生物催化
生物催化与酶工程
生物催化与酶工程生物催化，即利用生物催化剂（酶）对底物进行特异性催化转化的过程，是一种绿色环保、高效可持续的化学合成方法。
酶工程作为生物催化的关键领域，研究了酶的选择和设计，以提高催化效率和底物特异性。
本文将重点讨论生物催化与酶工程的原理、应用和发展前景。
一、生物催化的原理生物催化是利用酶的特异性催化底物的化学反应。
酶是一种生物大分子，由氨基酸组成，具有复杂的三维结构。
其活性位点与底物结构互补配对，通过形成酶底物复合物，使底物发生催化反应，生成产物。
生物催化具有高效选择性、温和条件、可逆性和不产生污染等优点。
二、酶工程的应用1. 医药工业：酶工程在药物的合成、转化和纯化过程中发挥着重要作用。
通过对酶的改造和优化，可以生产出具有更好活性和稳定性的药物。
例如，利用酶催化合成酶抑制剂，可以有效治疗多种疾病。
2. 食品工业：酶工程在食品加工中广泛应用。
例如，利用改造的淀粉酶可以提高面包的质量和口感，利用改造的蛋白酶可以提高奶酪的风味和质量。
3. 生物燃料工业：酶工程在生物质转化为生物燃料的过程中发挥着重要作用。
通过改造酶的底物特异性和催化活性，可以提高生物质的转化率和产物选择性。
4. 环境保护工业：酶工程在废水处理、废弃物降解等环保领域有广泛应用。
通过利用酶的催化特性，可以高效降解废水中的有机污染物，实现废水的净化和资源化利用。
三、酶工程的发展前景酶工程作为一门新兴的交叉学科，具有广阔的发展前景。
随着基因工程和蛋白工程等技术的不断进步，酶工程的研究和应用将会得到进一步的提升和拓展。
未来，可以通过对酶的高通量筛选和智能设计，开发出更高效、更稳定的酶催化剂。
同时，酶工程还可以与其他领域相结合，如纳米技术、材料科学等，开创出更多新的研究和应用领域。
总结：生物催化与酶工程作为一种绿色可持续的催化方法，在医药工业、食品工业、能源工业和环境保护等领域有广泛的应用前景。
随着酶工程技术的不断发展和创新，我们可以更好地利用酶的催化特性，解决许多现实中面临的难题，并推动工业生产和科学研究的发展。
生物催化和生物转化
生物催化和生物转化是在生物体内发生的重要过程。
生物催化指的是利用生物催化剂（如酶）来促进某些生物化学反应的反应速率，从而实现某种生物过程的过程。
而生物转化则是指生物体内发生的化学物质的转化过程。
这里就分别对进行探讨和探究。
一、生物催化酶是一种生物催化剂，它能够促进反应的进行从而加快反应速率。
酶具有高度的特异性和高效的催化作用，因此在工业生产和医学方面得到了广泛的应用。
具体来说，酶在工业生产中主要应用于催化生物质的降解、物质合成和分离纯化等过程。
在降解方面，比如利用酶将高聚糖分解为低聚糖；在物质合成方面，比如合成植物激素和抗生素等；在分离纯化方面，比如利用酶将分子量较小的产物从复杂的混合物中分离出来。
酶也被广泛用于口服酶替代治疗、生物传感器、药物制剂等医疗领域。
生物催化在不同生物体内扮演着重要的角色。
生物催化在细胞内是发挥生化反应的本质过程，从而维持细胞的基本生物学特性。
而在全身范围内，如人体、环境等方面，生物催化还可以作为一个重要治疗来源。
比如，在人体中，酶参与着消化、吸收和代谢等生理过程。
而在环境保护方面，酶又可以作为一种生物防治的工具，通过利用各种细菌、真菌、酵母菌等生物来降解或清除环境中的有害化学物质。
二、生物转化生物转化是指生物体内不同的化学物质互相转化的过程。
这个过程不仅包括生化反应的过程，还包括可以通过微生物和其他生物触角实现生物生长、修复、再生等生命活动的过程。
生物体内的生物转化包括不同类型的代谢。
其中最重要的两个代谢类型是能量代谢和生物大分子的代谢。
能量代谢是指生物体内通过氧化还原反应，将生物高能分子（例如ATP）。
产生能量来满足生命活动的能量需求。
生物高能分子在生物转化过程中，会转换成形成ATP的大量中间代谢产物。
这些代谢产物通过生物体内的氧化过程，释放电子，进而产生能量，供给生命活动所需。
ATP通常是细胞生物活动的重要物质来源，而这种生物转化代谢通过线粒体的呼吸链而发生。
生物大分子的代谢是指生物体内分解和重组生物大分子，从而满足生命活动的需要。
生物催化ppt
酶的作用特点
⑴ 酶对环境条件的敏感性：酶易失活，要求的反应 条件温和，对环境条件敏感。
固氮酶
N2+6H++6e 常温、常压 2NH3
Fe N2+3H2 500℃,300大气压2NH3
酶的作用特点
(2) 酶催化的高效性：酶具有极高的催化效率。 相同条件下，以分子比表示： 酶（V）高于无酶（V）108 ～1020 倍 酶（V）高于普通催化剂（V）107 ～1013 倍
几何异构 专一性
光学异构 专一性
酶专一性类型
结构专一性——酶对所催化的分子（底物，Substrate）化 学结构的特殊要求和选择。
绝对专一性——指某些酶对底物有绝对严格的要求，
即一种酶只能催化一种特定的底物进行反应 。
O=C
NH2
+ NH2
H2O
脲酶
NH3 + CO2
O=C NH2 NHCl
O=C NH2 NHCH3
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生物催化
Contents
1
生物催化的概述
2
生物催化的作用机制
3
生物催化的应用
4
发展前景与展望
2
生物催化的定义
WHAT IS biocatalysis? 什么是生物催化？
生物催化（ biocatalysis ）是利用生物 催化剂(主要是酶或微生物)来改变(通常是加快) 化学反应速度的作用。
2 3
19
“三点结合”催化理论
认为酶与底物的结合处至少有三个点，只有在完全结 合情况下，不对称催化作用才能实现。
2 3
20
生物催化酶的类别
水解酶 氧化还原酶
转移酶
生生物物催催化化酶酶
生物催化的原理和应用
生物催化的原理和应用生物催化是指利用酶或微生物等生物体对化合物进行催化反应的过程。
