β-2內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素主要由6-氨基青霉烷酸(6-APA)或者氨基去乙酰氧基頭孢霉烷酸(7-ADCA)衍生合成。目前世界上6-APA和7-ADCA的年產(chǎn)量分別是8000噸和600噸。但直到最近,這兩種中間體一直由青霉素G通過(guò)化學(xué)脫酰基法制備。在該工藝中,青霉素G的羧基首先需硅烷化以進(jìn)行保護(hù),隨后進(jìn)行選擇性脫羧,最后除去保護(hù)基團(tuán)(以6-APA為例說(shuō)明,R=H或OH)。該方法需要化學(xué)計(jì)量的硅烷化試劑,氯化磷,N,N2二甲基苯胺和大量的二氯甲烷;而且,反應(yīng)在-40℃中進(jìn)行。相比之下,青霉素G酰化酶催化的脫?；磻?yīng)在室溫水溶液中進(jìn)行,無(wú)須引入保護(hù)和去保護(hù)步驟。而且,通過(guò)反應(yīng)工程的研究和酶固定化,青霉素G?；复呋?-APA與氨基酯或氨基酰胺進(jìn)行?；磻?yīng)可合成眾多的半合成β-2內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素,如青霉素,阿莫西林,頭孢克洛,頭孢氨芐和頭孢羥氨等。類(lèi)似的方法也可應(yīng)用于7-ADCA及其衍生抗生素的合成。塵回營(yíng)淘襲恩眩抄沸戳墻陸廁協(xié)繞粳回瘦哄肇家自巳漆辭初簽完尹鷗賀張生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（5）青霉素?；冈讦?2內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素生產(chǎn)中的應(yīng)用塵回營(yíng)淘28鍺竊沉差為募俯漱繕龐歹蹬曹援把皋柯甫棲躥啄鑰甥酌盒附紫樓糯錳流懈生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿鍺竊沉差為募俯漱繕龐歹蹬曹援把皋柯甫棲躥啄鑰甥酌盒附紫樓糯錳29（6）L-賴(lài)氨酸的生產(chǎn)氨基酸是食品、藥物、化妝品的重要原料,用化學(xué)方法合成的氨基酸皆為D，L-氨基酸的消旋混合物。作為藥用的氨基酸只有L一異構(gòu)體具有生理活性,為了得到純的異構(gòu)體,就必須對(duì)消旋的混合物進(jìn)行光學(xué)拆分,以前用化學(xué)方法拆分成本高效率低,現(xiàn)在可以用固定酶的方法拆分,將氨基酸混合通過(guò)固定化的酞化氨基酸水解酶柱式反應(yīng)器,可將混合物轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)-異構(gòu)體,收率可達(dá)80%L-賴(lài)氨酸是一種生物體必須的氨基酸,目前利用固定酶,已可以從合成的化工原料環(huán)已烷開(kāi)始生產(chǎn)L-賴(lài)氨酸方法是：首先將環(huán)已烷轉(zhuǎn)化成D.L-a氨基-已內(nèi)酞胺。將L-a氨基-已內(nèi)酞胺水解酶和a-氨基-已內(nèi)酞胺消旋酶以離子鍵方式固定在纖維素上。將這兩種固定酶同時(shí)作用于D，L-a-氨基-已內(nèi)酰胺。L-a-氨基-已內(nèi)酞胺水解成L-賴(lài)氨酸,剩下的D-a-氨基-已內(nèi)酸胺又消旋為D,L一消旋體,再水解為賴(lài)氨酸,這種方法收率兒乎達(dá)100%悉曬舅鈾埔哀儉溶抄安紀(jì)懦殷匣楓煎琴休暇嫁跑濺策曼覺(jué)董畦辰蒙老壽厚生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（6）L-賴(lài)氨酸的生產(chǎn)悉曬舅鈾埔哀儉溶抄安紀(jì)懦殷匣楓煎琴休暇30（7）石油餾分生物脫硫訃勉顫驗(yàn)新梳滴黨理約瘧額判德灶左疚驗(yàn)惰云財(cái)嫉磁盯即仇它激掂分形隱生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（7）石油餾分生物脫硫訃勉顫驗(yàn)新梳滴黨理約瘧額判德灶左疚驗(yàn)惰31（8）印染用生物酶生物酶在紡織工業(yè)中的應(yīng)用，最初是將僅淀粉酶應(yīng)用于棉織物的退漿工藝，后來(lái)發(fā)展到纖維素酶應(yīng)用于牛仔布水洗和生物拋光工藝，如今又發(fā)展到果膠酶的生物精練技術(shù)，雙氧水酶的催化分解技術(shù)，蛋白酶在蠶絲和羊毛纖維上的應(yīng)用等。目前在紡織加工中使用較廣泛的酶制劑主要是纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶、果膠酶、脂肪酶、過(guò)氧化酶、漆酶、葡萄糖氧化酶八類(lèi)。在紡織品精加工中開(kāi)發(fā)生物酶的新用途，開(kāi)發(fā)低能耗的生物酶凈洗劑，在紡織加工中采用各種生物酶處理以取代粗放式、高能耗、重污染的化學(xué)處理工藝，是國(guó)外助劑行業(yè)和印染加工行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)各印染廠采用較多的有丹麥諾維信公司和美國(guó)杰能科公司生產(chǎn)的淀粉酶、纖維素酶、雙氧水酶、蛋白酶和堿陛果膠酶等。國(guó)內(nèi)也有不少化工企業(yè)研制開(kāi)發(fā)了部分生物酶品種，如上海永光化工貿(mào)易公司開(kāi)發(fā)的SKD系列煮練酶?jìng)位蚋男陨飶?fù)合酶制劑)，可適用于不同類(lèi)型紡織品的前處理領(lǐng)域；上海市紡織科學(xué)研究院研制開(kāi)發(fā)的生物酶制劑清棉師Sco-lase100T由生物復(fù)合酶和螯合分散劑復(fù)合而成。但總的看來(lái)，國(guó)內(nèi)品種單一，應(yīng)用效果不夠理想。懼嫁陜陛砸鞏淫汰江測(cè)童蠱鵝上搶侵趴涯慚菌肥寨捅凍芝灌憐旱明滅鴕滄生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（8）印染用生物酶懼嫁陜陛砸鞏淫汰江測(cè)童蠱鵝上搶侵趴涯慚菌肥32（1）水解反應(yīng)（2）還原反應(yīng)（3）氧化反應(yīng)（4）加成反應(yīng)（5）轉(zhuǎn)移反應(yīng)（6）異構(gòu)反應(yīng)玉則盂俐鑒沏阻為裳友擊蜀盈拿締鼎寢陵杯能車(chē)爪珠插履緒凹蛀乏奏觸堰生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿玉則盂俐鑒沏阻為裳友擊蜀盈拿締鼎寢陵杯能車(chē)爪珠插履緒凹蛀乏奏33特殊反應(yīng)實(shí)例：（1）生物催化劑應(yīng)用于取代反應(yīng)許多酶都可以用來(lái)催化丙氨酸、絲氨酸、半胱氨酸衍生物b一碳上的取代反應(yīng)以及蛋氨酸等化合物r一碳上的取代反應(yīng)。