生物催化
生物催化在化工中的应用与发展研究
生物催化在化工中的应用与发展研究在当今的化工领域，生物催化作为一项具有创新性和可持续性的技术，正逐渐展现出其巨大的潜力和广阔的应用前景。
生物催化利用生物体内的酶或微生物细胞作为催化剂，实现化学反应的高效、选择性转化，为解决传统化工方法带来的环境问题和能源消耗问题提供了全新的思路和解决方案。
一、生物催化的基本原理生物催化的核心在于酶的作用。
酶是生物体内产生的具有催化活性的蛋白质，它们能够在温和的条件下（如常温、常压和近中性 pH 值）加速化学反应的进行。
酶的催化作用具有高度的特异性和选择性，能够识别特定的底物分子，并将其转化为特定的产物。
这种特异性和选择性使得生物催化能够在复杂的化学体系中实现精准的反应控制，减少副反应的发生，提高反应的效率和产物的纯度。
此外，微生物细胞也可以作为生物催化剂。
微生物细胞内含有多种酶系，能够协同作用完成复杂的化学反应。
通过对微生物的培养和改造，可以使其适应特定的化学反应条件，实现目标产物的合成。
二、生物催化在化工中的应用1、制药领域在制药工业中，生物催化被广泛应用于药物合成。
例如，利用酶催化反应合成手性药物中间体，能够获得高光学纯度的产物，提高药物的疗效和安全性。
一些抗生素、激素和维生素的合成也借助了生物催化技术，降低了生产成本，提高了生产效率。
2、精细化工在精细化工领域，生物催化可用于生产香料、香精、化妆品等。
例如，利用脂肪酶催化酯交换反应制备具有特定香气的酯类化合物；通过氧化酶催化氧化反应合成具有抗氧化性能的化妆品成分。
3、农业化工生物催化在农业化工中也发挥着重要作用。
例如，利用微生物发酵生产生物农药，具有低毒、高效、环境友好等优点；通过酶催化反应合成植物生长调节剂，能够精准调控植物的生长发育。
4、环境保护在环境保护方面，生物催化可用于废水处理和污染物降解。
一些特定的酶和微生物能够分解有机污染物，将其转化为无害物质，降低环境污染。
三、生物催化的优势1、高效性生物催化剂具有极高的催化效率，能够在短时间内完成大量的化学反应，大大提高了生产效率。
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
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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
生物催化的原理和应用
生物催化的原理和应用生物催化是指利用酶或微生物等生物体对化合物进行催化反应的过程。
相比于传统化学催化，生物催化具有更高的催化效率、更加环保、选择性更好等优点，因此被广泛应用于化工、制药、食品等诸多领域。
一、生物催化的基本原理酶是一种生物大分子催化剂，由蛋白质和辅助因子组成，具有催化化学反应的能力。
酶分子可以与底物分子进行互相作用，形成酶底物复合物，通过反应之后又生成新的产物和酶分子，在整个反应过程中酶本身不参与反应，也不改变反应的平衡常数。
酶催化过程中需要满足的条件主要包括适宜的温度、pH值等环境因素以及适宜酶底物比例等物理、化学的因素。
二、生物催化的应用1. 食品工业酶在食品加工生产中具有广泛的应用，一些常见的应用包括：食用油的加工工艺中发酵的脱酸化酶；发酵面包、酸奶中的酵母等。
2. 医药工业生物催化在药物的合成、提取、纯化等方面也扮演着重要的角色。
医药生产中，亲水性、疏水性等物质的合成和转化，通过境界界面催化技术和基于酶催化技术结合的生物催化工艺进行。
3. 化工工业生物催化在化工生产、环保等方面也得到了广泛的应用。
优良的化学特性为使生物催化在过程在工业生产中具备优势，而在环境保护领域，在废水处理、废气治理等同时发挥了重要作用。
生物催化技术通过提高传统化学方法的效率，降低副产品生成率，并能显著降低化工行业的资源消耗与环境污染。
三、生物催化技术发展目前，生物催化技术已经发展了多达上千种不同的化学反应，该技术的应用领域和成果日趋多样化和复杂化。