相比于传统化学催化，生物催化具有更高的催化效率、更加环保、选择性更好等优点，因此被广泛应用于化工、制药、食品等诸多领域。
一、生物催化的基本原理酶是一种生物大分子催化剂，由蛋白质和辅助因子组成，具有催化化学反应的能力。
酶分子可以与底物分子进行互相作用，形成酶底物复合物，通过反应之后又生成新的产物和酶分子，在整个反应过程中酶本身不参与反应，也不改变反应的平衡常数。
酶催化过程中需要满足的条件主要包括适宜的温度、pH值等环境因素以及适宜酶底物比例等物理、化学的因素。
二、生物催化的应用1. 食品工业酶在食品加工生产中具有广泛的应用，一些常见的应用包括：食用油的加工工艺中发酵的脱酸化酶；发酵面包、酸奶中的酵母等。
2. 医药工业生物催化在药物的合成、提取、纯化等方面也扮演着重要的角色。
医药生产中，亲水性、疏水性等物质的合成和转化，通过境界界面催化技术和基于酶催化技术结合的生物催化工艺进行。
3. 化工工业生物催化在化工生产、环保等方面也得到了广泛的应用。
优良的化学特性为使生物催化在过程在工业生产中具备优势，而在环境保护领域，在废水处理、废气治理等同时发挥了重要作用。
生物催化技术通过提高传统化学方法的效率，降低副产品生成率，并能显著降低化工行业的资源消耗与环境污染。
三、生物催化技术发展目前，生物催化技术已经发展了多达上千种不同的化学反应，该技术的应用领域和成果日趋多样化和复杂化。
随着人们对环保和可持续发展的越来越认识和要求，化工过程的优化成为未来生物催化技术发展的主要方向。
目前，在国际上，生物催化工艺作为一种环保、低能耗、高效的新兴技术，受到广泛关注和重视。
总之，生物催化技术在现代化工、制药等产业，具有更加环保、高效、低成本的特点，已经成为一种热门的研究方向。
希望通过不断的技术创新，生物催化技术可以更好地应用于我们的生活和工作中，为我们创造更加便捷、高效的工作环境和生活品质。
生物催化资料
生物催化
生物催化是一种利用生物体内酶类催化剂来促进化学反应进行的技术。
随着科
技的不断进步，生物催化在各个领域都展现出了巨大的潜力。
生物催化可以提高反应的速率和选择性，减少废物产生，降低能源消耗，从而在环境保护和可持续发展方面发挥着重要作用。
生物催化的基本原理是利用生物体内的酶类催化剂来降低化学反应所需的能量。
酶是一种生物催化剂，它可以在较温和的条件下促进特定的化学反应发生，加速反应速率，降低能量障碍。
生物催化在工业生产上具有广泛的应用，例如在生物柴油生产中，利用生物催化将植物油转化为生物柴油，不仅提高了反应速率，还减少了能量消耗和废物产生。
生物催化还被广泛运用于药物合成、食品加工、环境保护等领域。
在药物合成中，生物催化可以提高产物的纯度和产率，降低生产成本，减少有害副产物的生成。
在食品加工中，生物催化可以提高食品的口感和营养价值，延长食品的保质期，减少食品加工过程中的化学添加剂使用。
同时，生物催化对环境的影响也较小。
由于生物催化的反应条件较温和，不需
要高温高压等条件，因此可以减少能源消耗和废物排放，降低环境污染。
生物催化还可以利用可再生资源作为原料，降低对化石能源的依赖，有利于可持续发展。
总的来说，生物催化作为一种高效、环保的化学反应促进技术，具有广阔的应
用前景。
随着科技的不断发展，相信生物催化技术将在未来发挥更加重要的作用，为人类社会的可持续发展做出更大的贡献。
生物催化反应
生物催化反应生物催化反应是一种利用酶作为催化剂来加速生化反应速率的过程。
酶是生物体内重要的催化剂，能够在相对温和的条件下促进化学反应的进行。
本文将介绍生物催化反应的原理、应用以及未来发展方向。
一、生物催化反应的原理生物催化反应的原理基于酶的特性。
酶是生物体内的蛋白质催化剂，具有高度的特异性和效率，能够在生物体内调控和加速化学反应的速率。
酶分子结构具有活性位点，能够与底物结合，并在底物之间形成特定的键和键解离，从而使反应过程更为迅速和高效。
生物催化反应是由酶催化的，相较于非生物催化反应，具有以下几个优势：1. 温和的反应条件：生物催化反应在相对温和的条件下进行，不需要高温和强酸碱等条件，可以保护反应物和产物的活性，提高化学反应的选择性。
2. 高效率和高特异性：酶催化的生物反应具有高水平的催化效率和特异性，可以加速反应速率，同时避免对其他反应物的干扰，从而提高反应的纯度和产率。
3. 可逆性和重复使用性：酶具有可逆性和重复使用性，可以在反应结束后再次进行催化反应，提高催化剂的利用率，减少资源的浪费。
二、生物催化反应的应用生物催化反应在生物工程、医药、食品工业等领域有着广泛的应用。
1. 生物工程：生物催化反应在生物工程领域中被广泛应用于生产生物质和制造化学品。
通过酶的催化作用，可以提高化学反应的效率和产率，减少废物的产生，实现绿色环保的化工过程。
2. 医药领域：生物催化反应在药物合成和新药研发中发挥着重要作用。
利用酶的催化作用，可以合成具有特定结构和活性的药物分子，提高药物的纯度和治疗效果，同时减少药物副作用。
3. 食品工业：生物催化反应在食品工业中常被用于提高食品的品质和保鲜性。
例如，利用酶的催化作用可以降解食品中的有害物质、改善食品的味觉和口感，延长食品的保鲜期。
三、生物催化反应的未来发展随着生物技术和工程学的不断发展，生物催化反应在未来将拥有更广阔的应用前景。
1. 高效的酶催化剂：研究人员正在探索和开发更高效、更稳定的酶催化剂，以提高反应的速率和选择性。
生物催化
编号的第二个数字
表示在类以下的大组.
• 氧化还原酶：表示氧化反应供体基团 的类型； • 转移酶：表示被转移基团的性质； • 水解酶：表示被水解键的类型； • 裂解酶：表示被裂解键的类型； • 异构酶：表示异构作用的类型； • 连接酶：表示生成键的类型.
编号的第三和第四个数字
• 编号的第三个数字：表示大组下面的 小组，各个数字在不同类别，不同大 组中都有不同的含义； • 编号的第四个数字：是小组中各种酶 的流水编号.