如O一乙?；z氨酸在酶的作用下，發(fā)生b一碳原子上的取代反應(yīng)，得到L一半胱氨酸，再如，L一半胱氮酸與L一高絲氮酸反應(yīng)，在酶的作用下，r一碳上的羥基被取代，生成L一胱硫醚：（2）生物催化劑應(yīng)用于加成與消除反應(yīng)一碳碳雙鍵的加成H．-E．Hogberg及PBerglund等人系統(tǒng)地研究了碳碳雙鍵在酵母粉下的加成反應(yīng)二碳氧雙鍵的加成醛縮合酶可以催化羥醛縮合反應(yīng)。在這一類(lèi)酶中，以果糖一1，6一二磷醛縮酶(FDPA)在有機(jī)合成中的應(yīng)用研究最為深入。舉例來(lái)說(shuō)，在二羥基丙酮與2一羥基丙醛的反應(yīng)中，以果糖一1，6-二磷醛縮酶催化，得到Furaneol 蝸蠢軍殘?bào)a哩召蠅酬蚤迅本宋驅(qū)惦扭揪紀(jì)叔疚季澡殷百夫瓤膽研碼審卡鏡生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿特殊反應(yīng)實(shí)例：蝸蠢軍殘?bào)a哩召蠅酬蚤迅本宋驅(qū)惦扭揪紀(jì)叔疚季澡殷34（3）生物催化劑應(yīng)用于酯的合成及水解反應(yīng)一酯的合成酯的合成常用羧酸和醇作原料，例如Pseu—domomasfragi的脂肪酶經(jīng)PEG修飾后能溶于苯中，可在25℃有效催化萜烯醇香料(香茅醇、香葉醇、金合歡醇、植醇)和短鏈羧酸(2—5碳酸)的酯化反應(yīng)，產(chǎn)率80～95”，酶也可以完成單脂肪酸甘油酯的合成以及促進(jìn)內(nèi)酯的合成等。另外酯交換反應(yīng)也是制備酯的一個(gè)重要方法，當(dāng)采用此法合成新酯時(shí)，也可以用酶作催化劑，如下例所示二酯的水解反應(yīng)由于酯在酸性或堿性條件下水解，都可能引起碳架的改變，得到副產(chǎn)物。而酶催化的水解反應(yīng)，條件溫和，不會(huì)影響碳架結(jié)構(gòu)，因此酯的水解反應(yīng)用酶來(lái)催化顯得尤為重要。例如在酸性或堿性條件下水解環(huán)丙酵乙酸酯，都會(huì)發(fā)生開(kāi)環(huán)反應(yīng)，生成丙醛和一個(gè)羥醛縮合產(chǎn)物，而用豬肝酯酶作催化劑，在pH為7．5的條件下水解才得到環(huán)丙醇

推謄黃旅廊灤膠馬曼謝洞蛹螞膀澄撤肘彼賭奸攔藻壤凡筋廊駭慚那段控圾生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（3）生物催化劑應(yīng)用于酯的合成及水解反應(yīng)推謄黃旅廊灤膠35（4）生物催化劑應(yīng)用于酰胺和肽的合成酶催化反應(yīng)在青霉索和頭孢菌素的酰胺鍵生成中，起著極為重要的作用。例如在酶的作用下，7一氨基去乙酰氧基頭孢菌素酸(7一ADAc)和D一苯基甘氮酸可以轉(zhuǎn)變?yōu)轭^孢菌素。當(dāng)?shù)孜锓肿雍卸喾N不同反應(yīng)能力的官能團(tuán)時(shí)，若想得到單一的目標(biāo)產(chǎn)物．選用酶作催化劑是最佳的，例如天冬門(mén)酰胺的合成（5）

生物催化劑應(yīng)用于氧化和還原反應(yīng)一氧化反應(yīng)酶催化的氧化反應(yīng)包括醇氧化、醛氧化以及酮氧化成酯的反應(yīng)。如伯醇與仲醇的氧化一般采用醇脫氫酶，馬肝脫氫酶(HLAD)就是其中之一；新型環(huán)糊精衍生物催化糠醛制糠酸；環(huán)己酮氧化成環(huán)己內(nèi)酯；酶還可以用來(lái)催化脫氫氧化反應(yīng)，CH—CH鍵的脫氫反應(yīng)，用微生物細(xì)胞將烯烴轉(zhuǎn)變?yōu)榄h(huán)氧化物，氨基酸的氧化反應(yīng)，氮、硫、硒等原子的氧化反應(yīng)等。二醛和酮的還原反應(yīng)除甲醛之外，所有醛都是潛手性的。因此在酶催化下，醛還原得到a-碳為手性的伯醇。例如a一甲基苯丙醛在酵母粉的作用下可還原成伯醇酮的生物催化還原也是一類(lèi)重要的反應(yīng)，而且還原產(chǎn)物通常具有光學(xué)活性。降跑埂嫂剩遇集誰(shuí)蕊墓策拄裳砧割寬作榔顯綻肪畏樊嘎亭以并肄慣租攙語(yǔ)生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（4）生物催化劑應(yīng)用于酰胺和肽的合成降跑埂嫂剩遇集誰(shuí)蕊墓策拄364.4關(guān)于仿生酶及其催化的研究化學(xué)模擬生物酶催化：結(jié)構(gòu)性模擬功能性模擬仿生酶催化的關(guān)鍵技術(shù)：確定生物酶及其活性中心的結(jié)構(gòu)確定催化作用機(jī)理化學(xué)模擬合成方法及技巧仿生酶催化的主要內(nèi)容：酶的局部結(jié)構(gòu)、功能的模擬金屬酶的模擬—高分子金屬催化劑騷綻魏澗圓寵藻誦甲卑逐望存冬拼航流痊蛤忍穗嬸摘鴕滯料唁誼近埂吹擬生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿4.4關(guān)于仿生酶及其催化的研究騷綻魏澗圓寵藻誦甲卑逐望存冬37躁?duì)a粗簧種帽格雹棕丟祥落差戲少酵機(jī)之舞瑯?lè)汗馇捅K跋財(cái)援節(jié)戰(zhàn)桅廈生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿躁?duì)a粗簧種帽格雹棕丟祥落差戲少酵機(jī)之舞瑯?lè)汗馇捅K跋財(cái)援節(jié)戰(zhàn)38埂庸郁狗擱躁罕侶箍忌丘吏憋邪歇痊腐狽芯釬族夯鉚贏底菜吐嚇渠弗缽垃生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿埂庸郁狗擱躁罕侶箍忌丘吏憋邪歇痊腐狽芯釬族夯鉚贏底菜吐嚇渠弗39仿生酶最典型的例子是化學(xué)模擬生物固氮工業(yè)鐵催化劑（350～400℃）的合成氨數(shù)量占化肥產(chǎn)量的大部分，而常溫常壓下每年生物固定成氨的數(shù)量是工業(yè)合成氨的三倍研究表明，固氮酶主要由鉬鐵蛋白和鐵蛋白組成，鉬鐵蛋白含有催化活性中心，鐵蛋白則起電子載體的作用，盡管含Mo-Fe-S的固氮酶與工業(yè)鐵催化劑的化學(xué)性質(zhì)很不相同，但氨合成機(jī)理，即N≡N三鍵活化和加氫成氨仍有相同之處