随着人们对环保和可持续发展的越来越认识和要求，化工过程的优化成为未来生物催化技术发展的主要方向。
目前，在国际上，生物催化工艺作为一种环保、低能耗、高效的新兴技术，受到广泛关注和重视。
总之，生物催化技术在现代化工、制药等产业，具有更加环保、高效、低成本的特点，已经成为一种热门的研究方向。
希望通过不断的技术创新，生物催化技术可以更好地应用于我们的生活和工作中，为我们创造更加便捷、高效的工作环境和生活品质。
生物催化资料
生物催化
生物催化是一种利用生物体内酶类催化剂来促进化学反应进行的技术。
随着科
技的不断进步，生物催化在各个领域都展现出了巨大的潜力。
生物催化可以提高反应的速率和选择性，减少废物产生，降低能源消耗，从而在环境保护和可持续发展方面发挥着重要作用。
生物催化的基本原理是利用生物体内的酶类催化剂来降低化学反应所需的能量。
酶是一种生物催化剂，它可以在较温和的条件下促进特定的化学反应发生，加速反应速率，降低能量障碍。
生物催化在工业生产上具有广泛的应用，例如在生物柴油生产中，利用生物催化将植物油转化为生物柴油，不仅提高了反应速率，还减少了能量消耗和废物产生。
生物催化还被广泛运用于药物合成、食品加工、环境保护等领域。
在药物合成中，生物催化可以提高产物的纯度和产率，降低生产成本，减少有害副产物的生成。
在食品加工中，生物催化可以提高食品的口感和营养价值，延长食品的保质期，减少食品加工过程中的化学添加剂使用。
同时，生物催化对环境的影响也较小。
由于生物催化的反应条件较温和，不需
要高温高压等条件，因此可以减少能源消耗和废物排放，降低环境污染。
生物催化还可以利用可再生资源作为原料，降低对化石能源的依赖，有利于可持续发展。
总的来说，生物催化作为一种高效、环保的化学反应促进技术，具有广阔的应
用前景。
随着科技的不断发展，相信生物催化技术将在未来发挥更加重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
生物催化反应
生物催化反应生物催化反应是一种利用酶作为催化剂来加速生化反应速率的过程。
酶是生物体内重要的催化剂，能够在相对温和的条件下促进化学反应的进行。
本文将介绍生物催化反应的原理、应用以及未来发展方向。
一、生物催化反应的原理生物催化反应的原理基于酶的特性。
酶是生物体内的蛋白质催化剂，具有高度的特异性和效率，能够在生物体内调控和加速化学反应的速率。
酶分子结构具有活性位点，能够与底物结合，并在底物之间形成特定的键和键解离，从而使反应过程更为迅速和高效。
生物催化反应是由酶催化的，相较于非生物催化反应，具有以下几个优势：1. 温和的反应条件：生物催化反应在相对温和的条件下进行，不需要高温和强酸碱等条件，可以保护反应物和产物的活性，提高化学反应的选择性。
2. 高效率和高特异性：酶催化的生物反应具有高水平的催化效率和特异性，可以加速反应速率，同时避免对其他反应物的干扰，从而提高反应的纯度和产率。
3. 可逆性和重复使用性：酶具有可逆性和重复使用性，可以在反应结束后再次进行催化反应，提高催化剂的利用率，减少资源的浪费。
二、生物催化反应的应用生物催化反应在生物工程、医药、食品工业等领域有着广泛的应用。
1. 生物工程：生物催化反应在生物工程领域中被广泛应用于生产生物质和制造化学品。
通过酶的催化作用，可以提高化学反应的效率和产率，减少废物的产生，实现绿色环保的化工过程。
2. 医药领域：生物催化反应在药物合成和新药研发中发挥着重要作用。
利用酶的催化作用，可以合成具有特定结构和活性的药物分子，提高药物的纯度和治疗效果，同时减少药物副作用。
3. 食品工业：生物催化反应在食品工业中常被用于提高食品的品质和保鲜性。
例如，利用酶的催化作用可以降解食品中的有害物质、改善食品的味觉和口感，延长食品的保鲜期。
三、生物催化反应的未来发展随着生物技术和工程学的不断发展，生物催化反应在未来将拥有更广阔的应用前景。
1. 高效的酶催化剂：研究人员正在探索和开发更高效、更稳定的酶催化剂，以提高反应的速率和选择性。
