酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用課件

1、酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用1第第2 2講講 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用21 1 酶學(xué)研究基礎(chǔ)酶學(xué)研究基礎(chǔ) 酶是生物體內(nèi)一切生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑，是生命酶是生物體內(nèi)一切生物化學(xué)反應(yīng)的催化劑，是生命活動的重要組成活動的重要組成 18781878年，年，kunnekunne提出酶的名稱提出酶的名稱enzyme enzyme 18961896年，年，buchnerbuchner發(fā)現(xiàn)發(fā)酵是酶的作用的化學(xué)本質(zhì)發(fā)現(xiàn)發(fā)酵是酶的作用的化學(xué)本質(zhì) 18941894年，年，fisherfisher提出鎖匙模型，解釋酶的專一性提出鎖匙模型，解釋酶的專一性 19

2、131913年，年，michaelismichaelis和和mentenmenten提出米氏方程提出米氏方程 19261926年，年，sumnersumner確立了酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì)確立了酶的本質(zhì)是蛋白質(zhì) 酶：具有生物催化活性的特殊蛋白質(zhì)酶：具有生物催化活性的特殊蛋白質(zhì) 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用3酶學(xué)研究基礎(chǔ)酶學(xué)研究基礎(chǔ) 19581958年，年，koshlandkoshland提出提出“誘導(dǎo)契合誘導(dǎo)契合”理論，以解釋理論，以解釋酶的催化理論和專一性酶的催化理論和專一性 19611961年，年，monodmonod提出提出“變構(gòu)模型變構(gòu)模型”，用以定量解釋酶，用以定量解釋酶活性的調(diào)節(jié)活性的調(diào)節(jié)

3、 19691969年，由氨基酸單體化學(xué)合成牛胰核糖核酸酶年，由氨基酸單體化學(xué)合成牛胰核糖核酸酶 重組重組dnadna技術(shù)用于酶學(xué)研究，能夠通過定點突變法改技術(shù)用于酶學(xué)研究，能夠通過定點突變法改變酶的催化活性和專一性變酶的催化活性和專一性 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用4酶學(xué)研究進展酶學(xué)研究進展 酶并不一定就是蛋白質(zhì)：某些酶并不一定就是蛋白質(zhì)：某些rnarna也具有催化活性也具有催化活性酶是特殊的催化劑酶是特殊的催化劑 抗體酶：把抗體的高度選擇性與酶的高效催化性進抗體酶：把抗體的高度選擇性與酶的高效催化性進行結(jié)合行結(jié)合 酶的應(yīng)用：從現(xiàn)成的動植物或微生物的組織或細(xì)胞酶的應(yīng)用：從現(xiàn)成的動植物或微生物的

4、組織或細(xì)胞中進行提取中進行提取發(fā)酵法生產(chǎn)（酶工業(yè)）發(fā)酵法生產(chǎn)（酶工業(yè)） 酶工程：利用酶的催化作用進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化，將酶學(xué)酶工程：利用酶的催化作用進行物質(zhì)轉(zhuǎn)化，將酶學(xué)理論與化工技術(shù)相結(jié)合；研究領(lǐng)域涉及酶的生產(chǎn)、理論與化工技術(shù)相結(jié)合；研究領(lǐng)域涉及酶的生產(chǎn)、酶的分離純化、酶固定化、酶反應(yīng)動力學(xué)、酶反應(yīng)酶的分離純化、酶固定化、酶反應(yīng)動力學(xué)、酶反應(yīng)器、酶的應(yīng)用等器、酶的應(yīng)用等 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用5酶的催化特性酶的催化特性 酶是催化劑：改變化學(xué)反應(yīng)的速度，但不改變化學(xué)酶是催化劑：改變化學(xué)反應(yīng)的速度，但不改變化學(xué)反應(yīng)的性質(zhì)，即不改變反應(yīng)的方向和平衡點；反應(yīng)反應(yīng)的性質(zhì)，即不改變反應(yīng)的方向和平衡點；反應(yīng)前