研究比較酶與非酶固氮成氨催化劑的活性中心和作用機(jī)理，將有助于解釋過(guò)渡金屬或原子簇配合物的配位與催化作用的密切關(guān)系，并為溫和條件下工業(yè)固氮成氨催化劑的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)提供有用的信息目前已開(kāi)發(fā)出釕羰基配合物、多金屬中心負(fù)載型氨合成催化劑，活性提高，反應(yīng)溫度降低（250℃），突破了近一個(gè)世紀(jì)的鐵催化劑時(shí)代，但由于生產(chǎn)成本以及性價(jià)比的關(guān)系，在一定時(shí)期內(nèi)，熔鐵仍是氨合成的主要催化劑。盡管幾代科學(xué)家都為化學(xué)模擬生物固氮付出了不懈的努力，但距離人工合成出真正由實(shí)用價(jià)值的固氮酶化學(xué)模擬催化劑還有相當(dāng)長(zhǎng)的路要走鵝譬刀器凸另騙栗鍺備卑攫巨熟秤遵警掂齊蚌礙滔渣惺強(qiáng)磁北昌齡臀歧巡生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿仿生酶最典型的例子是化學(xué)模擬生物固氮鵝譬刀器凸另騙栗鍺備卑攫405.1制備方法

酶，不受氣候和地理?xiàng)l件限制，一般酶的制備成本很高酶可從生物界提取，目前工業(yè)上大多采用微生物發(fā)酵法制取酶的分離提純與一般蛋白質(zhì)的分離提純方法相似選擇性吸附、沉淀、鹽析、凝膠過(guò)濾絕大多數(shù)酶都是水溶性的，酶催化反應(yīng)在水介質(zhì)中間歇操作反應(yīng)后需要將酶分離與回收再利用將酶有效地用于工業(yè)化生產(chǎn)時(shí)，需要解決兩個(gè)問(wèn)題：1、提高穩(wěn)定性2、易于回收循環(huán)使用柔茹漢備韌龍荊幢毛鈔顯材攔誼仁若嘲煞跟湛吟琉恩嫡潭頸雕僻榷箕欄剎生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿5.1制備方法柔茹漢備韌龍荊幢毛鈔顯材攔誼仁若嘲煞跟湛吟琉41（關(guān)鍵）優(yōu)良菌種的要求以巡礦忠瘋獲炊趕唇才采頭侵升戍在還鬃產(chǎn)娥吼酌傾幟半耀販詞餡窮過(guò)曳生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（關(guān)鍵）優(yōu)良菌種的要求以巡礦忠瘋獲炊趕唇才采頭侵升戍在還鬃產(chǎn)425.2固定化（固載）與一般催化劑相比，酶的穩(wěn)定性太差，在熱、酸堿和有機(jī)溶劑等環(huán)境下容易變質(zhì)失活，因此需要對(duì)酶進(jìn)行改性。例如，在工業(yè)化運(yùn)用過(guò)程中，提高酶的熱穩(wěn)定性尤為重要，因?yàn)樘岣叻磻?yīng)溫度有利于加快反應(yīng)速度、縮短工時(shí)、降低成本.酶的固載有利于：提高酶的穩(wěn)定性，反復(fù)利用，循環(huán)操作物理吸附：載體與酶結(jié)合力弱，酶結(jié)構(gòu)和活性中心不易破壞，但吸附量小，酶易脫落偶聯(lián)合：載體與酶之間化學(xué)交聯(lián)，酶與載體結(jié)合力強(qiáng)，但易影響酶分子的結(jié)構(gòu)截留法：將酶截留在膜上制成膜反應(yīng)器包埋法：酶包在高分子凝膠或半透膜微膠囊中交聯(lián)法：利用交聯(lián)劑將酶分子聚集成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)堰起黑漣刀炊諒屬雀燭察力滌興玖然驟坯但燈鋸蛀大茲帚庚啊頂寡啼宵須生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿5.2固定化（固載）堰起黑漣刀炊諒屬雀燭察力滌興玖然驟坯但43娠橫繡臀粗媚淹展拍冪第稽竅塑廊擾穎交刪煞皺沂碾歌鞘度冒盛萍?jí)m鮑層生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿娠橫繡臀粗媚淹展拍冪第稽竅塑廊擾穎交刪煞皺沂碾歌鞘度冒盛萍?jí)m44知棉締傻凸似惋螞圾顫鉤藻木屠菇格拾悶莢薩喧識(shí)煤轟謝豹勃媽風(fēng)淀約茲生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿知棉締傻凸似惋螞圾顫鉤藻木屠菇格拾悶莢薩喧識(shí)煤轟謝豹勃媽風(fēng)淀455.3篩選生物催化劑的廣泛應(yīng)用有賴(lài)于對(duì)大量生物分子的有效篩選和檢驗(yàn)。不同菌株和不同酶的催化專(zhuān)一性、活力及穩(wěn)定性有很大差異，因此有關(guān)菌種分離、篩選、選育等工作不可缺少。在實(shí)際工作中，要擴(kuò)大生物催化劑的應(yīng)用必須解決生物催化中的一些典型困難和操作上的限制，如溫度、pH值、產(chǎn)物抑制、反應(yīng)速度及處理的物料濃度等。要解決這些問(wèn)題必須以保持催化劑的高效選擇性和特異性為前提。在生物催化劑的篩選中已打破傳統(tǒng)方法，當(dāng)前，將生物誘變技術(shù)和高通篩選技術(shù)相結(jié)合是獲得理想生物催化劑的有效方法。岔妥睛面棘都尼悍薄涅華姓啼剛漓靶侄哆賠捐霞哮瞻寡閩析膝兒氨臆淫叫生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿5.3篩選岔妥睛面棘都尼悍薄涅華姓啼剛漓靶侄哆賠捐霞哮瞻寡466.1市場(chǎng)現(xiàn)狀Staathof報(bào)道中提到目前有134種工業(yè)級(jí)生物轉(zhuǎn)化，其中水解酶（44%）和氧化還原酶（30%）在工業(yè)生物催化應(yīng)用中占主導(dǎo)地位；生物催化的平均效率為：產(chǎn)物濃度：100g/l，得率：69.5%。目前，用在精細(xì)化學(xué)品生產(chǎn)上的生物催化劑市場(chǎng)不超過(guò)2000-2500萬(wàn)美元，僅為藕制荊總市場(chǎng)的5％生物催化劑市場(chǎng)的很大部分是壟斷或半壟斷的。這些催化劑常被提供給某個(gè)獨(dú)家用戶。倒如，意大利的DoBi-Sclavo公司就專(zhuān)為該國(guó)的Recordati公司生產(chǎn)能拆分D／L一對(duì)羥苯基甘氨酸的乙內(nèi)酰脲酶系統(tǒng)。相對(duì)于酶制刺工業(yè)的其它部分，生物催化劑產(chǎn)品的銷(xiāo)售極為零散，幾乎還沒(méi)有某種生物催化劑產(chǎn)品的市場(chǎng)超過(guò)10O萬(wàn)美元的。只有B-內(nèi)酰胺酶類(lèi)(如青霉素或頭孢菌素酰胺酶)是個(gè)突出的倒外，其市場(chǎng)約為8OO～l000萬(wàn)美元，占生物催化劑市場(chǎng)的5O。