生产化工原料重点.ppt

现代生物技术生产化工原料 LIST 生物合成橡胶 生产可降解塑料 展望 什么是橡胶 天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，分子式是（C5H8）n，其成分中91%～94%是橡胶烃（聚异戊二烯），其余为蛋白质、脂肪酸、灰分、糖类等非橡胶物质。天然橡胶是应用最广的通用橡胶。 橡胶分子 橡胶分子是产胶植物体内类异戊二烯物质代谢的终产物之一。目前已鉴定出29000余种异戊二烯类物质。有些是植物发育所必需的,如赤霉素、脱落酸等;有些是植物与环境相互作用产生的,如萜类植保素;还有些在植物中的生理功能尚不清楚。最近发现,橡胶在胶乳中有清除羟基自由基的作用,可能在植物发育过程中具有一定的生物学功能。因此,植物体内类异二烯物质的代谢受到人们的关注。 橡胶的生物合成 橡胶的生物合成是一个十分复杂而有序的过程,包括3个连续的步骤： (1)起始阶段,需要1分子烯丙基焦磷酸;(2)延伸阶段,橡胶转移酶催化异戊烯基焦磷酸1,4聚合掺入到橡胶链上;(3)终止阶段,多聚物从合成复合体上解离下来。 橡胶生物合成机制的研究中还有许多问题需要进一步探讨。例如:(1)相关酶的分离、纯化与鉴定,尤其是橡胶转移酶的鉴定;(2)橡胶颗粒表面结构及胶粒的形成;(3)橡胶分子的末端结构与橡胶分子有无分枝等。 生产可降解塑料 由于常规发酵生产成本较高，科学家们对工艺进行改造，如利用DNA技术和细胞融合技术对相关微生物进行改造，以提高产量、降低成本。 从近年来的研究结果来看，利用微生物生产的塑料具有高熔点、高结晶度、高相对分子质量、高弹性等优点，而它良好的生物相容性、耐紫外线、不易引起炎症、完全不含重金属等毒性成分的特点使得生物塑料能在许多领域，特别是生物医学领域有着巨大的应用前景。 展望 纵观现代生物技术及其产业的发展，其前景是美好的，大力发展现代生物技术及其产业已成为世界各国经济发展的战略重点：一方面是由于现代生物技术发展迅速，用途广泛，已渗透到人们生活的各行各业；另一方面是由于现代生物技术具有其他技术无法比拟的可持续发展性；再一方面是现代生物技术的原料具有再生性，对环境的破坏性极小或几乎没有，甚至还可消除环境中的污染物。 * * * * 起始 橡胶的从头合成需要1分子的烯丙基焦磷酸作为起始物。烯丙基焦磷酸的二磷酸基团容易解离,解离后作为亲电试剂(electrophile)作用于IPP的亚甲基,重新产生1个烯丙基焦磷酸末端基团,引发橡胶链的开始形成,这个过程需要二价金属阳离子Mg2+或Mn2+参与。 延伸 橡胶链的延伸其实是一个异戊烯基焦磷酸在合成酶的催化下不断地掺入到聚异戊烯基焦磷酸长链上的过程。 对不同含胶植物催化橡胶延伸的酶的研究结果有很大的差异,但都表明橡胶转移酶是紧密结合。 终止 橡胶分子合成的终止是聚异戊二烯链从合成复合体上解离下来的过程。橡胶转移酶活性的发挥除了异戊烯基焦磷酸及烯丙基焦磷酸底物外,还需要二价金属阳离子。 甲基侧链聚羟基丁酯（PBH） 乙基侧链聚羟基戊酯（PHV） 聚羟基烷酯（PHA） * * *