5、后酶的組成和質(zhì)量不發(fā)生變化前后酶的組成和質(zhì)量不發(fā)生變化 酶是酶是特殊特殊的催化劑：高效率的催化劑：高效率/ /高度專一性高度專一性/ /活性可調(diào)活性可調(diào)節(jié)節(jié)/ /反應(yīng)條件溫和反應(yīng)條件溫和/ /產(chǎn)物易純化產(chǎn)物易純化 非酶催化反應(yīng)的速度可能相差非酶催化反應(yīng)的速度可能相差10101616倍，但酶催化反應(yīng)倍，但酶催化反應(yīng)相差無幾相差無幾 酶可以極大地降低反應(yīng)所需的活化能酶可以極大地降低反應(yīng)所需的活化能 多種催化因素協(xié)同作用多種催化因素協(xié)同作用 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用6酶的專一性酶的專一性/ /活性可調(diào)節(jié)活性可調(diào)節(jié) 一種酶只能催化一種或一類結(jié)構(gòu)相似的底物進行某種類型的一種酶只能催化一種或一類結(jié)構(gòu)相

6、似的底物進行某種類型的反應(yīng)反應(yīng) 高度的選擇性高度的選擇性 絕對專一絕對專一 vs. vs. 相對專一相對專一 酶的活性可調(diào)控，其是代謝調(diào)控的基本方式酶的活性可調(diào)控，其是代謝調(diào)控的基本方式 酶濃度的調(diào)節(jié)酶濃度的調(diào)節(jié) 生理調(diào)節(jié)或激素調(diào)節(jié)生理調(diào)節(jié)或激素調(diào)節(jié) 共價修飾調(diào)節(jié)共價修飾調(diào)節(jié) 酶原的活化酶原的活化 抑制劑的調(diào)節(jié)抑制劑的調(diào)節(jié) 反饋調(diào)節(jié)反饋調(diào)節(jié) 金屬離子和其他小分子化合物調(diào)節(jié)金屬離子和其他小分子化合物調(diào)節(jié) 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用7酶催化反應(yīng)的影響因素酶催化反應(yīng)的影響因素 最適最適phph：一定范圍，一定條件：一定范圍，一定條件 a a：最適：最適ph 6.8ph 6.8，反應(yīng)速率最大，反應(yīng)速

7、率最大 b b：穩(wěn)定：穩(wěn)定ph 5ph 58 8 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用8 最適溫度：一定范圍，多種因素最適溫度：一定范圍，多種因素 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用9酶催化反應(yīng)動力學(xué)酶酶催化反應(yīng)動力學(xué)酶/ /底物濃度的影響底物濃度的影響 研究內(nèi)容包括酶催化反應(yīng)速度以及影響此速度的各研究內(nèi)容包括酶催化反應(yīng)速度以及影響此速度的各種因素種因素 酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系酶反應(yīng)速度與底物濃度的關(guān)系 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用10 中間產(chǎn)物假說中間產(chǎn)物假說 19131913年，依據(jù)快速平衡法推導(dǎo)出米氏方程年，依據(jù)快速平衡法推導(dǎo)出米氏方程 19251925年，依據(jù)擬穩(wěn)態(tài)方法推導(dǎo)出年，依據(jù)擬穩(wěn)態(tài)方法推

8、導(dǎo)出briggs-haldanebriggs-haldane方方程程 skkesesep0max ssk esvsvksks2000mk esvks1212kkkkesesep211mkkkk酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用11米氏常數(shù)的意義米氏常數(shù)的意義 k km m值的物理意義：其是值的物理意義：其是酶促反應(yīng)速度達到最大反應(yīng)速酶促反應(yīng)速度達到最大反應(yīng)速度一半時的底物濃度度一半時的底物濃度，單位與底物濃度一致，單位與底物濃度一致 k km m值是酶的特征常數(shù)之一，只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與值是酶的特征常數(shù)之一，只與酶的性質(zhì)有關(guān)，而與酶的濃度無關(guān)酶的濃度無關(guān) 同一種酶對不同底物的同一種酶對不同底物的k