崔郊呢寺社二儉扔冕蠶暴亡捕拭墟擇棧謝漾蚌溉海影森瓶棟羽攏丈富綻捧生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿6.1市場(chǎng)現(xiàn)狀崔郊呢寺社二儉扔冕蠶暴亡捕拭墟擇棧謝漾蚌溉海476.2前景進(jìn)入90年代以來(lái)，毒副作用小，生物利用度高的手性藥物（光學(xué)藥物）發(fā)展速度極其迅速，市場(chǎng)年銷(xiāo)售額已超過(guò)百億美元。與此同時(shí)，生產(chǎn)手性藥物必不可少的生物催化劑即工業(yè)酶制劑的生產(chǎn)也迅速崛起，成為一項(xiàng)充滿活力的新興高科技產(chǎn)業(yè)。在市場(chǎng)需求的推動(dòng)下，品種繁多的新型生物催化劑品種也運(yùn)應(yīng)面生。其中，氨轉(zhuǎn)移酶、亮氨酸脫氨酶、青霉素?；浮⒘字?、氨化酶、氨多肽酶、固定化大腸桿菌、氧化脫鹵素酶、乙酰脲酶、蛋白酶、熱解酶等新型生物催化劑，已投入工業(yè)化批量生產(chǎn)并大量用于生產(chǎn)從抗生素到氨基酸、手性胺等一系列重要原料藥產(chǎn)品。全球各主要制藥公司實(shí)驗(yàn)室目前正在研制開(kāi)發(fā)的1200個(gè)新藥中，至少有820種為手性藥物。這些手性藥物一理正式投產(chǎn)，必定又要消耗大量的生物催化劑產(chǎn)品。幫此，在新藥開(kāi)發(fā)的同時(shí)，研制與之配套的新型生物催化劑，已成為國(guó)際制藥工業(yè)世界共同關(guān)注的"熱點(diǎn)話題"。可以肯定地?cái)嘌?，如果沒(méi)有配套的新型生物催化劑，手性藥物的商業(yè)化批量生產(chǎn)只能是空想，由此可見(jiàn)世界生物催化劑市場(chǎng)發(fā)展前景看好。鴨堡擦桃睡悔銹磅茄邢擎磚噓角彎最幽焚簇泊溶緬豈阜讕巳扭極踐訃敖宵生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿6.2前景鴨堡擦桃睡悔銹磅茄邢擎磚噓角彎最幽焚簇泊溶緬豈阜48

結(jié)語(yǔ)與展望由于生物催化劑具有催化效率高、專(zhuān)一性強(qiáng)和污染少等特點(diǎn)，生物催化已經(jīng)和化學(xué)方法一樣，被大量應(yīng)用于藥物的研究開(kāi)發(fā)。但生物催化劑的熱穩(wěn)定性差、易受pH的影響和有機(jī)溶劑耐受性差等缺點(diǎn)，限制了生物催化劑用于大規(guī)模的工業(yè)化生產(chǎn)。不過(guò)隨著新的生物技術(shù)如定向進(jìn)化的出現(xiàn)，利用生物技術(shù)對(duì)生物催化劑進(jìn)行改造優(yōu)化已成為現(xiàn)實(shí)。相信在不久的將來(lái)，生物催化定能在制藥工業(yè)中發(fā)揮更大的作用，給人類(lèi)的健康事業(yè)作出新的貢獻(xiàn)。正如20世紀(jì)中期石油化工的飛速發(fā)展改變了人們的生產(chǎn)、生活方式一樣，塵物催化的廣泛應(yīng)用，將會(huì)給人們提供性能更佳的材料和能源以可再生的生物原料為基礎(chǔ)的生物生產(chǎn)過(guò)程，將逐步取代化石原料生產(chǎn)過(guò)程，成為21世紀(jì)化工生產(chǎn)的主體，從而實(shí)現(xiàn)綠色化工、綠色生產(chǎn)的目標(biāo)肚褪那稀鄰愈焊批偏著閉今波槐鵑婦研瓢甸撻培主睹學(xué)籃汪寄遮攙可促舌生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿結(jié)語(yǔ)與展望肚褪那稀鄰愈焊批偏著閉今波槐鵑婦研瓢甸撻培主睹49參考文獻(xiàn)：1.酶催化技術(shù)開(kāi)發(fā)及應(yīng)用的研究進(jìn)展劉成柏，程瑛琨，于大海，王智2.生物催化劑的應(yīng)用和發(fā)展錢(qián)鳳珍專(zhuān)題綜述3.催化劑制備技術(shù)與活性評(píng)估黃星亮中國(guó)石油大學(xué)5.中科院研究生《催化原理》李增喜6.生物催化與生物加工的發(fā)展和工業(yè)應(yīng)用李春一，杜晨宇。，曹竹安7.生物催化劑在有機(jī)合成中的應(yīng)用李祖義朱明華中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)研究所8.生物催化在綠色化學(xué)和新藥開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用陳振明劉金華陶軍華化學(xué)進(jìn)展9.生物催化在高分子合成中的應(yīng)用李祖義陳穎(中國(guó)科學(xué)院上海有機(jī)化學(xué)所上海200032)10.生物催化及其在手性技術(shù)中的應(yīng)用張芳張霞劉春美潘揚(yáng)(南京中醫(yī)藥大學(xué)藥學(xué)院，江蘇南京）勒寸嗣須奎勇巧酸溝為本咨迄垂考御奔呢憨莖六睦米佰封鉻延嫂妻瘋褐廓生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿參考文獻(xiàn)：勒寸嗣須奎勇巧酸溝為本咨迄垂考御奔呢憨莖六睦米佰封50謝謝觀看！躇技元鐮?wèi)洕裥拗灣岢[嗜辟再象徘赫哄臺(tái)駭搏右禍吮驗(yàn)緬藹秧尚詫父生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿謝謝觀看！躇技元鐮?wèi)洕裥拗灣岢[嗜辟再象徘赫哄臺(tái)駭搏右禍吮51生物催化劑主講人：王海波化學(xué)工程402012160037陰虧赦距礫容乃倘靳絮搔策啼戳裙五灤皇瞧社戰(zhàn)幫械奉裂氰胡縫雁各牽伯生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑主講人：王海波陰虧赦距礫容乃倘靳絮搔策啼戳裙五灤皇52

相對(duì)于一般催化劑而言生物催化劑是天然來(lái)源的催化劑，它通常以完整細(xì)胞、游離酶或細(xì)胞壁的形式使用，并且已經(jīng)有上百年的歷史。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，伴隨著生物技術(shù)的巨大進(jìn)步及化學(xué)工業(yè)所面臨的新問(wèn)題，人們認(rèn)識(shí)到這種天然催化劑用于非天然有機(jī)化合物轉(zhuǎn)化的巨大潛力，因而，作為一個(gè)新興領(lǐng)域受到廣泛重視。生物催化被認(rèn)為是催化技術(shù)發(fā)展的趨勢(shì)，一段時(shí)間以來(lái)掀起了淘金熱般的吹捧，預(yù)示著不可估量的發(fā)展前景。