生物催化技术考试总结.ppt

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1、第一章绪论工业生物技术定义：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.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.工业生物技术是生物技术的重要组成部分第一章绪论工业生物技术发展空间提升传统产业生物能源环境生物技术生物材料第一章绪论生物催化（Biocatalysis)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。生物转化（Biotransformation)氧化-还原酶催化氧化-还原反应。主要包括脱氢酶(dehydrogenase

2、)和氧化酶(Oxidase)。如乳酸(Lactate)脱氢酶催化乳酸的脱氢反应。(1)氧化还原酶Oxidoreductase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。(2)转移酶Transferase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：(3)水解酶hydrolase裂合酶催化从底物分子中移去一个基团或原子形成双键的反应及其逆反应。主要包括醛缩酶、水化酶及脱氨酶等。例如，延胡索酸裂合

3、酶催化的反应。(4)裂合酶Lyase异构酶催化各种同分异构体的相互转化，即底物分子内基团或原子的重排过程。例如，6-磷酸葡萄糖异构酶催化的反应。(5)异构酶Isomerase合成酶，又称为连接酶，能够催化C-C、C-O、C-N以及C-S键的形成反应。这类反应必须与ATP分解反应相互偶联。A+B+ATP+H-O-H===AB+ADP+Pi例如，丙酮酸羧化酶催化的反应。丙酮酸+CO2草酰乙酸(6)合成酶LigaseorSynthetase(四)活性部位和必需基团必需基团：这些基团若经化学修饰使其改变，则酶的活性丧失。活性部位：酶分子

4、中直接与底物结合，并和酶催化作用直接有关的部位。必需基团活性部位维持酶的空间结构结合基团催化基团专一性催化性质酶作用的专一性结构专一性立体异构专一性族（基团）专一性绝对专一性(五)酶作用的专一性族专一性：可作用于一类或一些结构很相似的底物。绝对专一性：只能作用于某一底物。专一性酶的专一性是指在一定的条件下，一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型反应的特性。1．绝对专一：只催化一种底物进行快速反应，甚至是立体专一性2相对专一性：一种酶能够催化一类结构相似的底物进行某种相同类型的反应，这种专一性称为相对专一性。基团专一和键专一

5、酶的催化作用受到底物浓度、酶浓度、温度、pH值、激活剂浓度、抑制剂浓度等诸多因素的影响。在酶的应用过程中，必须控制好各种环境条件，以充分发挥酶的催化功能。(六)影响酶催化的各种因素底物浓度的影响在底物浓度较低的情况下，酶催化反应速度与底物浓度成正比，反应速度随着底物浓度的增加而加快。当底物浓度达到一定的数值时，反应速度的上升不再与底物浓度成正比，而是逐步趋向平衡。[S]VVm酶浓度的影响在底物浓度足够高的条件下,酶催化反应速度与酶浓度成正比反应速度酶浓度温度的影响每一种酶的催化反应都有其适宜温度范围和最适温度。在最适温度条件下，酶的催

6、化反应速度达到最大。反应速度温度pH值的影响酶的催化作用与反应液的pH值有很大关系,每一种酶都有其各自的适宜pH值范围和最适pH值。反应速度pH抑制剂的影响酶的抑制剂：使酶的催化活性降低或者丧失的物质。抑制剂有可逆性抑制剂和不可逆抑制剂之分。不可逆抑制剂：与酶分子结合后，抑制剂难于除去，酶活性不能恢复。可逆性抑制剂：与酶的结合是可逆的，只要将抑制剂除去，酶活性即可恢复。根据可逆性抑制作用的机理不同，酶的可逆性抑制作用可以分为竞争性抑制、非竞争性抑制和反竞争性抑制三种。抑制剂的影响竞争性抑制：指抑制剂和底物竞争与酶分子结合而引起的抑制作

7、用。机制：竞争性抑制剂与酶作用底物的结构相似。它与酶分子结合以后，底物分子就不能与酶分子结合，从而对酶的催化起到抑制作用。例如，丙二酸是琥珀酸的结构类似物。丙二酸是琥珀酸脱氢酶的竞争性抑制剂。竞争性抑制的特点：是酶催化反应的最大反应速度Vm不变，而米氏常数Km增大。抑制剂的影响非竞争性抑制（noncompetitiveinhibition）：指抑制剂与底物分别与酶分子上的不同位点结合，而引起酶活性降低的抑制作用。机制：由于非竞争性抑制剂是与酶的活性中心以外的位点结合，所以，抑制剂的分子结构可能与底物分子的结构毫不相关。增加底物浓度也不

8、能使非竞争性抑制作用逆转。非竞争性抑制的特点：最大反应速度Vm减小，而米氏常数Km不变。抑制剂的影响反竞争性抑制(uncompetitiveinhibition)：在底物与酶分子结合生成中间复合物后，抑制剂再与中间复合物