生物催化名词解释
生物催化名词解释生物催化是一个化学过程。
从一些无机或有机的化学物质与酶结合起，这些化学物质即发生了变化。
酶催化生物反应并不改变反应物和产物的化学性质。
下列反应中，如果没有催化剂参加，反应按其速率平衡后所得到的化学方程式是：二氧化碳+水－－－－＋o2(g)＋H2O＝=======三碳化合物＋氧气－－－－＋O2(g)那么，由于酶的作用而促使以上反应的加快，是否一定使其速率加快呢?换言之，如果以上化学反应中没有酶，将会出现怎样的情况呢?设想一下，没有酶促进上述反应的进行，那么此反应只能缓慢进行，因为反应的反应速率常数k＝k1／ n(n 为催化剂)，上式表明K和n成正比，这是一个特殊情况，对于绝大多数的反应则不成立，在所有的反应中，其速率常数的值与催化剂的浓度无关，因此在绝大多数情况下，酶促进反应的进行速率可以简单地写成：速率＝k×n(k1为反应速率常数)，上式中1k为一定条件下的特定常数，实际上它是酶促进反应速率的决定因素。
如果反应的速率常数K已知，则可通过酶的反应速率来确定该酶的最适浓度。
如果不考虑酶的浓度，则还要求确定一种酶的最适浓度。
氨基酸进入酶系统的途径，一般都需要一个载体蛋白，一般以小分子葡萄糖或甘油为载体，这种能与底物共价结合形成一种复合物，并带有一个供氨基酸进入的通道。
所谓共价结合，就是指整个过程中载体蛋白与底物或氨基酸分子一样均可以被解离成自由状态。
载体蛋白带有可溶性的或不溶性的多糖链，它们彼此相互作用，就可以构成通道。
当带有多个通道的载体蛋白吸附于酶上时，就会提供通道，可以引导多个氨基酸同时进入一个酶反应器，从而加快反应速率。
关于生物催化剂、辅助因子的概念，可以参见“物理化学”、“化学”等教材中的有关内容。
目前生物催化剂主要指能降低反应活化能的物质。
常见的生物催化剂有酶类、非酶生物催化剂等，其中尤以酶类催化剂在工业上的应用最广泛。
酶是一种特殊的蛋白质，它的化学本质是具有生物催化作用的蛋白质。
生物催化工程复习
什么是生物催化？生物催化是指利用酶或有机体（细胞、细胞器等）作为催化剂实现化学转化的过程，又称生物转化。
生物催化系统主要由底物/产物、反应介质、生物催化剂三个基本的要素构成。
生物催化的优点：催化效率高、专一性强、反应条件温和、对环境友好。
缺点：生物催化剂在反应介质中往往不稳定、可用于工业化应用的生物催化剂太少、开发周期长什么是生物催化剂？生物催化剂是生物反应过程中起催化作用的游离细胞、游离酶、固定化细胞或固定化酶的总称。
产酶微生物的基本要求常规生物催化剂发现发现的一般过程包括以下几个步骤：设计反应的过程，选择合适的酶或产酶微生物，建立方便、有效的分析方法。
一般产酶微生物的筛选原则包括：①能够通过发酵在相对较短的时间内高产目标酶；②微生物应该尽可能地利用便宜和方便的原料生产酶；③微生物所产生的酶最好有比较高的专一性，没有或很少有产生副产物的杂酶；④所用微生物应该是不产生有害物质的非致病性的安全微生物；⑤微生物的遗传稳定性应该较高，这样才能重复稳定地获取微生物酶。
从自然界分离与筛选产酶微生物菌种一般按采样、富集、分离和初复筛等几个步骤进行。
什么是酶分子修饰通过各种方法使酶分子的结构发生某些改变，从而改变酶的某些特性和功能的技术过程称为酶分子修饰。
酶分子修饰的方法大分子物质结合修饰（共价和非共价）；主链修饰（肽链有限水解修饰）；侧链基团化学修饰；金属离子置换修饰；氨基酸替换修饰；定点突变酶分子修饰的原理•1、（如何提高酶的稳定性）修饰剂分子存在多个反应基团，可与酶形成多点交联。
使酶的天然构象产生“刚性”结构。
从而增强酶天然构象的稳定性与耐热性。
大分子修饰剂本身是多聚电荷体，能在酶分子表面形成“缓冲外壳”，抵御外界环境的极性变化，维持酶活性部位微环境相对稳定。
•2、（如何保护酶的活性部位）大分子修饰剂与酶结合后，产生的空间障碍或静电斥力阻挡抑制剂，“遮盖”了酶的活性部位。
从而保护酶活性部位并起到低抗抑制剂和抗蛋白水解酶的作用。
化学中的生物催化反应及其应用