1.2 生物催化的产生与发展
远古时代：酒的酿造,饴糖的制作,豆类做酱
酵母发酵的产物, 是细胞内酶作用的结果
用麦曲含有的淀粉酶 将淀粉降解为麦芽糖
在霉菌蛋白酶作用下,豆类蛋白质水解 得豆酱和豆鼓,压榨后制得酱油
• 1878年,Kuhne第一次提出 “酶”(Enzyme)的概念,意为“在酵母 中”(in yeast); • 1894年,Emil Fischer发现了酶对底物 (酶作用的物质)的专一性现象,提出了 “锁和钥匙”模型; • 酶晶体的获得,才认识到酶是蛋白质,是 由酰胺键连接的氨基酸组成; • 1926年,Sumner从刀豆中得到脲酶结晶, 催化尿素水解,产生CO2和NH3.
现 状
• 1996年生物催化剂已占世界催化剂90 亿美元市场的11%; • 美国EBC成功开发了一种生物脱硫的新 工艺; • 我国:生物催化丙烯腈制丙烯酰胺、有 机废水发酵法制氢技术、生物发酵法 制造甘油已建成投产或通过中试验证.
内 容
• • • • • • • • • • • 酶的结构和分类 酶的分离与纯化 酶活力测定 酶作用动力学 酶的抑制作用 pH值和温度对酶作用的影响 酶的作用机制 应用酶学 酶法制备L-氨基酸 生物催化反应器 生物有机化学与生物催化
生物催化名词解释
生物催化名词解释生物催化是一个化学过程。
从一些无机或有机的化学物质与酶结合起，这些化学物质即发生了变化。
酶催化生物反应并不改变反应物和产物的化学性质。
下列反应中，如果没有催化剂参加，反应按其速率平衡后所得到的化学方程式是：二氧化碳+水－－－－＋o2(g)＋H2O＝=======三碳化合物＋氧气－－－－＋O2(g)那么，由于酶的作用而促使以上反应的加快，是否一定使其速率加快呢?换言之，如果以上化学反应中没有酶，将会出现怎样的情况呢?设想一下，没有酶促进上述反应的进行，那么此反应只能缓慢进行，因为反应的反应速率常数k＝k1／ n(n 为催化剂)，上式表明K和n成正比，这是一个特殊情况，对于绝大多数的反应则不成立，在所有的反应中，其速率常数的值与催化剂的浓度无关，因此在绝大多数情况下，酶促进反应的进行速率可以简单地写成：速率＝k×n(k1为反应速率常数)，上式中1k为一定条件下的特定常数，实际上它是酶促进反应速率的决定因素。
如果反应的速率常数K已知，则可通过酶的反应速率来确定该酶的最适浓度。
如果不考虑酶的浓度，则还要求确定一种酶的最适浓度。
氨基酸进入酶系统的途径，一般都需要一个载体蛋白，一般以小分子葡萄糖或甘油为载体，这种能与底物共价结合形成一种复合物，并带有一个供氨基酸进入的通道。
所谓共价结合，就是指整个过程中载体蛋白与底物或氨基酸分子一样均可以被解离成自由状态。
载体蛋白带有可溶性的或不溶性的多糖链，它们彼此相互作用，就可以构成通道。
当带有多个通道的载体蛋白吸附于酶上时，就会提供通道，可以引导多个氨基酸同时进入一个酶反应器，从而加快反应速率。
关于生物催化剂、辅助因子的概念，可以参见“物理化学”、“化学”等教材中的有关内容。
目前生物催化剂主要指能降低反应活化能的物质。
常见的生物催化剂有酶类、非酶生物催化剂等，其中尤以酶类催化剂在工业上的应用最广泛。
酶是一种特殊的蛋白质，它的化学本质是具有生物催化作用的蛋白质。
生物催化剂和化学催化剂的异同点
生物催化剂和化学催化剂的异同点生物催化剂和化学催化剂是两种常见的催化剂类型，它们在催化反应中发挥着重要的作用。
本文将从催化原理、应用范围、环境友好性等方面，对生物催化剂和化学催化剂进行比较，展示它们的异同点。
一、催化原理1.1 生物催化剂生物催化剂是由生物体产生的酶或细胞器等生物分子组成，通过调节底物的构象和活化能，加速反应速率。
生物催化剂的催化作用是通过酶与底物之间的特异性结合实现的，酶与底物形成酶底物复合物，通过改变底物的构象、引入临时性电荷、提供酸碱催化等方式，降低反应的活化能，加速化学反应的进行。
1.2 化学催化剂化学催化剂是由人工合成的无机或有机化合物组成，通过调整反应条件和提供反应活性位点，加速反应速率。
化学催化剂的催化作用是通过与底物形成化学键或离子相互作用，改变底物分子的能级、电子密度和构象，从而降低反应的活化能，促使反应发生。
二、应用范围2.1 生物催化剂生物催化剂广泛应用于生物工程、医药、食品加工等领域。
例如，酶作为一种重要的生物催化剂，可以用于合成化学品、制药、酿酒等工业过程中。
此外，生物催化剂还可以用于废水处理、环境修复等环保领域。
2.2 化学催化剂化学催化剂被广泛应用于化学工业、能源转换、材料合成等领域。
例如，金属催化剂常用于合成有机化合物、制备新型材料等反应中。
此外，化学催化剂还可以用于汽车尾气净化、石油加工等工业过程中。
三、环境友好性3.1 生物催化剂生物催化剂通常具有较高的催化效率和选择性，可以在温和条件下进行反应，降低能耗和废物产生。
此外，生物催化剂在反应过程中不会引入有毒物质，对环境友好。
生物催化剂还具有可再生性，能够通过发酵、生物技术等方法进行回收和再利用。
3.2 化学催化剂化学催化剂在某些情况下可能会引入有毒物质，对环境造成污染。
此外，化学催化剂的催化效率和选择性受到反应条件的限制，需要较高的温度和压力，增加能耗。
然而，化学催化剂也具有较长的使用寿命和较高的稳定性，能够在复杂的反应体系中发挥作用。
第11章-生物催化1
3. pH影响底物有关基团的解离。
（4）温度对酶作用的影响 v
最适温度 T
两种不同影响： 1. 温度升高，反应速度加快； 2. 温度升高，热变性速度加快。
酶的最适温度: 在一定条件下，酶表现最大 活力时的温度。
酶的最适温度不是一个固定的常数，其数 值受底物种类、作用时间等因素影响而改变。
❖ 洗衣业常用的酶有四种: 脂肪酶/蛋白酶/淀粉酶和纤维素酶.
