《工业催化原理》第八单元生物催化基础及过程148.ppt

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第八单元 生物催化基础及过程 主要内容: 生物催化的特征;生物催化作用原理;生物催化工业应用实例. 理解生物催化的特点;掌握生物催化的作用原理;理解一些生物催化的工业应用. 化工资源有效利用国家重点实验室 * Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 第一节 生物催化的特征 生物催化是指生物催化剂作用下的催化反应,生物催化剂一般包括生物酶、整体细胞、催化抗体等。然而大多数情况下生物催化剂主要指酶,它是由细胞产生的具有催化功能的生物大分子。在酶催化反应中,被酶催化的物质叫底物,酶的催化能力常用“酶的活力”表示,酶的活力是指在一定条件下、单位时间内酶催化反应底物转化的量或产物生成的量。 和化学催化相比,生物催化反应具有反应选择性高、反应条件温和、反应速度快等特点,特别是选择性方面,具有以下显著特征: 一、 绝对专一性:一种酶只催化一种底物进行一种反应,这种高度的专一性称为绝对专一性。例如脲酶只能催化尿素水解生成二氧化碳和氨,而对尿素的类似物却均无作用。具有绝对专一性的酶不但对所作用底物的键有严格要求,而且对底物整个分子的化学基团也有同样严格的要求。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 第一节 生物催化的特征 二、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,其严格程度较低,但不同的酶对底物结构的识别不同。具体地表现为下述形式: 1、键专一性: 酶能够作用于具有相同化学键的一类底物,而不辨识键两侧的基团。如酯酶可以催化所有酯类底物水解生成醇和酸。 2、基团专一性: 酶作用于底物时不仅识别特定的化学键,而且还识别键某一侧的基团。例如消化道中胃蛋白酶、胰凝乳蛋白酶、弹性蛋白酶、胰蛋白酶水解肽键时的选择性。 3、区域专一性: 指酶对位于同一底物分子中不同位置官能团的选择性。如磷脂酶A2仅水解3-sn-磷脂酰胆碱的2位酯键,而对1位酯键无作用。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 第一节 生物催化的特征 三、立体专一性: 指酶只能特异性地作用于所有立体异构体的其中一种的特性,这是酶催化的最重要特征,根据具体情况分为以下几类。 1、对映体专一性: 指酶只催化一对对映异构体中的一种对映体反应,如氨基酰化酶只催化L-N-乙酰氨基酸反应生成L-氨基酸,而不催化D-N-乙酰氨基酸反应。 2、几何专一性: 酶对具有顺反异构的底物有严格的选择性,如延胡索酸水合酶只能催化延胡索酸水合生成L-苹果酸,而对马来酸则不起作用。 3、前手性专一性: 酶可催化前手性底物选择性地形成具有一定立体构型的产物,如乌头酸酶催化前手性分子柠檬酸转化成手性分子异柠檬酸。 Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 第二节 生物催化作用原理 1、 酶的分子结构 酶是有催化功能的蛋白质,其分子结构与其它蛋白质相同,具有一级、二级三级和四级结构。 (1)一级结构 酶与其他蛋白质一样,是由20多种基本氨基酸按肽键形式共价连接而成的,相对分子质量约为1.2×104~1.0×106,其分子基础为多肽链,肽链的通式为: Evaluation only. Created with Aspose.Slides for .NET 3.5 Client Profile 5.2.0.0. Copyright 2004-2011 Aspose Pty Ltd. 第二节 生物催化作用原理 (2)二级结构 蛋白质的二、三和四级结构统称为蛋白质的构象。二级结构产生的机理之一是蛋白质分子中的肽键的偏双键性质。由于C=O双键中的π电子云与N原子上的未共用电子对发生“电子共振”,使肽键具有部分双键的性质,不能自由旋转;与肽键相连的六个原子构成刚性平面结构,称为肽单元或肽平

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