9、 km m值不同值不同 k km m值受到值受到phph和溫度的影響和溫度的影響 對同一種酶而言，對同一種酶而言， k km m值最小的底物是其最適底物值最小的底物是其最適底物 k km m不同于不同于k ks s 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用12酶的抑制作用酶的抑制作用分為可逆抑制與不可逆抑制分為可逆抑制與不可逆抑制 競爭性抑制，抑制劑與底物競爭和酶活性中心結(jié)合：競爭性抑制，抑制劑與底物競爭和酶活性中心結(jié)合：v vmaxmax不變，不變，k km m增大增大 非競爭性抑制，酶可同時與底物和抑制劑結(jié)合，兩者無競爭作用：非競爭性抑制，酶可同時與底物和抑制劑結(jié)合，兩者無競爭作用：v vmaxmax

10、減減小，小，k km m不變不變 反競爭性抑制，酶只有與底物結(jié)合后，才可和抑制劑結(jié)合：反競爭性抑制，酶只有與底物結(jié)合后，才可和抑制劑結(jié)合： v vmaxmax減小，減小，k km m減小減小 底物抑制作用：底物抑制作用： max2m1 vsvksk s底物抑制時的速度曲線底物抑制時的速度曲線 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用13酶的生產(chǎn)及分離純化酶的生產(chǎn)及分離純化 微生物是主要的酶源：酶源廣泛、產(chǎn)量高、生長周期微生物是主要的酶源：酶源廣泛、產(chǎn)量高、生長周期短、成本低、易管理、易提取短、成本低、易管理、易提取 酶必須經(jīng)過純化才可使用，一般認(rèn)為黑曲霉、酵母、酶必須經(jīng)過純化才可使用，一般認(rèn)為黑曲霉、酵母

11、、枯草芽孢桿菌等是安全的酶生產(chǎn)菌株枯草芽孢桿菌等是安全的酶生產(chǎn)菌株 酶生產(chǎn)菌的選擇：酶生產(chǎn)菌的選擇： 不是致病菌不是致病菌/ /不產(chǎn)生毒素不產(chǎn)生毒素 不易退化不易退化/ /不易感染噬菌體不易感染噬菌體 產(chǎn)量高產(chǎn)量高/ /胞外酶胞外酶 原料廉價原料廉價/ /發(fā)酵周期短發(fā)酵周期短/ /易培養(yǎng)易培養(yǎng) 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用14酶的分離純化酶的分離純化 一般包括預(yù)處理與酶抽提、粗分離、細(xì)分離、結(jié)晶一般包括預(yù)處理與酶抽提、粗分離、細(xì)分離、結(jié)晶等等 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用15酶分離純化的常用方法酶分離純化的常用方法酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用16酶提取酶提取 生物材料的破碎：機械法、物理法、化

12、學(xué)法、酶解法生物材料的破碎：機械法、物理法、化學(xué)法、酶解法 酶的提?。合嗨葡嗳?，酸、堿、鹽溶液，有機溶劑酶的提?。合嗨葡嗳?，酸、堿、鹽溶液，有機溶劑 沉淀：鹽析法、沉淀：鹽析法、pegpeg沉淀法、有機溶劑沉淀法、等電點沉淀法、沉淀法、有機溶劑沉淀法、等電點沉淀法、熱處理沉淀法等熱處理沉淀法等 層析：利用混合物中各組分的物理化學(xué)性質(zhì)不同，使各組分層析：利用混合物中各組分的物理化學(xué)性質(zhì)不同，使各組分在兩相中的分布程度不同而達到分離。包括凝膠過濾層析、在兩相中的分布程度不同而達到分離。包括凝膠過濾層析、離子交換層析、親和層析、高效液相色譜層析等離子交換層析、親和層析、高效液相色譜層析等 電泳：由于