11.2 生物催化的定义
利用酶或者细胞等具有生物活性的物质 催化化学反应的技术学科，这种反应过程 又称为生物转化。
常用的有机体主要是微生物，其本质是利用 微生物细胞内的酶进行催化。
化学 生物学 工程学
生物催化
有机化学 生物化学 生物无机化学 分子生物学
(1) 酶浓度对酶反应的影响
在底物足够过量而其它条件固定的情况下， 并且反应系统中不含有抑制酶活性的物质 及其他不利于酶发挥作用的因素时，酶促 反应的速度和酶浓度成正比。
(2) 底物浓度对反应速率的影响 V
Vmax
[S]
当底物浓度较低时
反应速率与底物浓度成正比；反 应为一级反应
V Vmax
[S]
３、酶的比活力
比活力（比活性） 每 mg 蛋白质中所含的 活力单位数。
❖ 酶的比活力即表示酶的含量（纯度），是表示 酶制剂纯度的一个指标。
❖ 如在酶的提纯过程中，随着酶逐步被纯化，其 比活力也在逐步增加。
二、 酶的制备
❖ 不同使用目的，要求酶制剂的纯度高低不同，如科学 研究常需要高度纯化甚至制成结晶。
❖Thydrolysis of starch to simple sugars is accomplished by using a two-step, enzyme-catalyzed process called liquefaction and saccharification.
生物催化名词解释
生物催化名词解释生物催化是一种对环境中能量转换过程起调控作用的过程，它在能源、资源的利用以及污染治理等方面都有重要意义。
生物催化剂(biocatalyst)是指一些由细菌、古菌等微生物产生的具有催化功能的物质。
生物催化所催化的反应可以是可逆的，也可以是不可逆的。
生物催化一般有3种类型：第一种是基于酶的催化，这些酶是专一性的催化剂，使一些需要高浓度底物或受热易分解的化合物转化为产物，这类催化剂广泛存在于大多数生物中，如植物中的蔗糖酶;动物体内的多种脱氢酶等。
这类酶是自催化过程，即只要反应条件满足，酶便可一直催化下去。
第二种是生物催化剂与金属配合物催化，它们是非专一性催化剂，有着与酶相同的性质，可在反应中逐步降低活性而被代替。
金属离子是反应过程中的重要组成部分，随着有机物的分解而还原成为无害的形式并被除去。
这类催化剂包括铁、钴、镍、铜等金属的氧化物。
这类催化剂称为微生物或古生物催化剂。
第三种是金属酶催化。
金属酶催化剂与无机金属的氧化物形成复合物，其中酶起催化作用，金属离子仅作载体。
当金属氧化物催化剂存在时，无机金属以离子状态存在，当加入金属酶后，金属酶成为活性中心，其中催化剂起着催化作用。
如镍-铁-锰合金酶，以镍为催化剂，将铁氧化成为铁离子;铬-铁-锌-铜合金酶，以铬为催化剂，将铁氧化成为铁离子。
此外，由天然金属离子如金、银、铁、锌、铜、钼和钨等与氨基酸的羧酸盐结合而成的金属酶，也可催化有机化合物的化学反应。
生物催化的另外两个特点是快速性和选择性。
酶催化的反应速率很快，大约在100～1000min，最适宜于进行选择性较强的化学反应。
生物催化剂常常能在常温常压下催化大多数不稳定化合物发生化学反应，尤其适宜于微生物催化。
生物催化剂既可催化相对分子质量比较大的化学反应，又可催化相对分子质量比较小的化学反应。
生物催化剂在光、热和水等外界条件的影响下，能够降低活性。
例如，热处理对酶蛋白的变性就是一种很好的改性方法。
生物催化反应及其应用
生物催化反应及其应用生物催化反应是生物化学的重要分支之一，它能够在生物体内发挥重要的生理作用，同时也被广泛应用于化学生产、制药、环保等众多领域。
本文将介绍生物催化反应的基本概念、类型和应用。
一、生物催化反应的基本概念催化反应是一种化学反应，通过添加催化剂来促进反应速率。
生物催化反应是生物体内由酶催化的化学反应，能够将反应速率提高几百倍乃至几千倍。
生物催化反应通常是选择性催化，只催化特定的反应物或产物。
生物催化反应发生在生物体内，涉及到多种酶和底物。
其中最常见的是氧化还原反应，包括葡萄糖的氧化、脂肪的分解和合成、氨基酸代谢等。
此外，生物催化反应还包括水解反应、羟化反应、甲基化反应、脱氨反应等多种类型。
二、生物催化反应的类型1. 氧化还原酶催化反应氧化还原酶催化反应是生物催化反应中最常见的一种类型，具有重要的生化和生理特征。
其原理是通过氧化还原反应将化合物转化为不同的化合物。
例如，过氧化氢酶能够将过氧化氢分解为水和氧气，酒精脱氢酶能够将乙醇转化为乙醛，乳酸脱氢酶能够将乳酸转化为丙酮酸。
2. 水解酶催化反应水解酶催化反应是生物催化反应中另一种重要的类型，主要涉及生物大分子的降解和转化。
例如，淀粉酶能够将淀粉分解为葡萄糖单元，蛋白酶能够将蛋白质降解为氨基酸。
3. 转移酶催化反应转移酶催化反应是一种将功能基团从一个分子转移到另一个分子的生物催化反应。
例如，转移酶能够将乙酰基从辅酶A转移到某些代谢途径中的分子上，使它们参与代谢途径。
三、生物催化反应的应用生物催化反应在许多领域中得到广泛应用，特别是在制药和化工领域。
以下列举一些常见的生物催化反应应用：1. 制药领域：药物合成生物催化反应在制药领域中非常重要，特别是在合成药物方面。
许多药物可以通过生物催化反应实现，例如红霉素、广谱抗生素和拟南芥碱等。
2. 化工领域：生物降解生物催化反应在环保和化工领域中也得到了广泛应用。
例如，生物催化反应可以用于处理含有污染物的废水、空气和土壤。
有机化学中的生物催化与生物催化剂
有机化学中的生物催化与生物催化剂生物催化是有机化学中一门重要的研究领域，它主要涉及到利用生物催化剂加速有机反应的过程。
生物催化作为一种高选择性和高效率的方法，被广泛用于合成有机化合物、制药领域和环境保护等方面。
本文将探讨生物催化的基本原理、生物催化剂的分类以及其在有机化学中的应用。