化学中的生物催化反应及其应用化学反应是物质之间的相互作用，其中催化反应是加速反应速率的一种方法。
生物催化反应在生物学、工业及医学等领域中有很多应用。
本文将介绍生物催化反应的定义及其应用。
什么是生物催化反应生物催化反应指的是由生物催化剂催化的化学反应。
生物催化剂是一种生物化学反应的催化剂，通常是由酶组成的蛋白质。
这些蛋白质通过与底物相互作用来降低活化能，从而提高反应速率。
常见的生物催化反应包括酶催化反应和酶促反应。
酶催化反应是指通过酶催化器将物质相互作用，形成稳定化的转化产物。
而酶促反应是一种将底物置于酶介导的复杂底物环境下触发的反应。
这些反应可以在生物体中发生，也可以在工业过程中的反应中使用。
生物催化反应的应用生物催化反应在许多领域中有着广泛的应用。
这些应用包括了生物学，工业，医学等领域。
1. 生物学领域生物催化反应在生物学中有着重要的应用。
它是生物体中许多代谢途径中的关键组成部分，从而使糖和脂类等物质在生物体内变成能量。
此外，酶催化还可以改变其衍生品、酸碱平衡和细胞膜通透性等。
2. 工业应用生物催化反应在工业上也具有重要的应用。
酶催化剂可以用于生产化学品、干酪、啤酒等食品及饮料，以及药物和医疗器具。
此外，酶催化剂还可用于染料、香精、香料、化妆品、皮革等行业中。
另外，酶催化剂还可用于生物质资源的转化和绿色化学反应。
3. 医学领域酶催化剂在医学应用上也有很大的发展潜力。
酶催化剂可以用于医药生产中，其中最广泛应用的是蛋白酶。
蛋白酶具有消化作用和抗炎作用，对于肿瘤和炎症等疾病有显著的治疗作用。
此外，酶催化剂还可以用于生物分离，高效纯化和单一异构体的制备等方面。
结论生物催化反应的应用非常广泛，它对于我们的工业生产、医药治疗、食品加工、环保等方代表着着极大的意义和价值。
目前，生物催化反应也在不断地实现突破和发展。
我们期待着使用新的生物催化反应及相关技术实现更加高效、安全、环保和经济的生产过程，为我们的生活带来实际利益。
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编号的第二个数字
表示在类以下的大组.
• 氧化还原酶：表示氧化反应供体基团 的类型； • 转移酶：表示被转移基团的性质； • 水解酶：表示被水解键的类型； • 裂解酶：表示被裂解键的类型； • 异构酶：表示异构作用的类型； • 连接酶：表示生成键的类型.
编号的第三和第四个数字
• 编号的第三个数字：表示大组下面的 小组，各个数字在不同类别，不同大 组中都有不同的含义； • 编号的第四个数字：是小组中各种酶 的流水编号.
1.2 生物催化的产生与发展
远古时代：酒的酿造,饴糖的制作,豆类做酱
酵母发酵的产物, 是细胞内酶作用的结果
用麦曲含有的淀粉酶 将淀粉降解为麦芽糖
在霉菌蛋白酶作用下,豆类蛋白质水解 得豆酱和豆鼓,压榨后制得酱油
• 1878年,Kuhne第一次提出 “酶”(Enzyme)的概念,意为“在酵母 中”(in yeast); • 1894年,Emil Fischer发现了酶对底物 (酶作用的物质)的专一性现象,提出了 “锁和钥匙”模型; • 酶晶体的获得,才认识到酶是蛋白质,是 由酰胺键连接的氨基酸组成; • 1926年,Sumner从刀豆中得到脲酶结晶, 催化尿素水解,产生CO2和NH3.
现 状
• 1996年生物催化剂已占世界催化剂90 亿美元市场的11%; • 美国EBC成功开发了一种生物脱硫的新 工艺; • 我国:生物催化丙烯腈制丙烯酰胺、有 机废水发酵法制氢技术、生物发酵法 制造甘油已建成投产或通过中试验证.
内 容
• • • • • • • • • • • 酶的结构和分类 酶的分离与纯化 酶活力测定 酶作用动力学 酶的抑制作用 pH值和温度对酶作用的影响 酶的作用机制 应用酶学 酶法制备L-氨基酸 生物催化反应器 生物有机化学与生物催化
2转移酶的第二个数字
转移的基团
含一个碳原子的基团 1 醛基或酮基 醛基或酮基 2 3 4 7
E.C.2.
