生物催化反应器(生物催化技术)

海潮机械 2023-01-06 23:36 编辑:admin 191阅读

1. 生物催化技术

在过去十年间,生物催化由于科技的进步成为了一种可行而且环保的方法,用于替代传统化学合成中的金属和有机催化法,从而在实验室和工业中大展身手。

组合生物催化运用了蛋白质工程、合理化设计和将酶重组到新的生物合成通路中这些手段。

DNA测序和基因合成领域的关键性进展是组合生物催化得以突飞猛进的基础。在此我们通过探讨蛋白质工程化的生物催化剂在大宗化学品和高级药物中间体合成中作为关键步骤的实例,以突出这些进展。

2. 生物催化技术在化学制药中的应用

生物化学的基本内容

除了水和无机盐之外,活细胞的有机物主要由碳原子与氢、氧、氮、磷、硫结合组成,分为大分子和小分子两大类。前者包括蛋白质、核酸、多糖和以结合状态存在的脂质;后者有维生素、激素、各种代谢中间物,以及合成生物大分子所需的氨基酸、核苷酸、糖、脂肪酸和甘油等。在不同的生物中,还有各种次生代谢物,如萜类、生物碱、毒素、抗生素等。

虽然对生物体组成的鉴定是生物化学发展初期的特点,但直到今天,新物质仍不断在发现。如陆续发现的干扰素、环核苷磷酸、钙调蛋白、粘连蛋白、外源凝集素等,已成为重要的研究课题。

早已熟知的化合物也会发现新的功能,20世纪初发现的肉碱,50年代才知道是一种生长因子,而到60年代又了解到是生物氧化的一种载体;多年来被认为是分解产物的腐胺和尸胺,与精胺、亚精胺等多胺被发现有多种生理功能,如参与核酸和蛋白质合成的调节,对DNA超螺旋起稳定作用以及调节细胞分化等。

新陈代谢由合成代谢和分解代谢组成。前者是生物体从环境中取得物质,转化为体内新的物质的过程,也叫同化作用;后者是生物体内的原有物质转化为环境中的物质,也叫异化作用。同化和异化的过程都由一系列中间步骤组成。中间代谢就是研究其中的化学途径的。

在物质代谢的过程中还伴随有能量的变化。生物体内机械能、化学能、热能以及光、电等能量的相互转化和变化称为能量代谢,此过程中ATP起着中心的作用。新陈代谢是在生物体的调节控制之下有条不紊地进行的。生物体内绝大多数调节过程是通过别构效应实现的。

生物大分子的多种多样功能与它们特定的结构有密切关系。蛋白质的主要功能有催化、运输和贮存、机械支持、运动、免疫防护、接受和传递信息、调节代谢和基因表达等。由于结构分析技术的进展,使人们能在分子水平上深入研究它们的各种功能,蛋白质分子内部的运动性是它们执行各种功能的重要基础。

3. 生物催化技术属于

仿生催化是同时具有化学催化和生物催化特征的催化技术,可以在环境友好的温和条件下选择性将反应物转化成产物,适合工业化生产。

4. 生物催化技术路线

生物催化与农业生物技术期刊是我国加一个正规的棋团,而且它是关于生物和农业,一个学术研究性很强的一个刊物。

5. 生物催化技术及其应用

生物技术是利用生物体或其组成部分来生产出有用的物质,继而为人类提供服务的一种技术。伴随着现代生物技术迅猛的发展,细胞工程、基因工程、酶工程、发酵工程得到了一般化工手段难以得到的产品,特别是在解决能源危机、环境污染问题方面,越来越受到人们的关注,并且有的已经实现。

细胞工程是在生物的细胞层面上的操作,包括进行大规模的细胞和组织培养等。通过细胞工程可以生产出有用的生物产品,并且可以产生新的物种。细胞工程有一定的综合性,也就是涉及到多个学科的交叉。在1997年, 克隆羊多莉的诞生标志哺乳动物的体细胞核克隆时代到来,它是由苏格兰罗斯林研究所工作小组培育出来的的,被英国广播公司和科学美国人杂志等媒体称为世界上最著名的动物。多莉没有父亲,但是有三个母亲,一个提供DNA,另一个提供卵细胞,还有一个负责代孕。多莉在2001年时患上了关节炎,后来使用了抗炎药物有所好转,最终在2003年因肺癌死亡。

基因工程又叫作基因拼接技术或DNA重组技术,将来源不同的基因按预先设计,在体外构建杂合的DNA分子,然后将其导入到活细胞中,可以改变生物原有的遗传特性,继而获得新品种。基因工程有跨物种性的特征,可以将外源基因转移到另一种不同的生物细胞内进行繁殖。它打破了物种之间的界限,可以使动物与植物之间,甚至人与其他生物之间的遗传信息进行重组。抗虫棉的研制就属于基因工程的运用,苏云金芽胞杆菌这种细菌可以合成毒蛋白杀死棉铃虫,科学家把细菌的这部分基因导入棉花的细胞中,经过培养就获得了抗虫棉。

酶工程又叫作蛋白质工程学,就是将酶、微生物细胞、动植物细胞、细胞器等置于生物反应装置中,利用酶的催化功能,将相应的原料转化成有用的物质,并将其应用于社会生活的一门技术。具体包括包括酶制剂的制备、酶的固定化、酶的修饰改造等方面。酶工程的应用集中于食品工业、轻工业、医药工业中。在食品工业中可以用来进行淀粉加工,还可以进行乳品加工、果汁加工、烘烤食品,比如淀粉酶、乳糖酶、蛋白酶等。在轻化工业中的用途有洗涤剂制造、化妆品的生产、感光材料生产、废水废物处理等。

发酵工程是采用现代技术手段,利用微生物的某些特定功能,生产有用的产品,或者直接把微生物应用于生产过程的一种技术。发酵工程内容包括菌种选育、配制培养基、灭菌、扩大培养和接种、发酵过程和产品的分离提纯等方面。在医药方面的应用,利用发酵工程开发了很多的药品,比如人类生长激素、重组乙肝疫苗、抗血友病因子等。在食品方面的应用,可以生产传统的发酵产品,如啤酒、食醋等,还可以用来生产食品添加剂,在一定程度上可以帮助解决粮食问题。在环境科学方面的应用,如污水处理中微生物的强化。

6. 生物催化技术的主要特点

光催化系统就是光触媒在外界光的作用下发生催化作用,光触媒在光照条件下(可以是不同波长的光照)所起到的催化作用的化学反应。从1972年,Fujishima在半导体TiO2电极上发现了水的光催化分解作用,从而开辟了半导体光催化这一新的领域。1977年,Yokota发现光照条件下,二氧化钛对丙烯环氧化具有光催化活性,拓宽了光催化应用范围,为有机物氧化反应提供了一条新思路。此后光催化技术在能源制氢、二氧化碳还原、污染物降解等方面迅速发展起来,光催化制氢在解决环境和能源问题上具有广阔的应用前景。

7. 生物催化技术属于什么范畴

定义:根据IUPAC于1981年提出的定义,催化材料是一种物质,它能够加速反应的速率而不改变该反应的标准Gibbs自由焓变化。这种作用称为催化作用。涉及催化材料的反应为催化反应。催化剂有三种类型,它们是:均相催化剂、多相催化剂和生物催化

催化料属于原油,由于比重大,只能做催化料来用。焦化料是石油炼化企业对原油在常减压生产工艺环节产生的产品,其特性属于重质燃料油,同类产品如腊油、渣油等

催化料、焦化料属于燃料油的征收范围,应当征收消费税。