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(yīng) ? 酶的概念及其催化反應(yīng)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(guān)系 ? 酶催化反應(yīng)的過程 ? 常用酶及其催化反應(yīng)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(yīng)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(yīng)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(yīng)的機理和特點 ?酶催化底物水解反應(yīng)的機理與底物在堿性條件下的化學(xué)水解反應(yīng)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(tuán)向底物酯或酰胺中的羰基碳原子發(fā)起親核進(jìn)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(jìn)攻酶 ?；虚g體，酶將?；D(zhuǎn)移到?；荏w上，酶自身恢復(fù)原形，見圖 82(b)。 ? 微生物脂肪酶 (1ipases)在水解反應(yīng)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(xì)胞能高選擇性地催化酯水解，但實現(xiàn)該反應(yīng)的條件復(fù)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(dá)制備，該酶能催化某些特殊結(jié)構(gòu)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)和青霉素酰化酶 (penicillin acylase)。 第二節(jié)酯水解 ?一、酯的結(jié)構(gòu)類型 ?酯酶和蛋白酶催化的底物酯按其結(jié)構(gòu)特征分為 I型酯和 II型酯，它們的結(jié)構(gòu)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(yīng)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(fù)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(guān)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(guān)。對于有機合成反應(yīng)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(xué)反應(yīng)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(xì)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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