文档介绍：第一章酶学与酶工程
酶是一种在生物体内具有新陈代谢催化剂作用
的蛋白质。它们可特定地促成某个反应而它们本身
却不参与反应,且具有反应效率高、反应条件温和、
反应产物污染小、能耗低和反应易控制等特点。
酶工程就是利用酶催化的作用,在一定的生物
反应器中,将相应的原料转化成所需要的产品。它
是酶学理论与化工技术相结合而形成的一种新技术。
酶工程的应用主要集中于食品工业、轻工业以
及医药工业中。
第一节酶学概述
新陈代谢是生命活动的基础,是生命活动
最重要的特征。而构成新陈代谢的许多复杂而
有规律的物质变化和能量变化,都是在酶催化
下进行的。生命的生长发育、繁殖、遗传、运
动、神经传导等生命活动都与酶的催化过程紧
密相关,可以说,没有酶的参与,生命活动一
刻也不能进行。
一、酶学研究简史
我国人民八千年前就开始利用酶公元前21世纪
夏禹时代,就开始酿酒。
1810年,Jaseph Gaylussac 发现酵母可将糖
转化为酒精。
1835~1837年,Berzelius提出催化的概念。
1857年Pasteur等人提出酒精发酵是由酵母细
胞活动的结果;Liebig却认为是由溶解于酵母细液
中的酶引起的。
1878年Kvhne给酶统一的名词,称enzyme。
1894年Fisher提出酶与底物作用的“锁与钥匙”
学说。
1903年Henri提出酶与底物作用的中间复合
物学说。
1913年Michaelis等导出米氏方程,1925年
Briggs等进一步修改米氏方程并提出稳态学说。
1926年Summer提取出脲酶的结晶。
1930~1936年Northrop等得到了胃蛋白酶、
胰蛋白酶等的结晶并证实酶是蛋白质的化学本
质。
1963年Hirs等测定了RNase的氨基酸顺序。
1965年Phillips首次用X射线晶体衍射技术阐明
鸡蛋溶菌酶的三维结构。
1969年Merrifielid等人工合成具有酶活性RNase。
20世纪 80年代初Cech等发现具有催化功能的
RNA——核酶(ribozyme)。
1986年Schultz等人研制成了抗体酶(abzyme)。
1997年Boyer等人阐明了ATP合酶合成和分解
ATP的分子机制。
Crystals of pyruvate kinase, an enzyme of the glycolytic pathway. The protein in a crystal is generally characterized by a high degree of purity and structural homogeneity
酶是一类有催化功能的大分子物质,这些
物质的化学本质绝大多数属于蛋白质,少数为
RNA类。
(一)酶和一般催化剂的共性
1. 用量少而催化效率高;
2. 不改变化学反应的平衡点;
3. 可降低反应的活化能。
二、酶催化作用的特点
在一个反应体系里,任何反应物分子都有进行化学反应的可能,但并非全部反应物分子都进行化学反应。只有那些具有较高能量,处于活化态的分子(活化分子)才能在分子碰撞中发生化学反应。
活化能:在一定温度下,1摩尔底物全部进入活化态所需要的自由能(kJ/mol)
分子由基态达到活化态的途径有二:
1、给反应体系加热或用光照射,从而使反应分子获得所需的活化能量;
2、使用催化剂,使其瞬时地与反应物结合成过渡态,降低反应活化能,使反应沿着一个活化能垒较低的途径进行。