生物催化與生物轉(zhuǎn)化ii(已修改)
2025-01-28 11:46 本頁面
【正文】 水解反應 ? 酶的概念及其催化反應的特點 ? 酶催化與微生物催化的差異 ? 酶的來源 ? 酶的分類 ? 分子手性的表示方法 ? 分子的手性與藥物藥理、藥效和安全之間的關系 ? 酶催化反應的過程 ? 常用酶及其催化反應的類型和特點 ?水解酶 (hydrolases， EC )是最常用的生物催化劑，占生物催化反應用酶的 65％。它們能水解酯、酰胺、蛋白質(zhì)、核酸、多糖、環(huán)氧化物和腈等化合物。生物催化的水解反應類型如圖 8— 1所示，其中酯酶、脂肪酶和蛋白酶是生物催化手性合成中最常用的水解酶。 第一節(jié) 水解反應的機理和特點 ?酶催化底物水解反應的機理與底物在堿性條件下的化學水解反應機理很相似。 ?絲氨酸型水解酶活性中心的 Asp、 His、 Ser組成三聯(lián)體，其中絲氨酸的羥基作為親核基團向底物酯或酰胺中的羰基碳原子發(fā)起親核進攻，形成酶 ?；虚g體，見圖 82(a)：然后其他親核試劑 (水、胺、醇、過氧化氫等 )進攻酶 ?；虚g體，酶將酰基轉(zhuǎn)移到?；荏w上，酶自身恢復原形，見圖 82(b)。 ? 微生物脂肪酶 (1ipases)在水解反應中使用較多，而豬肝酯酶 (pig liver esterase,PLE)和馬肝酯酶(horse liver esterase， HLE)使用相對較少，這些酶對羧酸酯具有高度的立體選擇性。 ? 乙酰膽堿酯酶 (acetylcholineesterase， ACE)對非天然酯的水解表現(xiàn)出很高的立體選擇性，但是這種酶是從電鰻中分離純化制備的，價格昂貴，限制了它的使用。 ? 完整微生物細胞能高選擇性地催化酯水解，但實現(xiàn)該反應的條件復雜。一種來自微生物的羧酸酯酶 NP(carboxylesterase NP)已可用基因工程法表達制備，該酶能催化某些特殊結構酯高選擇性水解。 ? 許多蛋白酶同樣能選擇性水解羧酸酯，使用最多的是 α胰凝乳蛋白酶 (α chymotrypsin) 、枯草桿菌蛋白酶 (subtilisin)。使用相對較少的有胰蛋白酶 (trypsin)、胃蛋白酶 (pepsin)、木瓜蛋白酶(papain)和青霉素?；?(penicillin acylase)。 第二節(jié)酯水解 ?一、酯的結構類型 ?酯酶和蛋白酶催化的底物酯按其結構特征分為 I型酯和 II型酯，它們的結構特征見圖 83。 ? I型酯的手性中心在羧酸部分， Ⅱ 型酯的手性中心在醇基部分。無論是 I型酯還是 Ⅱ 型酯，酯酶和蛋白酶都要求底物分子中的手性中心盡可能在水解反應位點附近，以保證其手性識別。 ? 豬肝酯酶 (pig liver esterase,PLE)是常用的一種酯酶。這種酶成復雜，一般至少有 5種同功酶組成，每一個同功酶又是由三個亞基組成。由于它們具有相似的立體選擇性，因此，這一粗酶混合物仍被視為是一種單純酶，但最近也有一些關于它們差異性的報道。 ? PLE的選擇性與酶的來源和酶的制備方法有關。對于有機合成反應來說一般采用酶的丙酮粗提物，這種粗酶價格便宜、穩(wěn)定性好。這是由于化學反應體系中一般為單一底物，故而對酶的底物專一性要求不高。然而在生物體內(nèi)由于細胞內(nèi)存在大量的底物和各種酶，因此要求酶具有高的底物專一性。 ?從馬肝中提取的馬肝酯酶 (horse liver ester
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