13、蛋白質(zhì)分子表面電荷的差異，可用電泳方法將其電泳：由于蛋白質(zhì)分子表面電荷的差異，可用電泳方法將其分離開來。常用的區(qū)帶電泳有聚丙烯酰胺凝膠電泳和等電點分離開來。常用的區(qū)帶電泳有聚丙烯酰胺凝膠電泳和等電點聚焦等聚焦等 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用17酶固定化酶固定化 游離酶的穩(wěn)定性差，且不利游離酶的穩(wěn)定性差，且不利于其和目標(biāo)產(chǎn)物分離和回收于其和目標(biāo)產(chǎn)物分離和回收利用，固定化技術(shù)應(yīng)運而生利用，固定化技術(shù)應(yīng)運而生 固定化酶是指固定在載體上固定化酶是指固定在載體上并在一定的空間范圍內(nèi)進行并在一定的空間范圍內(nèi)進行催化反應(yīng)的酶，其既保持了催化反應(yīng)的酶，其既保持了酶的活性，又可反復(fù)使用，酶的活性，又可反復(fù)使用，

14、且易于分離且易于分離 固定化方法包括吸附法、結(jié)固定化方法包括吸附法、結(jié)合法和包埋法合法和包埋法 固定化方法固定化方法 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用18 酶反應(yīng)器酶反應(yīng)器 以酶為催化劑進行反應(yīng)所需要以酶為催化劑進行反應(yīng)所需要的設(shè)備稱為酶反應(yīng)器的設(shè)備稱為酶反應(yīng)器 根據(jù)反應(yīng)類型、動力學(xué)性質(zhì)、根據(jù)反應(yīng)類型、動力學(xué)性質(zhì)、反應(yīng)器類型和流體流動狀態(tài)、反應(yīng)器類型和流體流動狀態(tài)、熱傳遞及溫度的影響、生產(chǎn)量熱傳遞及溫度的影響、生產(chǎn)量和工藝流程、操作穩(wěn)定性等選和工藝流程、操作穩(wěn)定性等選擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器擇適當(dāng)?shù)姆磻?yīng)器 反應(yīng)器的設(shè)計目標(biāo)應(yīng)該達到：反應(yīng)器的設(shè)計目標(biāo)應(yīng)該達到：容積生產(chǎn)率高、條件易控制、容積生產(chǎn)率高、條件易控制

15、、耗能低、污染少、反應(yīng)器加工耗能低、污染少、反應(yīng)器加工簡便簡便 酶反應(yīng)器的類型酶反應(yīng)器的類型 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用192 2 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用 腈化物降解酶腈化物降解酶 氨氧化酶氨氧化酶 酶在廢水處理中的應(yīng)用酶在廢水處理中的應(yīng)用 含芳香族化合物廢水處理含芳香族化合物廢水處理 造紙廢水處理造紙廢水處理 含氰（腈）廢水處理含氰（腈）廢水處理 食品加工廢水處理食品加工廢水處理 酶在土壤修復(fù)中的應(yīng)用酶在土壤修復(fù)中的應(yīng)用 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用202.1 2.1 腈化物降解酶腈化物降解酶 腈化物是指含有腈腈化物是指含有腈基的有機化合物基的有機化合物（

16、r-cnr-cn），是重要），是重要的化工原料，但其的化工原料，但其也具有強烈的生物也具有強烈的生物毒性、致癌性和致毒性、致癌性和致突變性，因此是一突變性，因此是一種急需治理的有機種急需治理的有機污染物污染物 腈化物酶催化轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物腈化物酶催化轉(zhuǎn)化的產(chǎn)物r r和和r r分別代表烷基和芳基分別代表烷基和芳基 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用21腈化物降解酶的分布及應(yīng)用腈化物降解酶的分布及應(yīng)用 包括腈化物水解酶、腈化物水合酶和酰胺酶，細(xì)菌包括腈化物水解酶、腈化物水合酶和酰胺酶，細(xì)菌中常見，植物和真菌中少見，其可利用腈化物為唯中常見，植物和真菌中少見，其可利用腈化物為唯一碳源和氮源進行代謝，微生物代謝機