一、生物催化的基本原理生物催化是指利用活体系统中的酶（也称为生物催化剂）来加速有机反应。
酶是一类天然的蛋白质催化剂，具有高效率、高选择性以及对温度和pH值的容忍度较大等特点。
生物催化作用的理论基础是酶催化反应的速率常数（kcat）远远高于非酶催化反应，这是因为酶能够通过与底物形成亚基复合物而降低反应能垒。
生物催化的机制可以分为两种类型：单酶催化和复酶系统。
单酶催化是指一个酶能够完成一个完整的催化过程，而复酶系统则包含多个酶催化步骤以实现一个复杂的合成反应。
无论是单酶催化还是复酶系统，它们在催化反应中的基本原理都是通过酶与底物之间的特异性相互作用来加速反应速率。
二、生物催化剂的分类生物催化剂可以按照其来源、反应类型以及具体应用领域进行分类。
按照来源来进行分类，生物催化剂可以分为天然酶和重组酶。
天然酶是从生物体中提取得到的酶，在自然界中广泛存在，并且能够催化多种有机反应。
重组酶是通过基因工程技术将目的基因导入到宿主细胞中表达而得到的酶，这种酶具有更好的稳定性和可控性。
按照反应类型来进行分类，生物催化剂可以分为氧化还原酶、转移酶、水解酶和异构酶等。
不同类型的酶在催化反应中起到不同的作用，能够加速相应的反应速率。
按照具体应用领域来进行分类，生物催化剂可以分为制药酶、工业酶和食品酶等。
制药酶主要应用于药物的合成和医药工业领域，工业酶主要用于有机化学反应和工业生产中，而食品酶则应用于食品加工和制造。
三、生物催化在有机化学中的应用生物催化在有机化学中有着广泛的应用，特别是在有机合成领域。
1. 不对称合成：生物催化剂能够实现高度不对称催化，通过选择性的结构和对手性识别性，可以实现对手性目标产物的合成。
生物催化技术
图７-１ 酶的活性中心与底物过渡态中间物的互补关系
1958年，E.Rosenblatt提出了描述信息在人脑中贮存和记忆的数学模型，即著 名的感知机模型（Perceptron）。
1962年，Widrow和Hoff提出了自适应线性神经网络，即Adaline网络，并提出 了网络学习新知识的方法，即Widrow和Hoff学习规则（即δ学习规则），并用电 路进行了硬件设计。
2 低潮期（1969-1982） 受当时神经网络理论研究水平的限制及冯·诺依曼式计算机发展的冲击等因素
的影响，神经网络的研究陷入低谷。
在美、日等国有少数学者继续着神经网络模型和学习算法的研究，提出了许 多有意义的理论和方法。例如，1969年，S.Groisberg和A.Carpentet提出了至今为 止最复杂的ART网络，该网络可以对任意复杂的二维模式进行自组织、自稳定和 大规模并行处理。1972年，Kohonen提出了自组织映射的SOM模型。
4 新连接机制时期（1986-现在） 神经网络从理论走向应用领域，出现了神经网络芯片和神经计算机。 神经网络主要应用领域有：模式识别与图象处理（语音、指纹、故障检测和
图象压缩等）、控制与优化、预测与管理（市场预测、风险分析）、通信等。
6 .2 神经网络原理 神经生理学和神经解剖学的研究表明，人脑极其复杂，由一千多亿个神经元
• 与传统的化工催化相比，酶催化具有许多特点，首先酶催 化效率极高，是非酶催化的106～1019倍。。其次，酶催 化剂用量少，化工催化剂为0.1％～１％（摩尔分数），而 酶用量为0.0001％～0.001％（摩尔分数）。
生物催化技术的应用前景
生物催化技术的应用前景生物催化技术是指利用微生物、酶等生物催化剂，在温和条件下催化或促进生物大分子的反应过程，从而完成生物转化或合成工艺的技术手段。
随着生命科学和化学工程学科的快速发展，生物催化技术应用范围不断扩大，成为当今工业界参与竞争的另一种方式。
本文将从生物催化技术的定义、原理以及应用前景等方面进行详细论述。
一、生物催化技术的定义和原理生物催化技术是指利用酶、微生物等天然催化剂，在适宜的反应条件下，引导待催化的底物转化为目标产物的过程。
生物催化技术的应用基础在于酶的催化性质。
酶是一种特殊的蛋白质，具有天然、高效、选择性催化作用。
它可以加速底物到产物的转化速率，但不改变化学平衡，同时可以在温和的条件下催化反应，避免了高温、高压等物化过程弊端，具有独特的优势。
传统化学合成中，由于需要利用无害性或半无害性溶剂催化反应，常常大量地产生废水和废气。
而生物催化技术就是在避免这种情况的同时，实现底物的高选择性转化，降低反应的成本，提高产物的纯度，保持环境的可持续性发展。
二、（一）在医学领域的应用在医学领域，酶在诊断、治疗和预防疾病等方面具有广泛的应用前景。
例如：在生物大分子的合成中，酶可以被用于合成人类基因组中没有的多糖、肽、核酸等生物大分子，这些大分子可以作为新一代药物发展的候选化合物。
同时，酶也可以用于人类血浆的分流、红细胞的净化，甚至是某些生物危害物质的清除等方面。
这些应用前景展示了酶的广泛应用价值。
（二）在食品工业领域的应用酶技术在食品工业中的应用非常广泛，能广泛应用于发酵、制作食品添加剂、制作高值化、低卡路里以及蛋白质利用价值的开发等方面。
如：酶可用于面粉加工中提高面团弹性，促进乳酸发酵，改善馅饼、面包、蛋糕等品质，也可以用于蛋白质耐热性的提高，甚至是对致病菌的抑制作用等。
这些应用表明了酶在食品工业上的不可缺少性。
（三）在工业生产领域的应用生物催化技术在工业领域中的应用，但风险也相应比较大。
在化学工业、农业、能源领域，酶与微生物可用于植物或动物副产物的利用、酶的固定化、氧化脱氢反应、酶电极捕捉、无机盐的还原、酶燃料电池等等。
工业催化原理第八单元生物催化基础及过程
生物催化的优点和应用
1 高效能
酶具有高催化效率，能在温和条件下加速反 应速率。
2 高选择性
酶能选择性催化特定底物，减少或避免副反 应的发生。