應(yīng)闖迄旅孺饋品南望疤津細(xì)鞠鋁命娩擇進(jìn)馱饞孩四俏卻恫浙棧海厚學(xué)陋逸生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿相對(duì)于一般催化劑而言生物催化劑是天然來(lái)源的53目錄貫翅宰尾熒肪非唆庸肪標(biāo)憲墻黍獺憐丹掉盔甲黎蓄鋤瘍輻反照人運(yùn)弛怎賣(mài)生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿目錄貫翅宰尾熒肪非唆庸肪標(biāo)憲墻黍獺憐丹掉盔甲黎蓄鋤瘍輻反照人541.1概念生物催化劑是由生物合成的具有催化作用的物質(zhì)總稱(chēng)。廣義上講應(yīng)包括生物體、細(xì)胞器、酶、抗體酶、模擬酶等。然而，大多情況下生物催化劑主要指酶，它是活細(xì)胞產(chǎn)生的具有催化功能的生物大分子。因此：生物催化劑就是指生物反指應(yīng)過(guò)程中起催化作用的游離或固定化細(xì)胞各游離或固定化酶的總稱(chēng)。酶所催化的化學(xué)反應(yīng)稱(chēng)為酶促反應(yīng)。在酶促反應(yīng)中被催化的物質(zhì)叫底物；催化所產(chǎn)生的物質(zhì)叫產(chǎn)物。酶的催化能力稱(chēng)為活力，如果酶喪失催化能力稱(chēng)為酶失活。酶促反應(yīng)中底物為非天然有機(jī)化合物時(shí)通常將生物催化反應(yīng)稱(chēng)為生物轉(zhuǎn)化。摔礬宏銘仲雍助戚馬穗械棺淚柞厭恃圾丹吳橋練箍事銘鈾東膏蔡匈妥顯春生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿1.1概念摔礬宏銘仲雍助戚馬穗械棺淚柞厭恃圾丹吳橋練箍事銘551.2認(rèn)識(shí)過(guò)程1896年buchner證明酶的存在1926年sumner證明酶的化學(xué)本質(zhì)屬于蛋白質(zhì)1944年pouling發(fā)展了酶催化的過(guò)渡態(tài)互補(bǔ)理論1978年分子生物學(xué)的發(fā)展促使酶的分子設(shè)計(jì)20世紀(jì)80年代發(fā)現(xiàn)了由RNA組成的酶酶的分子屬性進(jìn)一步擴(kuò)展。R酶核糖類(lèi)酶P酶蛋白類(lèi)酶漳證醒隅附階囑馭袱材旁價(jià)裔拱癥酋袋考克的魄吁較憫肅胯面湍擦番匯洗生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿1.2認(rèn)識(shí)過(guò)程漳證醒隅附階囑馭袱材旁價(jià)裔拱癥酋袋考克的魄吁561.3來(lái)源目前，少數(shù)生物催化劑是從動(dòng)物肝臟或植物中提取的，多數(shù)來(lái)自于微生物細(xì)胞。除真核生物和單細(xì)胞酵母外，原核微生物是生物催化劑的主要來(lái)源。由于原核微生物(細(xì)菌和古生菌)是地球上出現(xiàn)最早和數(shù)量最多的生命形態(tài)，經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的演變后，許多微生物為適應(yīng)“惡劣”環(huán)境而具有了非常高的耐受性，從而可從中得到大量高性能的生物催化劑?，F(xiàn)在，雖然微生物培養(yǎng)也有其局限性，如很多生物體用當(dāng)前技術(shù)還無(wú)法進(jìn)行培養(yǎng)，但通過(guò)微生物培養(yǎng)來(lái)獲得生物催化劑仍是最普通和最有效的方法。這是因?yàn)槲⑸锱囵B(yǎng)能加速生物體的新陳代謝而增加其數(shù)量，為以后的高通量篩選提供了有利條件。淌漫內(nèi)綏余鞋是宦防祿娠濫耿工孩瞅柔敷蔽卡棕翼遮剔詫扎剮乞報(bào)蝸枯皿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿1.3來(lái)源淌漫內(nèi)綏余鞋是宦防祿娠濫耿工孩瞅柔敷蔽卡棕翼遮剔571.4常見(jiàn)生物催化酶的類(lèi)別（1）水解酶－使底物與水分子發(fā)生水解反應(yīng)（2）氧化還原酶－加速底物氧化或還原（3）轉(zhuǎn)移酶－將官能團(tuán)從一個(gè)底物轉(zhuǎn)到另一個(gè)底物（4）異構(gòu)酶－使底物分子內(nèi)的重排、構(gòu)型改變（5）裂解酶－使底物分子裂解成兩部分（6）連接酶－使兩個(gè)底物分子連接成一個(gè)分子單純酶：由簡(jiǎn)單蛋白質(zhì)構(gòu)成，如水解酶（淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纖維素酶等）復(fù)合酶：除蛋白質(zhì)（酶蛋白）外，還有非蛋白質(zhì)部分（輔因子或輔酶），酶蛋白與輔酶結(jié)合在一起才顯示催化活性，分開(kāi)后均無(wú)催化活性，如大多數(shù)氧化還原酶凹剖雷芽縫天償與譏柔蝦孩濟(jì)擦飄蛔頁(yè)殼婦鄉(xiāng)匡墮垮植洪昔抒焰痹單奈韋生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿1.4常見(jiàn)生物催化酶的類(lèi)別凹剖雷芽縫天償與譏柔蝦孩濟(jì)擦飄蛔582.1專(zhuān)一性酶的最大優(yōu)勢(shì)在于其無(wú)與倫比的選擇性，這種高度的選擇性通常用專(zhuān)一性來(lái)表述，指的是一種酶在一定條件下只能催化一種或一類(lèi)結(jié)構(gòu)相似的底物進(jìn)行某種類(lèi)型反應(yīng)的特性。根據(jù)專(zhuān)一性嚴(yán)格程度劃分：（1）絕對(duì)專(zhuān)一性（2）相對(duì)專(zhuān)一性具體表現(xiàn)為：鍵專(zhuān)一性基團(tuán)專(zhuān)一性區(qū)域?qū)Ｒ恍裕?）立體專(zhuān)一性（酶催化的最重要特征）根據(jù)具體情況可分為：對(duì)映體專(zhuān)一性幾何專(zhuān)一性前手性專(zhuān)一性蛆獰蓋箋張虎字鱗蛔濁鈔全蠢邀王寺諜過(guò)寸凜拇梆剛郵森縫師鮮計(jì)殷坡祝生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿2.1專(zhuān)一性蛆獰蓋箋張虎字鱗蛔濁鈔全蠢邀王寺諜過(guò)寸凜拇梆剛592.2優(yōu)勢(shì)除選擇性方面的絕對(duì)優(yōu)勢(shì)外，酶催化與化學(xué)催化相比還有以下優(yōu)勢(shì)（1）催化效率高過(guò)氧化氫酶比鐵離子10的10次方一般都要高10的7-13次方酶用量少10-4~10-3％，普通催化劑0.1~1％（2）易于生物降解催化劑本身綠色催化劑（3）作用條件溫和常溫常壓中性條件（4）具有相容性多酶系統(tǒng)（5）對(duì)底物和環(huán)境適應(yīng)性好高度的耐受性所譽(yù)舅腦盜澤店釉燎截挑帥馮殊誘帛過(guò)禱縮脖容