17、理尚不完全一碳源和氮源進行代謝，微生物代謝機理尚不完全清楚清楚 已應(yīng)用于植物激素吲哚乙酸的生物合成、腈化物的已應(yīng)用于植物激素吲哚乙酸的生物合成、腈化物的生物轉(zhuǎn)化以及腈化物污染環(huán)境的生物修復(fù)等領(lǐng)域生物轉(zhuǎn)化以及腈化物污染環(huán)境的生物修復(fù)等領(lǐng)域 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用22腈化物的酶水解途徑腈化物的酶水解途徑 腈化物的酶水解通過兩條途徑進行腈化物的酶水解通過兩條途徑進行 腈化物水解酶直接水解腈化物，形成相應(yīng)的有機酸和氨腈化物水解酶直接水解腈化物，形成相應(yīng)的有機酸和氨 腈化物水合酶催化有機腈水合，形成中間產(chǎn)物酰胺，然后在腈化物水合酶催化有機腈水合，形成中間產(chǎn)物酰胺，然后在酰胺酶的作用下轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的有

18、機酸和氨酰胺酶的作用下轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的有機酸和氨 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用23腈化物水解酶腈化物水解酶 可將腈化物直接水解成有機酸和氨可將腈化物直接水解成有機酸和氨 是一個可溶性的金屬酶，在催化活性部位含有一個是一個可溶性的金屬酶，在催化活性部位含有一個非血紅素鐵原子或非類可啉鈷原子，此外還含有相非血紅素鐵原子或非類可啉鈷原子，此外還含有相對分子質(zhì)量約為對分子質(zhì)量約為23 00023 000的兩個亞基，幾乎都以雜四的兩個亞基，幾乎都以雜四聚體形式存在聚體形式存在 一些鐵類的腈化物水解酶的活性受光調(diào)節(jié)一些鐵類的腈化物水解酶的活性受光調(diào)節(jié)“光光復(fù)活復(fù)活”的作用機制的作用機制 根據(jù)底物專一性可分為：

19、芳香腈水解酶、雜環(huán)腈水根據(jù)底物專一性可分為：芳香腈水解酶、雜環(huán)腈水解酶和脂肪腈水解酶解酶和脂肪腈水解酶 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用24腈化物水合酶腈化物水合酶 可將腈化物轉(zhuǎn)化為酰胺可將腈化物轉(zhuǎn)化為酰胺 是含有鈷和鐵的金屬酶是含有鈷和鐵的金屬酶 可能的反應(yīng)機理可能的反應(yīng)機理 腈化物接近與金屬結(jié)合的氫氧根離子，該離子作為親核試腈化物接近與金屬結(jié)合的氫氧根離子，該離子作為親核試劑進攻腈化物的碳原子劑進攻腈化物的碳原子 與金屬結(jié)合的氫氧根離子作為一般的堿，激活水分子，然與金屬結(jié)合的氫氧根離子作為一般的堿，激活水分子，然后進攻腈化物中的碳原子，形成酰亞胺，最終重排成酰胺后進攻腈化物中的碳原子，形成酰亞

20、胺，最終重排成酰胺 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用25腈化物水合酶的光激活和酶催化機理腈化物水合酶的光激活和酶催化機理 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用26酰胺酶酰胺酶 能夠水解酰胺形成有機酸和氨能夠水解酰胺形成有機酸和氨 少量微生物的酰胺酶與金屬結(jié)合少量微生物的酰胺酶與金屬結(jié)合 酰胺酶催化反應(yīng)機理酰胺酶催化反應(yīng)機理 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用272.2 2.2 氨氧化酶氨氧化酶 硝化反應(yīng)是氮循環(huán)的重要步驟，氨氧化過程是其限硝化反應(yīng)是氮循環(huán)的重要步驟，氨氧化過程是其限速步驟速步驟 氨氧化細(xì)菌屬于專性化能自養(yǎng)菌，從氧化氨氧化細(xì)菌屬于專性化能自養(yǎng)菌，從氧化nhnh4 4+ +為為nono2 2- -的