3 绿色生产
生物催化不需要高温ຫໍສະໝຸດ 高压等条件，减少能 耗和环境污染，符合可持续发展的原则。
4 应用广泛
生物催化在制药、化工、食品等领域都有重 要应用，如生物基质合成、生物制药等。
酶的产生和提取
1
产生
酶可以通过发酵、基因工程等方法从生物体内产生。
2
提取
酶可以通过离心、超滤等方法从生物体内提取。
3
纯化
提取的酶可以通过层析、电泳等方法进行纯化。
酶的测定和评价
酶的活性可以通过测定底物转化速率、酶抑制剂浓度和酶动力学参数等来评价。
酶的结构和功能
酶是生物催化的核心，由氨基酸组成。酶的结构和活性位点决定了其催化性 能，如催化特定底物和产生特定产物。
酶的分类
氧化还原酶
催化氧化还原反应，如过氧化氢酶
复分解酶
催化复分解反应，如DNA酶
水解酶
催化底物的水解反应，如淀粉酶
类酶
具有催化活性但非蛋白质，如核酸酶P
酶的活性和稳定性
酶的活性受温度、pH值、底物浓度和抑制剂等因素影响。酶的稳定性与酶的 结构和环境条件有关，如温度、pH值和储存方式。
工业催化原理第八单元生 物催化基础及过程
工业催化原理第八单元生物催化基础及过程 PPT大纲：
什么是生物催化？
生物催化是利用生物催化剂（酶）在温和条件下催化化学反应的过程。它能提高反应速率和产物纯度，并减少 副反应和污染物的生成。
生物催化和化学催化的区别
生物催化利用天然酶作为催化剂，具有高效、高选择性、温和的特点；化学 催化则使用无机或有机化合物作为催化剂，需要更严苛的条件。
生物催化概念
生物催化概念1. 生物催化的定义生物催化是指生物体利用酶的催化作用来加速化学反应的过程。
酶是一种高效催化剂，可以在温和的条件下加速反应速率，并且能够选择性地催化特定的反应，生物催化广泛应用于化学、医药、食品等领域。
2. 生物催化的优点与传统的催化剂相比，生物催化具有以下优点：（1）高效性：酶能够在温和的条件下催化反应，反应速度远高于传统的催化剂。
（2）选择性：酶能够选择性地催化特定的反应，不会产生副反应或生成不必要的产物。
（3）环境友好：酶不会对环境造成污染，也不需要使用有毒的催化剂。
（4）易回收：酶可以通过简单的分离和纯化步骤进行回收，不会对环境造成影响。
3. 生物催化在化学领域的应用生物催化在化学领域具有广泛的应用。
（1）合成有机化合物：酶可以催化多种有机化合物的合成，例如合成药物、香料、染料等。
（2）生产食品或添加剂：酶可以用于生产面包、啤酒、酪蛋白等食品或添加剂。
（3）生产聚合物：酶可以用于生产纤维素、淀粉、天然橡胶等聚合物。
4. 生物催化在医药领域的应用生物催化在医药领域也有广泛的应用。
（1）生产药物：酶可以用于生产药物，例如激素、抗生素、酶替代疗法等。
（2）生产生物传感器：酶可以用于制造生物传感器，用来检测血糖、血脂等生物指标。
（3）生产生物治疗药物：酶可以用于生产生物治疗药物，例如透明质酸、胰岛素等。
5. 生物催化在食品领域的应用生物催化在食品领域也有广泛的应用。
（1）面包、啤酒等生产：酶可以用于发酵过程中，促进面包、啤酒等产品的生产。
（2）增强口感：酶可以用于乳制品、肉制品等食品中，增强其口感。
（3）降解防腐剂：酶可以用于降解食品中的防腐剂，降低其对人体的危害。
6. 生物催化的研究进展生物催化是一个快速发展的领域，在研究上已经取得了许多进展。
（1）酶的改造：通过改造酶的结构和性质，可以提高酶催化的效率和选择性。
（2）酶的固定化：将酶固定在固体支撑物上，可以提高酶的稳定性和使用寿命，方便酶的回收和重复使用。
生物催化技术
生物催化技术生物催化技术是一种利用酶或微生物进行化学反应的技术，具有高效、特异性和环境友好等特点。
在过去几十年里，生物催化技术在农业、医药、食品和能源工业等领域得到了广泛应用。
本文将介绍生物催化技术的原理、应用和发展前景。
一、原理生物催化是通过酶或微生物催化剂，促进化学反应的进行。
生物催化剂通常是酶或微生物细胞，它们具有高度特异性和选择性，可以在较温和的条件下催化多种化学反应。
酶作为一种特殊的蛋白质，可以催化底物的转化，降低活化能，加速反应速率。
微生物中的酶和细胞也可以发挥类似的作用。
通过调整反应条件和选择合适的生物催化剂，可以实现对特定反应的高效催化。
二、应用1. 农业领域在农业领域，生物催化技术被广泛应用于生物农药、生物肥料和转基因作物的生产。
利用生物催化技术，可以高效合成生物农药，如杀虫剂、杀菌剂和除草剂，减少对环境的污染和对农作物的损害。
同时，生物催化技术在生物肥料的生产中也发挥着重要作用，可以提高农作物的产量和品质。
此外，利用生物催化技术还可以改良作物基因，培育出对病虫害抗性更强的转基因作物。
2. 医药领域在医药领域，生物催化技术可以用于药物合成和药物代谢研究。
通过选择合适的酶催化剂，可以合成出高效、低毒的药物。
此外，生物催化技术还可以用于药物代谢的研究，帮助科学家了解药物在体内的代谢途径和药效。
这些研究对于新药的开发和治疗方案的优化具有重要意义。
3. 食品领域在食品领域，生物催化技术被广泛应用于食品添加剂的生产和食品质量的改善。
通过生物催化技术可以高效合成食品添加剂，如酶制剂和调味剂，提高食品的加工效率和质量。
此外，生物催化技术还可以用于食品中有害物质的降解和营养物质的添加，帮助食品行业提高产品的安全性和营养价值。
4. 能源领域在能源领域，生物催化技术可以用于生物燃料的生产和废弃物的处理。
通过利用酶或微生物催化剂，可以将生物质转化为可再生的生物燃料，如生物乙醇和生物柴油，减少对化石燃料的依赖和对环境的污染。
生物催化反应的解析和优化
生物催化反应的解析和优化生物催化反应是一种利用生物催化剂（酶）来加速化学反应速率的方法。