酰基 糖基 含磷基团
2转移酶的第三个数字,例如: 转移酶的第三个数字,例如:
E.C.2.1.1 E.C.2.1.2 E.C.2.1.3 E.C.2.4.1 E.C.2.4.4
转移甲基的酶类 转移羟甲基的酶类 转移羧基的酶类 转移己糖基的酶类 转移戊糖基的酶类
生物催化技术的应用领域
工业部门 石油炼制 大宗化学品 高分子聚合物 特殊有机中间体 医药 农用化学品 日用化学品 环境保护 应用领域 生物脱硫 乙醇/甘油 可生物降解 聚合物 手性中间体 医用蛋白/ 手性药物 生物杀虫剂 乳酸/柠檬酸 废物处理技术 成熟程度及应用情况 工业示范 已成熟/工业示范 工业应用 工业应用 工业应用 工业应用 接近成熟/工业应用 开发中
酶的纯化过程包括下列步骤
• 建立一个适当的测活方法 • 酶源选材要以含酶丰富、取材方 便、经济为原则 • 酶的提取 • 酶的提纯 • 酶的纯度检验
细胞中的磷酸烯醇式丙酮酸(PEP)羧基酶能 催化下列反应： PEP + CO2 + GDP OAA + GTP
在细胞中还存在好几种以PEP为底物的酶： PEP羧化酶： 丙酮酸激酶： PEP+HCO3-→OAA+Pi PEP+ADP→丙酮酸+ATP
• 20世纪80年代以来，基因工程技术 用于酶学研究得到高度重视。应用 DNA重组技术可以生产出高效能、高 质量的酶产品，用定点突变法在指 定位点突变，可以改变酶的催化活 性与专一性。
1.3 生物催化研究的重要意义
• 生物催化与生物转化是与生命活动及人 类发展关系最为密切的自然规律之一 • 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 • 生物催化的独特优势可以促进传统产业 的升级改造 • 生物催化对于我国的经济发展和安全具 有战略意义
3水解酶的第二个数字
水解的键
酯键 糖苷键 1 2 4
E.C.3.
肽键
肽键以外的C-N键5 键 肽键以外的
3水解酶的第三个数字,例如: 水解酶的第三个数字,例如:
E.C.3.1.1
水解羧酸酯的酶类 水解羧酸酯的酶类 水解硫代酯的酶类 水解硫代酯的酶类 水解磷酸单酯的酶类 水解磷酸单酯的酶类 水解磷酸二酯的酶类 水解磷酸二酯的酶类
3.目前，美国在酶催化剂及手性化 合物合成方面已处于领先地位，其生物 催化制造的化学品产值已超过生物医药 的产值。 所以，新的生物催化剂是21世纪可 持续发展的化学加工业的必需工具。到 2020年通过生物催化技术，化学加工业 的原料、水资源及能量消耗将各降低30 ％，减少污染物排放和污染扩散30％。
酶的分类(编号的第一个数字) 酶的分类(编号的第一个数字)
表示这个酶属于哪一大类.
• 氧化还原酶:用于将电子从一个分子转移到另一个 分子; • 转移酶:催化原子基团从一个分子转移到另一个分 子; • 水解酶:催化底物与水之间的反应,以及将水结合到 某些分子上; • 裂解酶:从底物上移去一个基团; • 异构酶:催化原子基团从一个位置转移到另一个位 置; • 连接酶:利用共价键将分子连接到一起.
E.C.1.1~6.
O2
3
其他未分类的受体 99
NAD+(NADP+): 烟酰胺腺嘌呤二核苷酸 (磷酸) 磷酸)
举例:L-乳酸+NAD+氧化还原酶 举例:L-乳酸+NAD+氧化还原酶
CH3CH(OH)COO-
NAD+
E.C.1.1.1.27
CH3COCOO- + NADH + H+
注意：氧化反应发生在醇基而不是羧基. 注意：氧化反应发生在醇基而不是羧基.
E.C.3.1.2 E.C.3.1.3 E.C.3.1.4
4裂解酶的第二个数字
裂解的键
C—C C—O 1 2 3 4
E.C.4.