21、過程獲得能量，利用的過程獲得能量，利用coco2 2為碳源進行細(xì)胞合成為碳源進行細(xì)胞合成 nhnh4 4+ +氧化為氧化為nono2 2- -的過程經(jīng)過兩個步驟的過程經(jīng)過兩個步驟 氨單氧合酶（氨單氧合酶（amoamo）催化的反應(yīng)：）催化的反應(yīng)： 2h2h+ +nh+nh4 4+ +2e+2e- -+o+o2 2nhnh2 2oh+hoh+h2 2o+2ho+2h+ + 羥胺氧化還原酶（羥胺氧化還原酶（haohao）催化的反應(yīng)：）催化的反應(yīng)： nhnh2 2oh+hoh+h2 2o ohono+4ehono+4e- -+4h+4h+ + 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用28氨氧化途徑及其相關(guān)基因氨氧

22、化途徑及其相關(guān)基因酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用292.3 2.3 酶在廢水處理中的應(yīng)用酶在廢水處理中的應(yīng)用 酶法處理污染物與生物法相比的優(yōu)勢：酶法處理污染物與生物法相比的優(yōu)勢： 可以處理生物難降解化合物可以處理生物難降解化合物 可以處理各種濃度污染物，尤其是低濃度有機污染物可以處理各種濃度污染物，尤其是低濃度有機污染物 可以在各種可以在各種ph/ph/溫度溫度/ /鹽度環(huán)境下使用鹽度環(huán)境下使用 不存在沖擊負(fù)荷效應(yīng)不存在沖擊負(fù)荷效應(yīng) 不存在與生物生長及其適應(yīng)相關(guān)的滯后效應(yīng)不存在與生物生長及其適應(yīng)相關(guān)的滯后效應(yīng) 不產(chǎn)生污泥不產(chǎn)生污泥 過程控制簡易過程控制簡易 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用30含芳香

23、族化合物廢水處理含芳香族化合物廢水處理 芳香族化合物，包括酚和芳香胺，屬于優(yōu)先控制污芳香族化合物，包括酚和芳香胺，屬于優(yōu)先控制污染物染物 很多酶可用于芳香族化合物廢水處理很多酶可用于芳香族化合物廢水處理 酶具有高度選擇性，能處理低濃度廢水酶具有高度選擇性，能處理低濃度廢水 不易被有生物毒性的物質(zhì)所抑制不易被有生物毒性的物質(zhì)所抑制 可在較大濃度范圍內(nèi)發(fā)揮作用可在較大濃度范圍內(nèi)發(fā)揮作用 停留時間較短停留時間較短 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用31過氧化物酶過氧化物酶 是微生物或植物產(chǎn)生的一類氧化還原酶，在過氧化是微生物或植物產(chǎn)生的一類氧化還原酶，在過氧化物的激活下，才可用于氧化底物物的激活下，才可用

24、于氧化底物 辣根過氧化物酶（辣根過氧化物酶（hrphrp）：是酶處理廢水領(lǐng)域中應(yīng)用最多）：是酶處理廢水領(lǐng)域中應(yīng)用最多的一種酶，可催化多種芳香族化合物，包括酚的一種酶，可催化多種芳香族化合物，包括酚/ /苯胺苯胺/ /聯(lián)聯(lián)苯胺苯胺/ /及其異構(gòu)體等，反應(yīng)產(chǎn)物是沉淀，易去除，及其異構(gòu)體等，反應(yīng)產(chǎn)物是沉淀，易去除，phph值和值和溫度范圍較廣溫度范圍較廣 木質(zhì)素過氧化物酶（木質(zhì)素過氧化物酶（liplip）：可處理很多難降解芳香族化）：可處理很多難降解芳香族化合物和多環(huán)芳烴、酚類物質(zhì)，穩(wěn)定性是其應(yīng)用的關(guān)鍵，合物和多環(huán)芳烴、酚類物質(zhì)，穩(wěn)定性是其應(yīng)用的關(guān)鍵，固定化是有效方法固定化是有效方法 植物來源的酶植