与传统的化学催化相比，生物催化反应具有更高的选择性、更温和的反应条件以及更环保的特点。
在本文中，我们将探讨生物催化反应的机制、应用以及优化方法。
一、生物催化反应的机制生物催化反应的机制可以简单地描述为：酶与底物之间的互相作用。
酶是一种特殊的蛋白质，它具有特定的空间结构和活性位点。
当底物分子与酶的活性位点结合时，酶会通过调整底物的构象，降低反应的活化能，从而加速反应速率。
酶与底物结合后形成的酶底物复合物在反应完成后会解离，释放产物和再生酶。
二、生物催化反应的应用生物催化反应在许多领域都有广泛的应用。
例如，在医药领域，生物催化反应可以用于合成药物原料，提高药物的产率和纯度。
此外，生物催化反应还可以应用于食品加工、环境保护和能源生产等方面。
例如，生物催化反应可以用于制备食品添加剂、生物柴油和生物降解塑料等。
三、生物催化反应的优化方法为了提高生物催化反应的效率和稳定性，研究人员提出了许多优化方法。
以下是其中几种常见的方法：1. 酶的改造：通过蛋白工程技术，可以对酶进行改造，以增强其催化活性和稳定性。
例如，通过点突变或插入突变，可以改变酶的催化位点或结构域，从而提高其催化效率。
2. 反应条件的优化：反应条件对于生物催化反应的效率和选择性至关重要。
调整温度、pH值、底物浓度和反应时间等参数，可以优化反应条件，提高反应速率和产物产率。
3. 底物工程：通过对底物结构的改造，可以增强其与酶的亲和力和反应活性。
例如，通过改变底物的官能团或构象，可以提高其与酶的结合能力，从而增加反应速率。
4. 反应系统的优化：改变反应体系的物理性质，如溶剂选择、添加辅助剂等，可以提高反应效率和稳定性。
例如，选择合适的溶剂可以提供更适宜的反应环境，增强酶的催化活性。
四、结语生物催化反应是一种高效、环保的化学反应方法。
通过深入了解生物催化反应的机制，我们可以更好地应用和优化这一技术。
生物催化名词解释
生物催化名词解释生物催化是指利用生物物质，如酶、酵素、细胞、菌种等，作为调节反应条件和反应媒介，能够有效地实现各种有机反应的生物学技术。
生物催化应用的动力传递过程可以更快捷、更有效，更安全地实现有机合成，因而又被称为“生物催化反应（Bio-catalysis）”或“生物反应（Bioreaction）”。
生物催化反应可以大大提高有机化学反应的生产效率，并且可以有效地抑制反应温度、副反应及副产物的形成。
生物催化反应还可以减少反应物的消耗，使反应的产物的收率大大提高，以及节约相关原料和能源。
生物催化反应可分为两类：一类是借助于有机物介导，另一类是借助于酶介导的反应。
有机物介导的反应是指在反应体系中，存在有机物质作为催化剂，可以加速反应进程的反应。
典型的有机物介导催化反应包括加成反应、甲醛加成反应、烯烃加成反应、活性醇氧乙烯加成反应、酯交换反应等。
这些有机物介导的反应，在微囊藻蛋白（microalgae protein）和有机溶剂中得到了改进。
酶介导的生物催化反应，也称为生物催化反应，是指利用酶作为催化剂，能在有机反应体系中快速实现合成反应的一种生物学技术。
酶介导的生物催化反应通常分为两个步骤：一是酶的酶反应，即酶将反应物转变为活性物质；二是酶的调节作用，即根据反应条件，酶降解或结合反应物，从而调节反应物的比例。
生物催化反应是当今有机合成反应中必不可少的部分，在有机合成中得到了广泛应用。
此外，由于其独特的催化特性，生物催化反应也被用于医药、农药、食品、芳香等行业，取代传统的有机合成方法，实现绿色合成。
生物催化反应不仅提高了有机合成反应的效率和可控性，而且它不会产生污染，所以也被称为“清洁学”。
此外，由于生物催化反应得到了广泛应用，相关技术研究也大大促进了物质和能源的可持续利用，因此也被称为“清洁生产”。
总之，生物催化反应是当今有机合成反应中最常见的一种方法，由于其独特的催化特性与清洁环保的优势，受到了有机合成行业的越来越多的重视。
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分批培养 (Batch culture)转化法，在摇瓶或发酵罐中进行培养转化，
这是较常用的方法。 加底物的时间
一般是在微生物培养至生长旺盛的对数生长期的中期，或在后期产
生酶的高峰时期，加入底物进行转化。个别也有在生长早期加底物。
加入底物的状态
加入的底物可以是水溶液或直接用粉末状的固体底物，必要时也可以 使用对微生物毒性较小的溶剂如乙醇、丙酮、二甲基甲酰胺(DMF)，
或二甲基亚砜(DMSO)，丙二醇等配制底物溶液。
对于水不溶的底物，如甾体化合物，除了用上述任何一种方法溶解后 加入培养菌液进行转化外，最好另外再加少量表面活性剂如吐温-80等， 使底物均匀地分散在培养液中，便于转化。 加底物的方式 投料方式可以一次或分批添加。在任何一种生物转化过程中，都必须 考虑底物的各种性质，如渗透性、溶解度、稳定性、毒性等。
12
50年代初，Peterson及Murray成功地将微生物转化用于甾体合成。 60年代和70年代以来应用微生物转化合成各种新青霉素和新头孢霉素。 90年代后微生物转化技术又得到进一步的发展，成为合成手性药物不可 缺少的合成技术。 微生物转化反应已涉及到直链烷烃类、环状烷烃类、碳水化合物类、萜
类、甾醇类、非甾醇环状类和杂环类等化合物的合成，并已广泛地应用
2
催化剂的性能指标
酶活
人们并不关注总酶活，而更多关注比活和体积活力
活性
比活
为评价生物催化剂的性能，比活是一个基本指标
转换频率（turnover frenquency, 缩写为tof）
催化事件的数目 转换频率（tof）＝ 时间 活性位点的数目
转换频率使得人们能对不同催化体系（生物的或非生物）的性能进行比较
High enzyme concentration.
