《生物化工》课件.pptVIP

**********************《生物化工》课程介绍生物化工是一门快速发展的跨学科领域,涉及生物学、化学、工程学等多个学科。本课程将探讨生物化工技术在工业生产、环境保护、医药等领域的应用,以及相关的基本原理、技术方法和发展趋势。生物化工概述定义生物化工是指利用生物技术和化学技术相结合的一门跨学科应用科学,研究生物体的结构与功能,以及在生产和生活中的应用。目标生物化工的主要目标是开发和利用生物材料、生物过程和生物系统,满足人类的需求,提高生产效率和产品质量。特点生物化工具有高效、环保、可再生等特点,在制药、食品、能源、环境等领域有广泛应用前景。重要性生物化工技术的发展对于实现可持续发展、改善环境质量和提高生活质量有重要意义。生物化工的历史发展120世纪初生物化工诞生于20世纪初,利用微生物发酵技术生产酒精、醋和抗生素等。220世纪中期生物化工逐步发展,生产发酵产品和酶制剂被广泛应用于工业。320世纪末基因工程、细胞工程等技术的突破,生物化工进入快速发展阶段。20世纪以来,生物化工经历了从最初依靠传统发酵技术到利用现代生物技术的快速发展。从酿酒、制药等传统领域到生物能源、生物材料等新兴领域,生物化工广泛应用于工业生产,为人类社会做出了重大贡献。生物化工的特点可持续发展生物化工利用可再生的生物资源,减少资源消耗和碳排放,体现了可持续发展的理念。环境友好生物化工过程通常温和、无污染,可以有效降低环境负荷,符合绿色化工的要求。高效性生物催化剂反应特异性强,转化效率高。生物反应条件温和,能耗低。生物化工的应用领域医药领域生物技术在制药和医疗诊断方面有广泛应用,如生产疫苗、抗生素、胰岛素等生物制药产品。农业领域生物技术用于改良农作物、生产生物农药、生物肥料等,提高农业生产效率和产品质量。环境领域生物技术在污染治理、资源回收利用、新能源开发等方面发挥重要作用,促进经济社会可持续发展。工业领域生物技术应用于酶工程、发酵工艺、生物催化等,大大提高了工业生产的效率和产品质量。生物催化剂定义生物催化剂是指由生物体系产生的具有催化作用的生物大分子,主要包括酶和部分核酸。它们可以大幅提高化学反应的速率,是生物化工中不可或缺的重要组成部分。特点生物催化剂具有高效性、选择性和温和反应条件等特点,能在较低温度和中性pH范围内catalyze各种生化反应。它们可以加快反应速度,同时提高产品收率和纯度。应用生物催化剂在食品、化工、医药、能源等领域广泛应用,如酶在洗涤剂中的应用、酶在淀粉糖化中的应用、细菌在污水处理中的应用等。它们为生物化工带来了巨大的发展机遇。酶的结构与功能1复杂的三维结构酶通常由数百个氨基酸组成,折叠成复杂的三维结构,这种独特的空间构象决定了酶的催化功能。2活性中心酶的活性中心由几个特定氨基酸残基组成,负责识别和结合基质,并催化化学反应。3催化机制酶能够大幅降低反应活化能,从而显著提高反应速率,这得益于其复杂的三维结构和活性中心。4高效性与专一性酶通常具有超高的催化效率,且能够高度专一地作用于特定的底物或反应。酶的分类与性质1按来源分类酶可以来自动物、植物或微生物，不同来源的酶有各自的特性和用途。2按作用机理分类酶可分为水解酶、氧化还原酶、转移酶、异构酶和聚合酶等。它们具有不同的功能和应用领域。3按结构分类酶可分为简单酶和复合酶。简单酶只有蛋白质组成，而复合酶还包含其他辅酶成分。4重要性质酶具有高度的催化活性、底物专一性和反应条件温和等重要性质,广泛应用于工业生产。酶的活性调控pH值影响每种酶都有最适合的pH值范围，超出该范围会降低酶的催化活性。温度调控过高或过低的温度都会影响酶的活性和稳定性。适度的温度是保持最佳活性的关键。金属离子调控某些金属离子如Ca2+、Mg2+能促进酶活性，而Hg2+、Cu2+等重金属会抑制酶的活性。共因子调控一些小分子化合物如辅酶、钠离子等作为酶的共因子，能增强酶的催化效率。抑制剂调控有机或无机化合物可以通过与酶结合而抑制酶的活性，是一种重要的调控方式。酶的工业应用食品加工酶在面包发酵、奶酪生产、果汁生产等食品加工中发挥重要作用,提高产品质量和生产效率。化学合成酶催化反应具有高选择性和反应温和等优点,在制药、农药、香料等化学合成领域广泛应用。洗涤剂蛋白酶、脂肪酶等可以有效清洁衣物,被广泛应用于洗涤剂中,提高去污效果。微生物生长动力学生长曲线描述了微生物在不同生长期内的细胞数量变化情况,包括延滞期、对数生长期、平稳期和衰亡期。生长速率表示微生物在单位时间内细胞数量的增