酶催化功能的本质是什么

酶催化功能的本质是什么

酶，又称为酵素，是具有生物催化功能的生物大分子，即生物催化剂。绝大多数的酶都是蛋白质。人们已经发现两类生物催化剂：普通酶(Enzyme)是有活细胞合成的、对其特异底物(Substrate)起高效催化作用的蛋白质，是机体内催化各种代谢反应的最主要的催化剂； 核酶(Ribozyme)是具有高效、特异催化作用的核酸，是近年来发昌派明现的一类新的生物催化剂，其作用主要是参与RNA的剪接。

即指酶，一类由生物体产生的具有高效和专一催化功能的蛋白质。酶催化剂和活细胞催化剂均可称为生物催化剂。在生物体内，酶参与催化几乎所有的物质转化过程，与生命活动有密切关系；在体外，也可作为催化剂进行工业生产。酶有很高的催化效率，在温和条件下（室温、常压、中性）极为有效，其催化效率为一般非生物催化剂的109～1012倍。酶催化剂选择性（又称作用专一性）极高，即一种酶通常只能催化一种或一类反应，而且只能催化一种或一类反应物(又称底物)的转化，包括立体化学构造上的选择性。与活细胞催化剂相比，它的催化耐告作用专一，无副反应，便于过程的控制和分离。

人类自从创造酿酒、制饴、做酱等工艺时起，即对生物催化作用有了初步认识。1897年德国E.布赫纳在对发酵过程进行的研究中，发现酵母的无细胞抽提液(即萃取液)也能引起发酵，这就为酶的分离纯化与研究提供了可能。1926年脲酶首次被结晶出来，并证明为蛋白质；以后又用各种方法制备和研究了上百种酶，证实了酶都是蛋白质；都是由氨基酸按一定顺序结合构成的大分子；在生理环境中，酶分子中的原子分别处于一定的空间位置上，形成特定的构象。在使小分子（如氮、氧、二氧化碳等）转化的酶催化反应中，酶的结构中通常含有金属中心。例如过氧羡液化氢分解酶含铁；递送磷的酶含镁；能分解二氧化碳的酶含铬。酶中的金属元素之间形成一个较小区域的活性构造，固定在一个庞大的蛋白质分子上，分子量可高达数百万，如固氮酶中含有的铁钼蛋白，分子量约27～30万，每个分子系由一个钼原子、20个铁原子、20个半胱氨酸分子及15个不稳定的硫原子所组成。有相当数量的酶是以复合蛋白质的形式存在的，即除去蛋白质成分外，还含有其他的辅因子，如金属离子、某些维生素及其衍生物等小分子物质，这些辅因子是酶表现活性所必需的。与蛋白质部分结合较紧的称辅基，结合较松的称辅酶。前者如过氧化氢酶中的铁卟啉；后者如一些脱氢酶中的烟酰胺腺嘌呤二核苷酸(NAD+ )。通常把含有辅因子的复合蛋白质称全酶，除去辅因子的称酶蛋白。酶蛋白与许多蛋白不同之处为酶蛋白都具有一个与催化有关的特定区域，其中包括与催化过程有关的催化基团，以及与底物结合有关的结合基团。高温、强酸、强碱能破坏酶蛋白的空间结构而使其失去活性。酶的催化能力称为酶的活力。1961年国际生物化学联合会酶学委员会规定：在一分钟内催化一微摩尔底物发生反应所需的酶量为一个酶单位，以 U表示。而以每毫克蛋白质所含的酶单位数称为比活力。1972年,国际纯粹化学和应用化学联合会(IUPAC)与国际生物化学联合会建议采用“酶活力”来代替“酶单位”，即每秒钟转化一摩尔底物所需的酶活力为一个 Katal，简称Kat。1Kat=6×107U。影响酶活力的因素很多,如温度、pH值、反应物系的浓度及有关抑制剂等（见酶动力学）。

古代人类凭着经验利用酶制造食物，现代把酶催化剂更广泛地用于生产，许多新的工业生物反应过程相继问世。食品工业广泛利用各种酶制造糖、酒、酱、醋等食品，纺织工业利用淀粉酶脱浆，毛纺业利用脂肪酶脱脂,皮革业利用角蛋白酶脱毛,制丝业及照相器材业利用蛋白酶使生丝及底片脱胶。农业用霉菌淀粉酶、纤维素酶作饲料加工，用果胶酶沤麻或精制麻。在医药、轻工方面，酶催化剂被利用生产氨基酸、半合成抗生素等。酶也直接被制成多种药物，如助消化药（酸性蛋白酶）、消炎药（溶菌酶）、抑制肿瘤药(天冬酰胺酶)以及用固定化酶制造人工脏器等。在酶法分析中，酶是一种生化试剂，也可制成测定某些底物浓度的酶电极。在利用资源和开发能源方面，生物催化剂有极为广阔的前景。生物含能体的催化转化是当前催化科学技术中的重要研究领域。

只是改变反应速度，并不直接促成化学反应的进行。

说了这么键誉模多，没几句有用的。

酶与其他催化剂一样，催化的本质都是降低了反映的稿缓活化能虚磨，从而提高了活化分子的百分数，促进了反应进行。

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根据“ 技术问答咨询服务网 ”相关文章介绍，目前，甲醛几乎都是采用甲醇空气氧化法制得的。按所用催化剂的不同类型，可以分为铁钼催塌睁化剂法和银催化剂法2种生产方法。目前，国外现有甲醛生产装置中约70%左右的装置使用银法生产工艺，近几年新建甲醛装置大部分采用铁钼法，我国甲醛生产厂家主要采用银法工艺。

1 铁钼催化剂法

铁钼催化剂法是用Fe2O3、MnO3作催化剂，以铬和钴的氧化物作助催化剂，甲醇与过量空气混合，经净化、预热，在320-380℃温度下反应生成甲醛。该工艺路线以瑞典的Perstorp公司为典型。采用铁钼催化剂法工艺生产的甲醛装置生产能力较大，甲醇转化率高，可达95%-99%，甲醇消耗低，不需要蒸馏装置，可以生产高浓度的甲醛，甲醛成品中醇含量低，催化剂隐山使用寿命长，但一次性投资大，电耗高。

2 银催化剂法

银催化剂团携岁法是用银丝网或铺成薄层的银粒为催化剂，过量的甲醇与空气在反应温度约为600-720℃条件下反应生成甲醛，银法工艺路线以德国BASF公司为代表。银法工艺简单，投资省，调节能力强，产品中甲酸含量少，尾气中含氢，可以燃烧，但是甲醇的转化率低，单耗高，催化剂寿命短，对甲醇纯度要求高，甲醛成品中甲醇含量高，只能生产低浓度甲醛。银催化剂法又可以分为两种生产工艺流程，一种是带有甲醛整流回收流程的循环工艺，另一种是不带甲醛整流回收流程的非循环工艺。两种工艺流程的选用依据主要是依据终产品甲醛的纯度。循环工艺是不完全转化法，甲醛转化率较低，但产品甲醛浓度高，醇含量低，且可根据用户的需求随时调节产品的甲醛浓度和醇含量;非循环工艺的甲醛生产成本和投资费用都较低，但其产品甲醛浓度不高且醇含量较高。