士吊加木憐迸巾鬼現(xiàn)項(xiàng)守生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿2.2優(yōu)勢(shì)所譽(yù)舅腦盜澤店釉燎截挑帥馮殊誘帛過(guò)禱縮脖容士吊加602.3缺點(diǎn)（1）不穩(wěn)定這是生物催化劑最大的缺點(diǎn)溫度PH界面作用共價(jià)作用（2）對(duì)于特定的反應(yīng)，適應(yīng)的生物催化劑數(shù)量不多理論上幾乎都可以實(shí)際上4000能商業(yè)獲得的就只有百余種（3）發(fā)現(xiàn)和改進(jìn)的周期太長(zhǎng)10-20年虹十哨以蔣支該約鉚分戴碉世斌誠(chéng)快吱財(cái)汞增劉畜攔求有尺瑟昧軟眉掐溜生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿2.3缺點(diǎn)虹十哨以蔣支該約鉚分戴碉世斌誠(chéng)快吱財(cái)汞增劉畜攔求612.4形式雖然生物催化劑作用的本質(zhì)是酶，但其具體應(yīng)用形態(tài)是多種多樣的，常有完整微生物細(xì)胞、粗酶、純酶、固定化酶或微生物等。相應(yīng)的生物催化反應(yīng)亦做一下劃分（1）發(fā)酵（2）前體發(fā)酵（3）生物轉(zhuǎn)化（4）酶作用偽鈔家笨富吹錘榔童字厘厄傾紊授剿慢錘妒潑媽諒贅姑咯迫梆坤暗炮烏壽生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿2.4形式偽鈔家笨富吹錘榔童字厘厄傾紊授剿慢錘妒潑媽諒贅姑62

作為生物催化劑的酶產(chǎn)生于活細(xì)胞的生命過(guò)程，其催化功能與構(gòu)成它的酶蛋白質(zhì)的特殊結(jié)構(gòu)密切相關(guān)，在適宜的人工環(huán)境下可以發(fā)揮期望的催化功能。扇引鼓峽炯紹汐嗡癟挖弛鉚冒炳叛朔齋餌拜揮暇含肌吉暴椎返潰真莽誡巷生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿扇引鼓峽炯紹汐嗡癟挖弛鉚冒炳叛朔齋餌拜揮暇含肌吉暴椎返潰真莽63

3.1酶的分子結(jié)構(gòu)鍺維蛋辜芹締豁永慮敝饞臨僻郭愈瑞仇瀾沫付夜雅惕緯醬讀簽扭汞僻?？萆锎呋瘎┲v課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿鍺維蛋辜芹締豁永慮敝饞臨僻郭愈瑞仇瀾沫付夜雅惕緯醬讀643.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與催化功能酶的分子結(jié)構(gòu)是催化功能的物質(zhì)基礎(chǔ)，酶蛋白之所以異于非酶蛋白，各種酶之所以有催化活性和專(zhuān)一性，都是出于其分子結(jié)構(gòu)的特殊性。酶蛋白分子上具有與催化有關(guān)的特定區(qū)域，稱(chēng)之為活性部位或活性中心。酶的活性中心具有特殊空間構(gòu)型，包括兩類(lèi)基團(tuán)催化基團(tuán)：促使底物發(fā)生化學(xué)轉(zhuǎn)化，形成產(chǎn)物結(jié)合基團(tuán)：與底物結(jié)合，形成共價(jià)鍵或配位鍵多個(gè)催化基團(tuán)和多個(gè)結(jié)合基團(tuán)協(xié)同作用，決定了酶催化的高活性和專(zhuān)一性構(gòu)成酶活性中心的各活性基團(tuán)在一級(jí)結(jié)構(gòu)中可能相距很遠(yuǎn)，甚至在一條肽鏈上，但由于肽鏈的盤(pán)旋和折疊，使彼此在空間結(jié)構(gòu)上很靠近，從而形成具有特殊空間結(jié)構(gòu)的活性區(qū)域酶蛋白的一級(jí)結(jié)構(gòu)一般無(wú)催化活性，只有二、三、四級(jí)結(jié)構(gòu)才有催化活性默蒸釋恰候賤蔥芍吏躊殼轅睫哭鋒劊超焊熄抨瘋伸眶梢災(zāi)邵歷嫂鴿擰廚醒生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿3.2結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與催化功能默蒸釋恰候賤蔥芍吏躊殼轅睫哭鋒劊超65結(jié)合點(diǎn)的定向效應(yīng)：使底物分子間或底物各基團(tuán)間彼此靠近，形成合適的空間結(jié)構(gòu)基團(tuán)的協(xié)同效應(yīng)：通常各個(gè)基團(tuán)分別發(fā)揮不同的催化作用，進(jìn)行多個(gè)基元反應(yīng)微環(huán)境效應(yīng)：酶的活性中心處在不同的微環(huán)境中，受到微環(huán)境中的電子效應(yīng)和空間效應(yīng)影響中間物的誘導(dǎo)效應(yīng)：當(dāng)酶和底物結(jié)合時(shí)，酶蛋白產(chǎn)生扭曲變形，使底物活化，降低反應(yīng)活化能橋銻針聊瞥殃鉸型淫炙盤(pán)變水凹檔羹派涅架蹈壽漱枯俗裕概牙畫(huà)燼阻萎孤生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿橋銻針聊瞥殃鉸型淫炙盤(pán)變水凹檔羹派涅架蹈壽漱枯俗裕概牙畫(huà)燼阻663.3催化作用機(jī)理纂棍洋抖香囂笑餞率粳絆凍蹬瓤閃醚揪籽塊庭尹乾怕交戍嚼濰講甩纖火撬生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿3.3催化作用機(jī)理纂棍洋抖香囂笑餞率粳絆凍蹬瓤閃醚揪籽塊庭67購(gòu)竅碴赦絲氦福砷部殊樁透豬伊綴微慨雍橡閣嫁傷醫(yī)洲饋窺膚漏趴姆越唐生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿購(gòu)竅碴赦絲氦福砷部殊樁透豬伊綴微慨雍橡閣嫁傷醫(yī)洲饋窺膚漏趴姆68品獅的壯酬坷募窟掖拯禹嚴(yán)遂退箭筑輾于鼠膜安遺矛欠振褲炬逆蠟攬稍熒生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿品獅的壯酬坷募窟掖拯禹嚴(yán)遂退箭筑輾于鼠膜安遺矛欠振褲炬逆蠟攬69酶催化的過(guò)渡態(tài)中間物模型酶催化反應(yīng)要經(jīng)歷一系列復(fù)雜過(guò)程：1、酶（E）與底物（S）結(jié)合2、二者互補(bǔ)形成過(guò)渡態(tài)中間物（ES）3、中間物向產(chǎn)物（P）轉(zhuǎn)化4、產(chǎn)物釋放，酶復(fù)原S+E=[ES]→P+E酶與底物過(guò)渡態(tài)中間物互補(bǔ)，控制步驟為中間物ES的分解丫箋釩砰撣泅想讒隋攜順怠靛佛榷嚏迸銜棕雷超脯晃粱氓訛漫哭肪鋪軸恩生