酶工程在环境污染治理中的应用.ppt

2.2氨氧化酶*/44硝化反应是氮循环的重要步骤，氨氧化过程是其限速步骤氨氧化细菌属于专性化能自养菌，从氧化NH4+为NO2-的过程获得能量，利用CO2为碳源进行细胞合成NH4+氧化为NO2-的过程经过两个步骤氨单氧合酶（AMO）催化的反应：2H++NH4++2e-+O2→NH2OH+H2O+2H+羟胺氧化还原酶（HAO）催化的反应：NH2OH+H2O→HONO+4e-+4H+氨氧化途径及其相关基因*/44酶法处理污染物与生物法相比的优势：2.3酶在废水处理中的应用*/44可以处理生物难降解化合物可以处理各种浓度污染物，尤其是低浓度有机污染物可以在各种pH/温度/盐度环境下使用不存在冲击负荷效应不存在与生物生长及其适应相关的滞后效应不产生污泥过程控制简易含芳香族化合物废水处理*/44芳香族化合物，包括酚和芳香胺，属于优先控制污染物很多酶可用于芳香族化合物废水处理酶具有高度选择性，能处理低浓度废水不易被有生物毒性的物质所抑制可在较大浓度范围内发挥作用停留时间较短过氧化物酶*/44是微生物或植物产生的一类氧化还原酶，在过氧化物的激活下，才可用于氧化底物辣根过氧化物酶（HRP）：是酶处理废水领域中应用最多的一种酶，可催化多种芳香族化合物，包括酚/苯胺/联苯胺/及其异构体等，反应产物是沉淀，易去除，pH值和温度范围较广木质素过氧化物酶（LiP）：可处理很多难降解芳香族化合物和多环芳烃、酚类物质，稳定性是其应用的关键，固定化是有效方法植物来源的酶聚酚氧化酶*/44属于另一类能够催化酚类物质氧化的氧化还原酶酪氨酸酶，也叫酚酶或儿茶酚酶，催化两个连续的反应单分子酚与氧分子通过氧化还原反应形成邻苯二酚邻苯二酚再脱氢形成苯醌，苯醌不稳定，通过非酶催化聚合反应形成沉淀漆酶，由真菌产生，通过聚合反应去除酚类，且能同时对多种酚类产生作用Foundedin1895Foundedin1895Foundedin1895Foundedin1895Foundedin1895**第2讲酶工程在环境污染治理中的应用1酶学研究基础*/44酶是生物体内一切生物化学反应的催化剂，是生命活动的重要组成011878年，Kunne提出酶的名称－enzyme021896年，Buchner发现发酵是酶的作用的化学本质031894年，Fisher提出锁匙模型，解释酶的专一性041913年，Michaelis和Menten提出米氏方程051926年，Sumner确立了酶的本质是蛋白质06酶：具有生物催化活性的特殊蛋白质07酶学研究基础*/441958年，Koshland提出“诱导契合”理论，以解释酶的催化理论和专一性1969年，由氨基酸单体化学合成牛胰核糖核酸酶1961年，Monod提出“变构模型”，用以定量解释酶活性的调节重组DNA技术用于酶学研究，能够通过定点突变法改变酶的催化活性和专一性酶学研究进展*/44酶并不一定就是蛋白质：某些RNA也具有催化活性——酶是特殊的催化剂抗体酶：把抗体的高度选择性与酶的高效催化性进行结合酶的应用：从现成的动植物或微生物的组织或细胞中进行提取→发酵法生产（酶工业）酶工程：利用酶的催化作用进行物质转化，将酶学理论与化工技术相结合；研究领域涉及酶的生产、酶的分离纯化、酶固定化、酶反应动力学、酶反应器、酶的应用等酶的催化特性*/44酶是催化剂：改变化学反应的速度，但不改变化学反应的性质，即不改变反应的方向和平衡点；反应前后酶的组成和质量不发生变化酶是特殊的催化剂：高效率/高度专一性/活性可调节/反应条件温和/产物易纯化非酶催化反应的速度可能相差1016倍，但酶催化反应相差无几酶可以极大地降低反应所需的活化能多种催化因素协同作用010302酶的专一性/活性可调节*/44一种酶只能催化一种或一类结构相似的底物进行某种类型的反应高度的选择性绝对专一vs.相对专一酶的活性可调控，其是代谢调控的基本方式酶浓度的调节生理调节或激素调节共价修饰调节酶原的活化抑制剂的调节反馈调节金属离子和其他小分子化合物调节A：最适pH6.8，反应速率最大B：稳定pH5～8最适pH：一定范围，一定条件酶催化反应的影响因素最适温度：一定范围，多种因素酶反应速度与底物浓度的关系研究内容包括酶催化反应速度以及影响此速度的各种因素酶催化反应动力学－酶/底物浓度的影响中间产物假说0102031913年