







??生物酶是一種無毒、對環(huán)境友好的生物催化劑,其化學(xué)本質(zhì)為蛋白質(zhì)。人類利用生物酶的歷史已非常悠久,遠(yuǎn)在6000年前,巴比倫人已用麥芽釀造類似啤酒的飲料。5000年前,巴比倫人已懂得將乙醇轉(zhuǎn)變?yōu)榇椎姆椒ǎ⒗死醚蛭改つ槊钢圃旄衫摇N覈让窭妹傅臍v史也非常悠久,秦漢以前人們已掌握制造美味豆醬的方法。酶的概念是19世紀(jì)前后人們通過胃腸消化作用、麥芽的糖化作用和酵母的乙醇發(fā)酵作用的研究而逐漸形成的。1878年德國生理學(xué)家?guī)於?Kühne)提出“酶”的概念,希臘語意為存在于酵母(yeast)中。20 世紀(jì)50 年代前酶制劑工業(yè)沒什么驚人發(fā)展,但是青霉素的發(fā)現(xiàn)和工業(yè)化生產(chǎn)促生了現(xiàn)代發(fā)酵工業(yè),從而也引發(fā)和促進(jìn)了酶制劑工業(yè)和應(yīng)用產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。20世紀(jì)六七十年代,酶學(xué)研究和酶工程研究急速發(fā)展,酶源的開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化成為20世紀(jì)中后期的重要研究內(nèi)容,特別是不同酶源微生物的選育、發(fā)酵和分離純化技術(shù)取得巨大發(fā)展。限制性內(nèi)切酶、DNA聚合酶、DNA 連接酶、外切酶等工具酶的發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用,以及實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化,為人們實(shí)現(xiàn)基因重組、異源表達(dá)的基因工程的發(fā)展,以及蛋白質(zhì)工程和代謝工程的發(fā)展奠定了牢固基礎(chǔ)。20世紀(jì)六七十年代運(yùn)用基因工程手段提高微生物產(chǎn)酶量,已成功地應(yīng)用于酶制劑的工業(yè)生產(chǎn),現(xiàn)代酶制劑工業(yè)和相對應(yīng)的應(yīng)用產(chǎn)業(yè)逐漸形成。
??酶的生產(chǎn)和應(yīng)用,在國內(nèi)外已具有80多年歷史,進(jìn)入20世紀(jì)80年代時,生物工程作為一門新興技術(shù)在我國得到了迅速發(fā)展,酶的制造和應(yīng)用領(lǐng)域逐漸擴(kuò)大,酶在紡織工業(yè)中的應(yīng)用也日臻成熟,由過去主要用于棉織物的退漿和蠶絲的脫膠,在紡織染整的各領(lǐng)域的主要應(yīng)用,體現(xiàn)了生物酶在染整工業(yè)中的優(yōu)越性。酶處理工藝已被公認(rèn)為是一種符合環(huán)保要求的綠色生產(chǎn)工藝,它不僅使紡織品的服用性能得到改善和提高,又因無毒無害,用量少,可生物降解廢水,無污染而有利于生態(tài)環(huán)保的保護(hù)。生物酶廣泛應(yīng)用于紡織、石油、造紙、食品加工,污染治理等領(lǐng)域,同時,生物酶也應(yīng)用于治理室內(nèi)裝修污染領(lǐng)域,通過催化、吞噬、分解等方式,來消除室內(nèi)裝修產(chǎn)生異味、甲醛等污染。
??結(jié)構(gòu)特性
??生物酶是具有催化功能的蛋白質(zhì)。像其他蛋白質(zhì)一樣,酶分子由氨基酸長鏈組成。其中一部分鏈成螺旋狀,一部分成折疊的薄片結(jié)構(gòu),而這兩部分由不折疊的氨基酸鏈連接起來,而使整個酶分子成為特定的三維結(jié)構(gòu)。生物酶是從生物體中產(chǎn)生的,它具有特殊的催化功能,其特性如下:?高效性:用酶作催化劑,酶的催化效率是一般無機(jī)催化劑的10^7~10^13倍。
??專一性:一種酶只能催化一類物質(zhì)的化學(xué)反應(yīng),即酶是只能促進(jìn)特定化合物、特定化學(xué)鍵、特定化學(xué)變化的催化劑。
??低反應(yīng)條件:酶催化反應(yīng)不像一般催化劑需要高溫、高壓、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等劇烈條件,而可在較溫和的常溫、常壓下進(jìn)行,另外,一些特殊的酶在特定條件下催化效率達(dá)最大值,如胃蛋白酶在胃液酸性條件下發(fā)生作用。
??易變性失活:在受到紫外線、熱、射線、表面活性劑、金屬鹽、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿及其它化學(xué)試劑如氧化劑、還原劑等因素影響時,酶蛋白的二級、三級結(jié)構(gòu)有所改變。所以在大生產(chǎn)時,如有條件酶還可以回收利用。
??可降低生化反應(yīng)的反應(yīng)活化能:酶作為一種催化劑,能提高化學(xué)反應(yīng)的速率,主要原因是降低了反應(yīng)的活化能,使反應(yīng)更易進(jìn)行。而且酶在反應(yīng)前后理論上是不被消耗的,所以還可回收利用。
??作用機(jī)理
??酶蛋白與其它蛋白質(zhì)的不同之處在于酶都具有活性中心。酶可分為四級結(jié)構(gòu):一級結(jié)構(gòu)是氨基酸的排列順序;二級結(jié)構(gòu)是肽鏈的平面空間構(gòu)象;三級結(jié)構(gòu)是肽鏈的立體空間構(gòu)象;四級結(jié)構(gòu)是肽鏈以非共價鍵相互結(jié)合成為完整的蛋白質(zhì)分子。真正起決定作用的是酶的一級結(jié)構(gòu),它的改變將改變酶的性質(zhì)(失活或變性)。酶的作用機(jī)理比較被認(rèn)同的是Koshland的“誘導(dǎo)契合”學(xué)說,其主要內(nèi)容是:當(dāng)?shù)孜锝Y(jié)合到酶的活性部位時,酶的構(gòu)象有一個改變。催化基團(tuán)的正確定向?qū)τ诖呋饔檬潜匾摹5孜镎T導(dǎo)酶蛋白構(gòu)象的變化,導(dǎo)致催化基團(tuán)的正確定位與底物結(jié)合到酶的活性部位上去,重金屬離子會與活性部位結(jié)合使酶失活。
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