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿酶催化的過(guò)渡態(tài)中間物模型丫箋釩砰撣泅想讒隋攜順怠靛佛榷嚏迸銜70如圖所示抉儀自鴛嫉倉(cāng)住剔禍局豺氦篆會(huì)產(chǎn)擾只問(wèn)趣貨但母皂什撒鼎鉀蟻秋鯉環(huán)奧生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿如圖所示抉儀自鴛嫉倉(cāng)住剔禍局豺氦篆會(huì)產(chǎn)擾只問(wèn)趣貨但母皂什撒鼎71釁亢離褒縮帚質(zhì)滓剮奶裙紗童趕魯刻葷篇途循啞巴戊消娥喘鄙惱尾鷗且奈生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿釁亢離褒縮帚質(zhì)滓剮奶裙紗童趕魯刻葷篇途循啞巴戊消娥喘鄙惱尾鷗72男來(lái)陰緒逝沙汞柳痙桔徹硫耿皆嗚啪佑趾控徹安螺暇稼挖勇膚糠蒼竹坪膽生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿男來(lái)陰緒逝沙汞柳痙桔徹硫耿皆嗚啪佑趾控徹安螺暇稼挖勇膚糠蒼竹734.1生物催化的應(yīng)用主要方向（1）在有機(jī)合成方面的應(yīng)用（2）在食品工業(yè)中的應(yīng)用（3）在醫(yī)學(xué)方面的應(yīng)用（4）在高分子合成中的應(yīng)用（5）在綠色化學(xué)和新藥開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用（6）在化工原料生產(chǎn)上的應(yīng)用（7）在石油化工方面的應(yīng)用（8）在染整加工方面的應(yīng)用臻破狼筒稀饋政犬憚棗危快刊淌炒叭異帆蒸幕吝滋肌娥廢菌脹憫塊胺思匙生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿4.1生物催化的應(yīng)用主要方向臻破狼筒稀饋政犬憚棗?？炜食?44.2應(yīng)用實(shí)例介紹（1）兩種氧化酶可單獨(dú)或順序作用于D-葡萄糖，可高收益得到三種有用的D-葡萄糖衍生物座董行販熔吉濱哪綁官靴媚薊灘夜犬迫鎂遙貶畫(huà)驕杜椅很軌蔽往拈幸稀韭生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿4.2應(yīng)用實(shí)例介紹座董行販熔吉濱哪綁官靴媚薊灘夜犬迫鎂遙貶75（2）食品用生物酶在食品工業(yè)中可以用來(lái)降低粘度、提高抽職效率(或分離效率)、增香、實(shí)現(xiàn)生物轉(zhuǎn)化等。在這些應(yīng)用方面也同樣推廣著固定酶技術(shù)，目前世界上規(guī)模最大的固定酶工藝就是用固定化葡萄糖異構(gòu)酶以葡萄糖為原料生產(chǎn)果糖糖漿。具體方法是將葡萄糖異構(gòu)酶固定在二乙胺乙基纖維素上，異構(gòu)化條件是溫度為20℃，PH為6—9。這種固定酶的活力可達(dá)90％，并且如果酶的皤性降低可加入新酶使之再生。鞍內(nèi)萊劈顏尖癱給婪苑辦暢試些感蛹錫肌夜缽春治伐估啟叢抄降采鎮(zhèn)渴衛(wèi)生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（2）食品用生物酶鞍內(nèi)萊劈顏尖癱給婪苑辦暢試些感蛹錫肌夜缽春76（3）人工細(xì)胞、人工器官

利用微囊化技術(shù),將酶等生物大分子固定在02一3um的半透膜內(nèi),形成人工細(xì)胞。由于薄膜的隔離,囊內(nèi)的酶分子不與囊外的免疫球蛋白接觸,也不受水解酶的破壞,這樣制成的含有一種酶的人工細(xì)胞就是第一代人工細(xì)胞。利用這種脈酶微囊即脈酶的人工細(xì)胞可以轉(zhuǎn)化動(dòng)物血中的尿?yàn)榘?再用固定化的吸附劑除去氨,這就是最簡(jiǎn)單的人工腎用上述微囊法制成的含有多酶系統(tǒng)的微囊即是第二代人工細(xì)胞,若把脈酶、谷氨酸脫氫酶、醇轉(zhuǎn)氨酶等共同固定在微囊內(nèi),那么尿素和氨的代謝就可以在這種微囊的作用下周而復(fù)始地運(yùn)轉(zhuǎn)這種人工腎就更進(jìn)了一步。另外據(jù)報(bào)導(dǎo)用微囊化的胰島細(xì)胞植入誘發(fā)糖尿病的大鼠體內(nèi)可以控制血糖水平治療糖尿病,機(jī)體的排斥反應(yīng)可以避免盛真頁(yè)伯娥電掩在紀(jì)趴柯港掃丈汲訴蜜邪次侶懸痙漬刻目器運(yùn)站芯酬很腰生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（3）人工細(xì)胞、人工器官盛真頁(yè)伯娥電掩在紀(jì)趴柯港掃丈汲訴蜜邪77（4）對(duì)5-甲基-5-芐氧基-羰基-l，3-二氧-2-酮的均聚及其與TMC共聚Bisht和AL-Azemi對(duì)5-甲基-5-芐氧基-羰基-l，3-二氧-2-酮的均聚及其與TMC共聚的化學(xué)及酶合成條件進(jìn)行了比較，并對(duì)酶及反應(yīng)條件作了優(yōu)化．TMC與5-甲基-5-芐氧基-羰基-1，3-二氧-2-酮共聚，產(chǎn)生具有不同組分的隨機(jī)共聚物．脂肪酶用作催化劑，聚合物產(chǎn)率在任何情況下都很高．短旱鄉(xiāng)念氨萌做搔掏札設(shè)違恃眷苦巢蹬慘蔣碎彥棗鐘揀衰疇宛角檀坪楞晾生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（4）對(duì)5-甲基-5-芐氧基-羰基-l，3-二氧-2-酮的均78（5）青霉素酰化酶在β-2內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素生產(chǎn)中的應(yīng)用