25、物來源的酶 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用32聚酚氧化酶聚酚氧化酶 屬于另一類能夠催化酚類物質(zhì)氧化的氧化還原酶屬于另一類能夠催化酚類物質(zhì)氧化的氧化還原酶 酪氨酸酶，也叫酚酶或兒茶酚酶，催化兩個連續(xù)的反應(yīng)酪氨酸酶，也叫酚酶或兒茶酚酶，催化兩個連續(xù)的反應(yīng) 單分子酚與氧分子通過氧化還原反應(yīng)形成鄰苯二酚單分子酚與氧分子通過氧化還原反應(yīng)形成鄰苯二酚 鄰苯二酚再脫氫形成苯醌，苯醌不穩(wěn)定，通過非酶催化鄰苯二酚再脫氫形成苯醌，苯醌不穩(wěn)定，通過非酶催化聚合反應(yīng)形成沉淀聚合反應(yīng)形成沉淀 漆酶，由真菌產(chǎn)生，通過聚合反應(yīng)去除酚類，且能同時對漆酶，由真菌產(chǎn)生，通過聚合反應(yīng)去除酚類，且能同時對多種酚類產(chǎn)生作用多種酚類產(chǎn)生作

26、用 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用33造紙廢水處理造紙廢水處理 廢水漂白過程中會產(chǎn)生黑褐色廢水，且含有有毒和廢水漂白過程中會產(chǎn)生黑褐色廢水，且含有有毒和致突變的氯化物致突變的氯化物 辣根過氧化物酶和木質(zhì)素過氧化物酶均可用于造紙辣根過氧化物酶和木質(zhì)素過氧化物酶均可用于造紙廢水脫色廢水脫色 造紙制漿和脫墨操作中產(chǎn)生的污染，含有大量的纖造紙制漿和脫墨操作中產(chǎn)生的污染，含有大量的纖維素，可由纖維素酶、纖維二糖水合酶、維素，可由纖維素酶、纖維二糖水合酶、- -葡萄糖葡萄糖酶等組成的混合酶系脫除并產(chǎn)生乙醇等有用能源物酶等組成的混合酶系脫除并產(chǎn)生乙醇等有用能源物質(zhì)質(zhì) 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用34含氰（腈）

27、廢水處理含氰（腈）廢水處理 氰化物是新陳代謝抑制劑，具有致命危害氰化物是新陳代謝抑制劑，具有致命危害 氰化物酶能夠把氰化物轉(zhuǎn)化成氨和甲酸鹽，一步反氰化物酶能夠把氰化物轉(zhuǎn)化成氨和甲酸鹽，一步反應(yīng)應(yīng) 硫氰化物可以通過常規(guī)廢水處理工藝得到處理，但硫氰化物可以通過常規(guī)廢水處理工藝得到處理，但降解機理尚不完全清楚降解機理尚不完全清楚 含腈廢水可以通過腈化物水解酶、腈化物水合酶和含腈廢水可以通過腈化物水解酶、腈化物水合酶和酰胺酶去除酰胺酶去除 硫氰化物水解酶的可能作用機理硫氰化物水解酶的可能作用機理 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用35食品加工廢水處理食品加工廢水處理 易于分解或轉(zhuǎn)化為飼料等經(jīng)濟價值產(chǎn)品易于分

28、解或轉(zhuǎn)化為飼料等經(jīng)濟價值產(chǎn)品 蛋白酶：水解酶，可水解蛋白質(zhì)得到營養(yǎng)飼料，在蛋白酶：水解酶，可水解蛋白質(zhì)得到營養(yǎng)飼料，在魚肉加工工業(yè)廢水中得以廣泛應(yīng)用魚肉加工工業(yè)廢水中得以廣泛應(yīng)用 淀粉酶：多糖水解酶，將多糖轉(zhuǎn)變?yōu)閱翁?，可用于淀粉酶：多糖水解酶，將多糖轉(zhuǎn)變?yōu)閱翁?，可用于發(fā)酵產(chǎn)酒精等，可用于大米加工等含淀粉廢水處理；發(fā)酵產(chǎn)酒精等，可用于大米加工等含淀粉廢水處理；淀粉酶和葡萄糖酶還可用于光降解和生物降解塑料淀粉酶和葡萄糖酶還可用于光降解和生物降解塑料的生產(chǎn)的生產(chǎn) 脂酶：用于脂類物質(zhì)（三酰甘油酯）的轉(zhuǎn)化，可用脂酶：用于脂類物質(zhì)（三酰甘油酯）的轉(zhuǎn)化，可用于水于水/ /有機兩相反應(yīng)，可用于被污染環(huán)境的生物

