生物催化與生物轉(zhuǎn)化ii-wenkub.com
2025-01-13 11:46 本頁面
【正文】 ?它能催化消旋體氨基酸酰胺選擇性水解生成 L— 氨基酸。 第五節(jié) 酰胺水解 ? 多肽和蛋白質(zhì)是由氨基酸通過酰胺鍵 (肽鍵 )相互連接形成的生物大分子 ? L氨基酸被廣泛用于醫(yī)藥、食品和手性合成中。 ? 采用完整短桿菌細(xì)胞、綠葉假單胞菌或玫瑰色紅球菌可將丙烯腈轉(zhuǎn)化為丙烯酰胺，其產(chǎn)率大于99％。當(dāng)需要將腈轉(zhuǎn)化為酰胺時(shí)，可在培養(yǎng)基中添加脂肪族腈作為誘導(dǎo)劑以誘導(dǎo)腈水合酶的表達(dá)；當(dāng)需要羧酸時(shí)，可在培養(yǎng)基中添加芳香族腈以誘導(dǎo)腈水解酶的表達(dá)。由于分離純化的腈水解酶不穩(wěn)定，絕大多數(shù)的生物轉(zhuǎn)化反應(yīng)是利用完整細(xì)胞作催化劑。巰基首先親核進(jìn)攻腈中的碳原子形成酶 亞胺中間體，再水合產(chǎn)生四面體中間體，該中間體除去氨轉(zhuǎn)變?yōu)轷；?酶中間體，后者水解產(chǎn)生羧酸，并使酶恢復(fù)原形，見圖 865。 ? 許多植物會(huì)產(chǎn)生氰基葡萄糖苷，微生物和植物還會(huì)產(chǎn)生脂肪族腈或芳香腈，如氰脂、蓖麻堿和苯乙腈，這些有機(jī)氰化合物不僅能作為氮的儲(chǔ)備源，而且還能作為保護(hù)劑，阻止其他生物的侵害。 ?在酶法環(huán)氧化物水解反應(yīng)體系中，添加其他親核試劑會(huì)產(chǎn)生非乙二醇產(chǎn)物，反應(yīng)同樣具有立體選擇性。由于這些酶制備困難，一般很難用于制備性生物轉(zhuǎn)化。這種水解過程沒有選擇性，因而最終產(chǎn)物的光學(xué)純度差。在高等真核細(xì)胞 (如真菌、哺乳動(dòng)物 )中，芳香環(huán)碳碳雙鍵則被氧化為環(huán)氧化物，環(huán)氧化物具有強(qiáng)的親電性，是一類強(qiáng)烷化劑，具有毒性、致畸和致癌作用，與生物細(xì)胞不相容。生物催化的烯烴環(huán)氧化反應(yīng)也能直接制備光學(xué)純環(huán)氧化物，但是這項(xiàng)技術(shù)需要發(fā)酵設(shè)備和復(fù)雜的后處理工程。 ?在拆分反應(yīng)中，酯水解產(chǎn)生的氰醇會(huì)原位消旋化，因此只有不被水解的底物才能獲得高光學(xué)純的對(duì)映體。曲霉屬脂肪酶 (Aspergillus sp． 1ipase, ASL)能催化具有空間位阻的酰氧基酯類消旋體的拆分。 ? 脂肪酶除了催化水解反應(yīng)外，還能催化酯合成反應(yīng)?？莶輻U菌蛋白酶選擇性催化天冬氨酸或谷氨酸二芐基酯 (43)的 1位酯基水解。 ? 對(duì)于 I型酯類底物， α胰凝乳蛋白酶要求底物分子中手性中心相連的基團(tuán)必須有一個(gè)為親水性、另一個(gè)為疏水性。 ?三、微生物酯酶 完整微生物細(xì)胞能直接用于催化酯立體選擇性水解，枯草桿菌、產(chǎn)氨短桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、豆醬畢赤氏酵母和黑色根霉等是常用于酯水解的微生物。酯分子中酰基部分對(duì)酶的催化活性有著很大的影響，當(dāng)起始底物中酰基鏈增大時(shí)，酶水解產(chǎn)物單酯的光學(xué)純度下降，例如雙乙酸酯的水解產(chǎn)物對(duì)映體過量率巴 86％，而雙丁酸酯的水解產(chǎn)物 33％，見圖 813。它們與天然氨基酸結(jié)構(gòu)不同，不能采用常規(guī)氨基酸衍生物拆分法來制備。 ?酯酶可選擇性水解順、反 (E／ Z)烯酸酯異構(gòu)體，其他的水解酶 (如蛋白酶、脂肪酶 )卻很少具有這種區(qū)域選擇性，一般水解成二元酸。 ? 1．反應(yīng)條件溫和 PLE可在溫和反應(yīng)條件下催化乙酸環(huán)丙酯、前列腺素 E1甲酯水解，如果用化學(xué)法水解 (酸解或堿解 )這類酯，則很容易導(dǎo)致分解反應(yīng)的發(fā)生，見圖 84。這是由于化學(xué)反應(yīng)體系中一般為單一底物，故而對(duì)酶的底物專一性要求不高。這種酶成復(fù)雜，一般至少有 5種同功酶組成，每一個(gè)同功酶又是由三個(gè)亞基組成。 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
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