生物酶的作用机理及其应用.doc

生物酶的作用机理及其应用[摘要]：生物酶经过科学家一个多世纪的研究，通常认为已知的酶达3000多种。生物酶是具有活性和专一性的生物催化剂，它本身也是蛋白质，可被生物降解，酶催化作用的条件相当温和，所以，从环保和节能方面来说，它是极具潜力的催化剂。[关键词]：酶；生物酶；作用机理；保鲜；应用中图分类号：Q55文献标识码：A文章编号：1002-6908(2007)0610008-01生物酶是一种具有重量活性的蛋白质，普遍存在于生物体内，它具有催化生物化学反应速度的功能，凡与生命活动相关的生物化学反应无不需要酶的催化。酶具有专一性和可逆性的特性，即某种酶只能催化特定的化学反应，而生物化学反应在不同条件下可以逆转进行，但也有少数化学反应过程是不可逆的，酶在这些生化反应中具有关键性的作用。l生物酶的特性生物酶是具有催化功能的蛋白质。象其他蛋白质一样，酶分子由氨基酸长链组成。其中一部分链成螺旋状，一部分成折叠的薄片结构，而这两部分由不折叠的氨基酸链连接起来，而使整个酶分子成为特定的三维结构。生物酶是从生物体中产生的，它具有特殊的催化功能，其特性如下：⑴专一性：一种酶只能催化一类物质的化学反应，即酶是仅能促进特定化合物、特定化学键、特定化学变化的催化剂。⑵低反应条件：酶催化反应不象一般催化剂需要高温、高压、强酸、强碱等剧烈条件，而可在较温和的常温、常压下进行。⑶高效性：用酶作催化剂，酶的催化效率是一般无机催化剂的103106倍。⑷易变性失活：在受到紫外线、热、射线、表面活性剂、金属盐、强酸、强碱及其它化学试剂如氧化剂、还原剂等因素影响时，酶蛋白的二级、三级结构有所改变。所以在大生产时，如有条件酶还可以回收利用。⑸可降低生化反应的反应活化能：酶作为一种催化剂，能提高化学反应的速率，主要原因是降低了反应的活化能，使反应更易进行。而且酶在反应前后理论上是不被消耗的，所以还可回收利用。2生物酶的作用机理酶蛋白与其它蛋白质的不同之处在于酶都具有活性中心。酶可分为四级结构：一级结构是氨基酸的排列顺序；二级结构是肽链的平面空间构象；三级结构是肽链的立体空间构象；四级结构是肽链以非共价键相互结合成为完整的蛋白质分子。真正起决定作用的是酶的一级结构，它的改变将改变酶的性质(失活或变性)。酶的作用机理比较被认同的是Koshland的"诱导契合"学说，其主要内容是：当底物结合到酶的活性部位时，酶的构象有一个改变。催化基团的正确定向对于催化作用是必要的。底物诱导酶蛋白构象的变化，导致催化基团的正确定位与底物结合到酶的活性部位上去。3生物酶的应用3.1应用于染整工业生物酶应用于染整工业最早是从织物退浆开始的。用淀粉酶催化水解织物上的淀粉浆料已经有多年历史，目前仍然是去除织物上的淀粉浆料的主要方法。应用于棉织物精练加工的生物酶主要是果胶酶、脂肪酶和纤维素酶等。用果胶酶可以去除棉纤维表面的果胶物质，但单独使用果胶酶，很难达到理想的精练效果。一般添加合适的表面活性剂一非离子型表面活性剂，帮助酶向微生物孑L和裂缝中渗透，并使它们在有利于发挥催化作用的位置上排列。另可加入纤维素酶，可大大提高生物精练的效果。用纤维素酶去除粗毛中的草刺等纤维素杂质，可避免羊毛纤维的损伤。蛋白水解酶用于蚕丝精练比淀粉酶退浆更早地被研究和利用。丝胶是一种易溶于温水和碱水的物质，易受到酶的作用，是由于酶的作用并不损伤蚕丝本身，所以酶练时没有皂碱法精练时因残留的肥皂所产生的麻烦。3.2生物酶应用于食物保鲜技术酶是一种有高度催化活性的生物催化剂，它能大大降低反应的活化能。活化能越小，温度对反应速度常数的影响也就越小，所以许多由酶催化的反应在比较低的温度下，仍然能够以一定的速度进行。这也是农产品贮藏过程中许多酶促反应会发生的重要原因。生物酶用于保鲜是一种全新的保鲜技术。生物酶的保鲜原理是借助于某些酶对食品中的酶进行抑制，以降低食品中酶的活性。具体就是利用"以酶攻酶，以酶治酶"来实现食品或相关产品的保鲜很多产品，特别是果蔬产品等，其呼吸与衰老都是由酶的作用导致的。果蔬呼吸作用就是一系列呼吸酶的催化作用，使体内有机物质发生生物氯化过程。尤其是在温度升高时，酶的活性增强，生物反应速度加快，果蔬的呼吸加速，而且果蔬温度每升高10℃，其呼吸强度就要增加到原来的2～4倍。因此，某些生物酶可以对果蔬等生鲜食品中的酶进行抑制，而使之保鲜寿命延长。3.3生物酶在循环水处理中的应用在循环水系统漏入大量油品时以及装置在检修后的开工阶段，常规水处理工艺是采用杀菌剥离、酸洗预摸膜、排污置换处理。而采用生物酶水处理技术可在不置换、不排污的条件下，对设备及管网进行除油、净化、清洗和保护处理，在满足系统的缓蚀、阻垢要求的条件下，运行费用约为常规处理方法的3%，并且可节省大量的清洗、置换用水。3.4生物酶提高油层渗透率的应用生物酶在压裂施工