in practice,owing to an either excessive viscosity increase or excess of deactivated protein in the reactor, a maximum limit of enzyme concentration is reached. An increase can be effected through the temperature (Arrhenius behavior)
选择性
衡量在一定转化程度下的对映选择性
反映产品分离后整体选择性的大小。
BIOCATALYSIS TECHNOLOGY
4
稳定性
抑制剂、氧、不合适的pH或其它因素如机械压力或剪切力等
能显著影响酶的稳定性，但酶的稳定性通常是指温度稳定性
酶活对时间的衰减
[E]t=[E]0exp(-kd· t)
[E]t和[E]0分别是在时间t和零点时的酶活，kd是失活速率常数。
When considering the Michaelis–Menten equation
[v = vmax[S]/(KM + [S])= kcat[E][S]/(KM + [S])], there are three possible ways to achieve a maximum reaction rate:
（基团）的作用，使它转变成结构相类似但具有更大价值的化合
物。 微生物转化法是一种古老的技术。例如酿醋，就是人类最早利用
的微生物转化技术。
1862年巴斯德开始用纯菌种木醋杆菌 (Acetobacter xylinum)使乙醇 转化（氧化）生成醋酸，这就成了典型的微生物转化反应。
2015/1/19
BICATALYSIS TECHNOLOGY
微生物转化的方法
生长细胞培养转化法(growing culture)
静止细胞培养转化法(resting culture) 固定化细胞转化法(Immobilized cells)
生长细胞培养转化法
在培养菌体的适当时间(中期或后期)，将底物直接加到微生物生长培 养基中，微生物自身繁殖生长的同时对底物进行生物转化。一般用
第二阶段是加入底物进行转化
◦ 需要将底物进行适当处理，配制成溶液，与微生物发酵液或菌体 悬浮液混合，按适宜的转化条件进行转化反应。
微生物转化步骤
筛选菌种→培养菌（体）丝或孢子→选择适宜的转化方式
→转化培养 (即转化发酵)或菌体及孢子悬浮液转化 →转化液的分离提取→产品精制。
微生物转化概要
1. 筛选菌种：菌种是微生物转化的关键。根据转化反应类型，收 集相关类别的微生物菌株。可参考文献用过的菌株，从国家或 部门菌种保藏中心、学校或研究机关实验室索取、购买。也可 从土壤分离筛选。
底物
（进入）
菌种 ↓ 培养（发酵） ↓ 菌体细胞（反应）
（分泌）
产物
微生物转化通常的两个阶段
第一阶段为菌体培养
◦ 为了获得较多的微生物菌体或酶，需供给菌体丰富的营养，在最 适的温度、pH和通气条件下，使其充分繁殖，保证菌体良好生长。 培养时间的长短随菌种而异，一般细菌需要12-24h，霉菌24-48h。 但微生物菌体生长与酶的产生条件不完全一致，还需研究发酵产 酶的条件，尽可能地诱导产生所需要的酶，抑制不需要的酶。
TTN
生成的产物摩尔数 消耗的催化剂摩尔数
在应用生物催化中，生物催化剂的纯度常常不知道，生物催化的 稳定性常以酶消耗数（酶单耗）（enzyme consumption number，
缩写为e.c.n）表示
消耗的酶量 酶的克数 e.c.n. ＝ 生成的产物量 产物的千克数（或磅数 ）
空间-时间收率（space-time yield，缩写为s.t.y.）
微生物转化收率高、成本低
微生物转化反应是在全细胞内进行，保持原有整体酶系统，比较符
合生物催化所需环境与条件。
在氧化 - 还原等催化反应时不需添加辅酶，对于酶法合成来说这是 很难满足的。 微生物转化反应可以持续进行，反应量大，收率高，可以大规模工 业生产。加上设备和原料简单易得等优点，生产成本一般低于化学 合成，也往往低于分离纯化酶的酶法合成。
选择性σ和转化程度x有关
从方程可以计算产物浓度[P]:
γ＝x· σ
[P]=[S]0· γ=[S]0 · x· σ
大规模生产的化学品，收率达到98%或99%是绝对必要, 精细化学品产率
90%~95%就够了，对于具有特殊性能的化学品的初步生产阶段，例如药物，
收率只要大于80%就可被接受； 可接受的收率取决于工艺的步骤数，其中包括产品的分离步骤。 如果每一步收率都达到90%，总收率取决于经历的步骤数n，对于一步操 作，γoverall,1＝90％，对于三步操作，γoverall,3＝73％，对于10步操作， γoverall,10＝35％ ！
High substrate concentration (increase of space–yield).
Enzyme reactions can be accelerated by increasing the substrate concentration up to the limit of saturation (≈ 10KM). If [S] ≥ KM, the enzyme is saturated which means enhancing either the biocatalyst concentration and/ or the time constant kcat.
生物催化的应用
第一节 酶催化工艺性能指标 第二节 微生物生物转化 第三节 用于生物催化的主要酶与微生物
2015/1/19
BIOCATALYSIS ENGINEERING
1
4.1 酶催化工艺性能指标
催化剂的性能指标
活性 选择性 稳定性
催化工艺的性能指标
2015/1/19
BIOCATALYSIS & CHIROTECHNOLOGY
催化速率常数kcat和失活速率常数kd的比值，可用 于快速评价失活酶的潜力。
决定、评价、优化工艺路线，常见指标：
①
产品收率，
②（生物）催化剂生产率，
③ ④ 操作稳定性／（生物）催化剂稳定性， 反应器生产率。
2015/1/19
BIOCATALYSIS & CHIROTECHNOLOGY
6
产物的收率γ:
到制药、农药、食品、日用品和石油化工等工业领域。
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BICATALYSIS TECHNOLOGY
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微生物转化的特点
对立体结构合成上具有高度的专一选择性
严格的立体结构选择性，对药物合成来说是非常重要的。特别像生理活性 很高的激素、抗生素以及心血管系统和神经系统药物等的药效对立体结构 的要求很高，往往具有严格对映体立体构型要求，此为有机化学合成方法 难以达到的。 微生物转化反应是一种酶的催化反应，有严格的区域选择性 (regioselectivity)、面选择性(face selectivity )和对映异构体选择性(enantiope selectivit。并且，微生物或酶有时能在有机分子的非活性中心发生反应， 这对一般化学方法来说是很难实现的。
微生物转化反应条件温和，设备简单，公害少，并且反应
速率快
高效催化是微生物转化的另一特征。在最适条件下，酶能在1s内使 102～106个底物分子转变成产物，并在常温、常压和pH近中性等条 件进行催化反应，这往往是普通化学催化剂所不能进行的。
微生物转化无需高压、强热等苛刻的条件，设备简单，反应条件温
和，生产安全，原料除底物和普通培养基外没有其他化学品，避免 或减少使用强酸、强碱和一些有毒原料，改善操作条件，环境友好
Increase in the time constant.
Catalytic Constant
2.3 微生物生物转化