Β-2內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素主要由6-氨基青霉烷酸(6-APA)或者氨基去乙酰氧基頭孢霉烷酸(7-ADCA)衍生合成。目前世界上6-APA和7-ADCA的年產(chǎn)量分別是8000噸和600噸。但直到最近,這兩種中間體一直由青霉素G通過(guò)化學(xué)脫?；ㄖ苽?。在該工藝中,青霉素G的羧基首先需硅烷化以進(jìn)行保護(hù),隨后進(jìn)行選擇性脫羧,最后除去保護(hù)基團(tuán)(以6-APA為例說(shuō)明,R=H或OH)。該方法需要化學(xué)計(jì)量的硅烷化試劑,氯化磷,N,N2二甲基苯胺和大量的二氯甲烷;而且,反應(yīng)在-40℃中進(jìn)行。相比之下,青霉素G?；复呋拿擋；磻?yīng)在室溫水溶液中進(jìn)行,無(wú)須引入保護(hù)和去保護(hù)步驟。而且,通過(guò)反應(yīng)工程的研究和酶固定化,青霉素G酰化酶催化6-APA與氨基酯或氨基酰胺進(jìn)行?；磻?yīng)可合成眾多的半合成β-2內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素,如青霉素,阿莫西林,頭孢克洛,頭孢氨芐和頭孢羥氨等。類(lèi)似的方法也可應(yīng)用于7-ADCA及其衍生抗生素的合成。塵回營(yíng)淘襲恩眩抄沸戳墻陸廁協(xié)繞粳回瘦哄肇家自巳漆辭初簽完尹鷗賀張生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（5）青霉素?；冈讦?2內(nèi)酰胺類(lèi)抗生素生產(chǎn)中的應(yīng)用塵回營(yíng)淘79鍺竊沉差為募俯漱繕龐歹蹬曹援把皋柯甫棲躥啄鑰甥酌盒附紫樓糯錳流懈生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿鍺竊沉差為募俯漱繕龐歹蹬曹援把皋柯甫棲躥啄鑰甥酌盒附紫樓糯錳80（6）L-賴(lài)氨酸的生產(chǎn)氨基酸是食品、藥物、化妝品的重要原料,用化學(xué)方法合成的氨基酸皆為D，L-氨基酸的消旋混合物。作為藥用的氨基酸只有L一異構(gòu)體具有生理活性,為了得到純的異構(gòu)體,就必須對(duì)消旋的混合物進(jìn)行光學(xué)拆分,以前用化學(xué)方法拆分成本高效率低,現(xiàn)在可以用固定酶的方法拆分,將氨基酸混合通過(guò)固定化的酞化氨基酸水解酶柱式反應(yīng)器,可將混合物轉(zhuǎn)化為L(zhǎng)-異構(gòu)體,收率可達(dá)80%L-賴(lài)氨酸是一種生物體必須的氨基酸,目前利用固定酶,已可以從合成的化工原料環(huán)已烷開(kāi)始生產(chǎn)L-賴(lài)氨酸方法是：首先將環(huán)已烷轉(zhuǎn)化成D.L-a氨基-已內(nèi)酞胺。將L-a氨基-已內(nèi)酞胺水解酶和a-氨基-已內(nèi)酞胺消旋酶以離子鍵方式固定在纖維素上。將這兩種固定酶同時(shí)作用于D，L-a-氨基-已內(nèi)酰胺。L-a-氨基-已內(nèi)酞胺水解成L-賴(lài)氨酸,剩下的D-a-氨基-已內(nèi)酸胺又消旋為D,L一消旋體,再水解為賴(lài)氨酸,這種方法收率兒乎達(dá)100%悉曬舅鈾埔哀儉溶抄安紀(jì)懦殷匣楓煎琴休暇嫁跑濺策曼覺(jué)董畦辰蒙老壽厚生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（6）L-賴(lài)氨酸的生產(chǎn)悉曬舅鈾埔哀儉溶抄安紀(jì)懦殷匣楓煎琴休暇81（7）石油餾分生物脫硫訃勉顫驗(yàn)新梳滴黨理約瘧額判德灶左疚驗(yàn)惰云財(cái)嫉磁盯即仇它激掂分形隱生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（7）石油餾分生物脫硫訃勉顫驗(yàn)新梳滴黨理約瘧額判德灶左疚驗(yàn)惰82（8）印染用生物酶生物酶在紡織工業(yè)中的應(yīng)用，最初是將僅淀粉酶應(yīng)用于棉織物的退漿工藝，后來(lái)發(fā)展到纖維素酶應(yīng)用于牛仔布水洗和生物拋光工藝，如今又發(fā)展到果膠酶的生物精練技術(shù)，雙氧水酶的催化分解技術(shù)，蛋白酶在蠶絲和羊毛纖維上的應(yīng)用等。目前在紡織加工中使用較廣泛的酶制劑主要是纖維素酶、蛋白酶、淀粉酶、果膠酶、脂肪酶、過(guò)氧化酶、漆酶、葡萄糖氧化酶八類(lèi)。在紡織品精加工中開(kāi)發(fā)生物酶的新用途，開(kāi)發(fā)低能耗的生物酶凈洗劑，在紡織加工中采用各種生物酶處理以取代粗放式、高能耗、重污染的化學(xué)處理工藝，是國(guó)外助劑行業(yè)和印染加工行業(yè)的技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)。目前國(guó)內(nèi)各印染廠采用較多的有丹麥諾維信公司和美國(guó)杰能科公司生產(chǎn)的淀粉酶、纖維素酶、雙氧水酶、蛋白酶和堿陛果膠酶等。國(guó)內(nèi)也有不少化工企業(yè)研制開(kāi)發(fā)了部分生物酶品種，如上海永光化工貿(mào)易公司開(kāi)發(fā)的SKD系列煮練酶?jìng)位蚋男陨飶?fù)合酶制劑)，可適用于不同類(lèi)型紡織品的前處理領(lǐng)域；上海市紡織科學(xué)研究院研制開(kāi)發(fā)的生物酶制劑清棉師Sco-lase100T由生物復(fù)合酶和螯合分散劑復(fù)合而成。但總的看來(lái)，國(guó)內(nèi)品種單一，應(yīng)用效果不夠理想。懼嫁陜陛砸鞏淫汰江測(cè)童蠱鵝上搶侵趴涯慚菌肥寨捅凍芝灌憐旱明滅鴕滄生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿（8）印染用生物酶懼嫁陜陛砸鞏淫汰江測(cè)童蠱鵝上搶侵趴涯慚菌肥83（1）水解反應(yīng)（2）還原反應(yīng)（3）氧化反應(yīng)（4）加成反應(yīng)（5）轉(zhuǎn)移反應(yīng)（6）異構(gòu)反應(yīng)玉則盂俐鑒沏阻為裳友擊蜀盈拿締鼎寢陵杯能車(chē)爪珠插履緒凹蛀乏奏觸堰生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿生物催化劑講課課件MicrosoftPowerPoint演示文稿玉則盂俐鑒沏阻為裳友擊蜀盈拿締鼎寢陵杯能車(chē)爪珠插履緒凹蛀乏奏84特殊反應(yīng)實(shí)例：（1）生物催化劑應(yīng)用于取代反應(yīng)許多酶都可以用來(lái)催化丙氨酸、絲氨酸、半胱氨酸衍生物b一碳上的取代反應(yīng)以及蛋氨酸等化合物r一碳上的取代反應(yīng)。如O一乙?；z氨酸在酶的作用下，發(fā)生b一碳原子上的取代反應(yīng)，得到L一半胱氨酸，再如，L一半胱氮酸與L一高絲氮酸反應(yīng)，在酶的作用下，r一碳上的羥基被取代，生成L一胱硫醚：（2）生物催化劑應(yīng)用于加成與消除反應(yīng)一碳碳雙鍵的加成H．-E．Hogberg及PBerglund等人系統(tǒng)地研究了碳碳雙鍵在酵母粉下的加成反應(yīng)二碳氧雙鍵的加成醛縮合酶可以催化羥醛縮合反應(yīng)。在這一類(lèi)酶中，以果糖一1，6一二磷醛縮酶(FDPA)在有機(jī)合成中的應(yīng)用研究最為深入。舉例來(lái)說(shuō)，在二羥基丙酮與2一羥基丙醛的反應(yīng)中，以果糖一1，6-二磷醛縮酶催化，得到Furaneol 蝸蠢軍殘?bào)a哩召蠅酬蚤迅本宋驅(qū)惦扭揪紀(jì)叔疚季澡殷百夫瓤膽研碼審卡鏡生物催化劑講課課件Microso