
【化】 biocatalyst; biological catalyst
生物催化劑(Biocatalyst)是指通過生物體産生、能夠加速特定生化反應的天然或改造型生物分子,主要包括酶(Enzyme)和全細胞催化劑兩類。其核心功能是通過降低反應活化能,在溫和條件下實現高效率、高選擇性的物質轉化。
1. 結構與分類
生物催化劑的主體是酶,其本質為具有催化功能的蛋白質或RNA分子。根據國際生物化學與分子生物學聯合會(IUBMB)分類标準,酶可分為氧化還原酶、轉移酶、水解酶等六大類(來源:BRENDA酶數據庫)。例如,α-澱粉酶(EC 3.2.1.1)屬于水解酶,可催化澱粉分解為麥芽糖。
2. 作用機制
生物催化遵循“鎖鑰模型”和“誘導契合理論”,通過活性中心與底物的特異性結合實現催化。以葡萄糖氧化酶為例,其活性位點的黃素腺嘌呤二核苷酸(FAD)輔因子可定向氧化葡萄糖生成過氧化氫(來源:NCBI蛋白質結構數據庫)。
3. 工業應用
在制藥領域,固定化青黴素酰化酶已規模化用于β-内酰胺類抗生素生産(中國生物工程學會案例庫)。環保方面,漆酶被用于降解工業廢水中的酚類污染物(《應用與環境生物學報》2023年研究)。
4. 技術進展
定向進化技術和理性設計顯著提升了生物催化劑的穩定性與底物廣譜性。2024年《自然·催化》報道的人工金屬酶,成功實現了非天然反應的高效催化(來源:Nature Catalysis期刊官網)。
生物催化劑(Biological Catalyst)是指利用生物活性物質(如酶、微生物細胞等)加速化學反應,且不改變反應總吉布斯自由能的物質。以下是詳細解釋:
生物催化劑是遊離或固定化的酶、活細胞(包括微生物、動植物細胞)的總稱。根據形态可分為:
特性 | 生物催化劑 | 化學催化劑 |
---|---|---|
催化效率 | 極高((10 sim 10^{13}) 倍) | 較低 |
反應條件 | 溫和(常溫、常壓) | 常需高溫、高壓 |
環保性 | 無有害副産物 | 可能産生污染 |
專一性 | 高度專一 | 選擇性較低 |
通過基因工程改造微生物或酶,可提升催化性能。例如,設計耐高溫酶用于高溫工業生産。
如需更完整的分類或案例,可參考、等來源。
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