29、修復(fù)有機兩相反應(yīng)，可用于被污染環(huán)境的生物修復(fù)及廢物處理，如石油泄漏、餐飲廢物等及廢物處理，如石油泄漏、餐飲廢物等 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用36廢水酶處理的注意事項廢水酶處理的注意事項 酶處理或預(yù)處理過程應(yīng)使其下一流程中污染物更易酶處理或預(yù)處理過程應(yīng)使其下一流程中污染物更易于去除，而且不能產(chǎn)生有毒物質(zhì)于去除，而且不能產(chǎn)生有毒物質(zhì) 產(chǎn)生的沉淀物要妥善處理，燃燒處理時要控制有害產(chǎn)生的沉淀物要妥善處理，燃燒處理時要控制有害氣體的產(chǎn)生氣體的產(chǎn)生 高濃度污染物不適合采用酶法處理，低濃高毒的較高濃度污染物不適合采用酶法處理，低濃高毒的較適宜適宜 由于其價格較高，必須考慮酶的費用由于其價格較高，必須考慮酶

30、的費用 酶工程在環(huán)境污染治理中的應(yīng)用372.4 2.4 酶在土壤修復(fù)中的應(yīng)用酶在土壤修復(fù)中的應(yīng)用 生物修復(fù)主要利用微生物、植物以及微生物生物修復(fù)主要利用微生物、植物以及微生物- -植物的植物的聯(lián)合作用，特別是其強大的酶系統(tǒng)催化功能，改變聯(lián)合作用，特別是其強大的酶系統(tǒng)催化功能，改變有機污染物的結(jié)構(gòu)和毒性，或者使它們完全礦化，有機污染物的結(jié)構(gòu)和毒性，或者使它們完全礦化，形成無害的無機終端產(chǎn)物形成無害的無機終端產(chǎn)物 生物修復(fù)在環(huán)境中有害化學(xué)物質(zhì)的清除方面發(fā)揮著生物修復(fù)在環(huán)境中有害化學(xué)物質(zhì)的清除方面發(fā)揮著非常重要的作用，是現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)的主要內(nèi)容非常重要的作用，是現(xiàn)代環(huán)境生物技術(shù)的主要內(nèi)容 酶工程在

31、環(huán)境污染治理中的應(yīng)用38污染物的生物轉(zhuǎn)化過程污染物的生物轉(zhuǎn)化過程 常見污染物可分為：常見污染物可分為： 易生物降解的化合物：簡單的碳?xì)浠衔?、醇類、酚類、易生物降解的化合物：簡單的碳?xì)浠衔?、醇類、酚類、胺類、酸類、脂類、酰胺類等胺類、酸類、脂類、酰胺類?難生物降解的化合物：多氯聯(lián)苯，多環(huán)芳烴以及農(nóng)藥等難生物降解的化合物：多氯聯(lián)苯，多環(huán)芳烴以及農(nóng)藥等 污染物的細(xì)胞轉(zhuǎn)化可以劃分為：污染物的細(xì)胞轉(zhuǎn)化可以劃分為： 細(xì)胞釋放的胞外酶作用，使大分子化合物降解為可以進入細(xì)胞釋放的胞外酶作用，使大分子化合物降解為可以進入細(xì)胞內(nèi)部的小分子化合物細(xì)胞內(nèi)部的小分子化合物 進入細(xì)胞內(nèi)部，在細(xì)胞的新陳代謝作用下進行進一步降解進入細(xì)胞內(nèi)部，在細(xì)胞的新陳代謝作用下進