C—N C—S
4裂解酶的第三个数字
以C—C裂解酶为例 裂解酶为例
E.C.4.1.1 E.C.4.1.2 E.C.4.1.3
移去基团 羧基( 羧基(即CO2) 醛基(CH=O) 醛基(CH=O) 酮羧基( OOC酮羧基(-OOC-C=O)
NH3的合成
• 在植物中通常是25℃和中性pH下由固氮 酶催化完成，酶是由两个解离的蛋白质 组分组成的一个复杂的系统，其中一个 含金属铁，另一个含铁和钼，反应需消 耗一些ATP(三磷酸腺苷)分子； • 工业上由氮和氢合成氨时，需在700900K、10-90MPa下，还要有铁及其他微 量金属氧化物作催化剂才能完全反应。
C—O C—S 1 2 3 4
E.C.6.
C—N C—C
6连接酶的第三个数字,例如: 连接酶的第三个数字,例如:
进一步说明合成的键
E.C.6.3.1
羧酸羧酸-氨(胺)连接酶类 酰胺合成酶类 羧酸羧酸-氨基酸连接酶类 肽合成酶类
E.C.6.3.2
酶的纯化独有的特点
• 特定的一种酶在细胞中的含量很少； 给纯化带来了困难 • 酶可以通过测定活力的方法加以跟踪。 能迅速找出纯化过程的关键所在
生物催化研究的新进展
1.生物催化一进入传统的化工领域，就给 原料来源、能源消耗、经济效益、环境保 护等方面带来了根本性的变化。 2.作为生物技术第三次浪潮标志的生物催 化技术已成为发达国家的重要科技与产业 发展战略，以生物催化技术为核心的生物 制造产业正以指数规律加速发展。
生物技术革命性运动
• 第一次：1983年，美国出现第一例 转基因植物； • 第二次：从植物中提取诸如乙醇类 的燃料，比传统石油污染更少，关 系到能源生产。
5异构酶的第二个数字
反应类型
消旋和差向异构 顺式-反式异构 顺式1 2
E.C.5.
分子内氧化还原酶类 3 分子内的转移反应 4
5异构酶的第三个数字,例如: 异构酶的第三个数字,例如:
底 物
E.C.5.1.1 E.C.5.1.2 E.C.5.1.3
氨基羧
羟基羧酸
糖 类
6连接酶的第二个数字
合成的键
绪
论
1. 生物催化的基本概念 2. 生物催化的主要内容 3. 生物催化的发展趋势
1.1 生物催化的基本概念
• 定义：是利用生物催化剂(主要是酶或微生物) 定义：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。 来改变(通常是加快)化学反应速度的作用。 • 生物催化转化的分类： 生物催化转化的分类： (1)发酵 用活细胞将原材料(如糖、淀粉或甲醇) 发酵： (1)发酵：用活细胞将原材料(如糖、淀粉或甲醇) 转化成更复杂的目标产物。 转化成更复杂的目标产物。 (2)前体发酵 发酵过程中添加前体物质， 前体发酵： (2)前体发酵：发酵过程中添加前体物质，并由 活细胞将其转化成目标产物。 活细胞将其转化成目标产物。 生物转化： (3)生物转化 用酶或静息细胞经过一系列步骤， (3)生物转化：用酶或静息细胞经过一系列步骤， 将前体转化成目标产物。 将前体转化成目标产物。 (4)酶催化：提取粗酶或部分纯化的酶，将底物 (4)酶催化：提取粗酶或部分纯化的酶， 酶催化 转化成目标产物。 转化成目标产物。
2.1 生物催化的主要方式
• 生物催化几乎能应用于所有化学反应，例 生物催化几乎能应用于所有化学反应， 如氧化反应、羟基化反应、脱氢反应、 如氧化反应、羟基化反应、脱氢反应、还 原反应、水解反应、酰基化反应等。 原反应、水解反应、酰基化反应等。 • 生物催化材料有酶、微生物菌体、动植物 生物催化材料有酶、微生物菌体、 有酶 的组织及细胞。 的组织及细胞。在手性合成中应用较多的 是水解酶、氧化是水解酶、氧化-还原酶以及面包酵母等微 生物。 生物。 • 生物催化的方式有添加前体发酵法、游离 生物催化的方式有添加前体发酵法 有添加前体发酵法、 酶法、静息细胞法、固定化酶法、 酶法、静息细胞法、固定化酶法、固定化 细胞法。可在水相、有机相和水细胞法。可在水相、有机相和水-有机溶剂 双相等系统中进行。 双相等系统中进行。