生物轉(zhuǎn)化的類型和機(jī)制-文庫吧資料
2025-01-22 19:14本頁面
【正文】 ei 有機(jī)合成 有機(jī)合成 洗滌劑 食品加工 Burkholderia cepacia Pseudomonas alcaligenes Pseudomonas mendocina Chromobacterium viscosum 有機(jī)合成 洗滌劑 洗滌劑 有機(jī)合成 細(xì)菌脂肪酶的三維結(jié)構(gòu)和催化機(jī)制 典型的 α/β水解酶折疊 銅綠假單胞菌脂肪酶的結(jié)構(gòu) 脂肪酶的催化機(jī)制 ? 親核絲氨酸殘基的活化，其活化過程一方面來自于被鄰近的組氨酸，另一方面來自于受絲氨酸中 O作用的底物羧基碳原子的親核進(jìn)攻； ? 被活化的絲氨酸與底物中的羧基碳結(jié)合，形成一個(gè)過度態(tài)的四元中間體，這個(gè)中間體由于兩個(gè)肽中的 NH基團(tuán)與O 的作用而使其穩(wěn)定，組氨酸在這一過程中提供一個(gè)質(zhì)子給底物中要離去的醇基上； ? 共價(jià)中間體（“?；浮保┑男纬?，底物中的酸部分與酶中絲氨酸殘基形成酯鍵，周圍的水分子被鄰近的組氨酸活化，結(jié)果是 OH對共價(jià)中間體中的羧基碳原子進(jìn)行親核進(jìn)攻； ? 組氨酸殘基提供一個(gè)質(zhì)子給活化的絲氨酸殘基中的氧原子，使絲氨酸與?；糠值孽ユI斷裂，釋放?；a(chǎn)物。 R O R1OH2OR O HOR1O H酶R * O R 39。 但應(yīng)該注意的是，這些脂肪酶往往具有優(yōu)先水解酯酶底物。 ?由于脂肪酶所催化的水解反應(yīng)和合成反應(yīng)都具有區(qū)域選擇性（ regioselectivity）和對映體選擇性（ enantioselectivity），因此，該酶已被作為重要的立體選擇性生物催化劑，用于有機(jī)化學(xué)合成。 一、脂肪酶 ?很多細(xì)菌能夠產(chǎn)生脂肪酶。與去對稱化反應(yīng)相似，這些反應(yīng)具有產(chǎn)生定量收率的所期望的光學(xué)活性化合物。 ?圖所示為美國 ScheringPlough公司利用脂肪酶，對 2取代 1,3丙二醇進(jìn)行去對稱化轉(zhuǎn)化，最終得到合成抗真菌藥物 SCH1048的關(guān)鍵手性中間體。 利用化學(xué) 酶水解對 硝基苯乙烯氧化物對映體會聚合成（ R） Nifenalol的途徑 去對稱化反應(yīng) ?利用不同的水解酶或水合酶進(jìn)行 去對稱化（ desymmetrization）， 是一種非常有效的特異性反應(yīng)。 對映體會聚轉(zhuǎn)化 ?另外一條能夠得到 100%對映體轉(zhuǎn)化收率的不同路線是 對映體會聚轉(zhuǎn)化（ enantioconvergent transformations），即或是利用兩種對映體互補(bǔ)的酶進(jìn)行不同區(qū)域特異性的轉(zhuǎn)化，或是結(jié)合使用酶催化和化學(xué)催化的方法，使得到 100%的轉(zhuǎn)化收率。這種通過外消旋化來得到單一對映體的方法，即為 動態(tài)動力學(xué)拆分 （ dynamic kiic resolution）。 生物催化拆分 ?從經(jīng)濟(jì)的角度看，利用水解酶進(jìn)行拆分是不合算的，因?yàn)閺睦碚撋现v，其最高得率僅為50％。 生物催化拆分 ?生物催化拆分 （ biocatalytic resolutions），即為利用酶對對映異構(gòu)體中的一種手性分子具有特異性的催化作用，而對對映異構(gòu)體中的另一種手性分子不起作用這樣的特性，將具有催化特異性的一種對映異構(gòu)體轉(zhuǎn)化為所希望的對映體純的產(chǎn)物 /中間體。 ? 盡管經(jīng)典的化學(xué)反應(yīng)都能夠?qū)崿F(xiàn)這些過程，但用于酶催化反應(yīng)的微生物資源的可再生性、反應(yīng)過程的環(huán)境友好性，以及其他化學(xué)反應(yīng)無法比擬的優(yōu)越性，愈來愈多化學(xué)反應(yīng)將被酶促反應(yīng)所取代。 加成和消去反應(yīng) ?這類酶催化反應(yīng)還包括：水和氨的加成反應(yīng)（如利用不同的微生物細(xì)胞能夠?qū)Σ煌〈奶继茧p鍵進(jìn)行加水反應(yīng)，具有很好的手性合成應(yīng)用前景）、 Michael加成反應(yīng)、鹵化反應(yīng)和脫鹵素反應(yīng)等。 加成和消去反應(yīng) ?裂合酶還可以催化小分子化合物如水和氣惱不對稱加成到 C==C雙鍵，以及氫氰酸加成到C==O鍵上。 轉(zhuǎn)酮醇酶 ?轉(zhuǎn)酮醇酶 （ transketolase）以 Mg2+和焦磷酸硫胺素（ TPP）為輔酶，催化羥甲基酮基從一個(gè)磷酸酮糖分子轉(zhuǎn)移到另一個(gè)磷酸醛糖分子中，該酶催化醛糖鏈立體選擇性地延伸兩個(gè)碳單位，她是很有前途的生物催化劑。該酶常用于糖的合成，如氨基糖、硫代糖和二糖類似物的合成。 ?裂合酶的逆反應(yīng)也有很高的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，如工業(yè)上應(yīng)用苯丙氨酸氨裂解酶和天冬氨酸酶催化合成 L苯丙氨酸和 L天冬氨酸。 ?這類酶包括 醛縮酶、水合酶和脫羧酶 等。由于反應(yīng)的平衡常數(shù)有利于水解反應(yīng)，因此必須采用高濃度的單糖和親核試劑，反應(yīng)產(chǎn)率一般很低，產(chǎn)物為粘稠糖漿。這種水解酶有兩種類型：外糖苷化酶和內(nèi)糖苷化酶，前者僅水解末端糖苷鍵，后者可水解糖鏈中部的糖苷鍵。 ? X— Y + Z 轉(zhuǎn)移酶 X + Z— Y ? 糖苷化酶（ glycosidses） ?糖苷化酶能催化糖苷鍵的水解，故又稱糖水解酶（ glycohydrolases）。 轉(zhuǎn)移反應(yīng) ?轉(zhuǎn)移酶（ transferases， EC ）是一類常見的生物催化劑，它所催化的轉(zhuǎn)移反應(yīng)如下式所示。 四、轉(zhuǎn)移和裂合反應(yīng) ?在生物催化中最為常用的酶為氧化還原酶和水解酶，其在催化手性合成反應(yīng)中約占 90%左右。 ?其中用酶法合成對映體純氨基酸主要有如圖所示的 三種方法： ?水解酶催化消旋體拆分； ?裂合酶催化不對稱氨加成； ?脫氫酶催化不對稱還原胺化反應(yīng)。 ?近年來，一些非天然 D氨基酸被用作手性化合物合成的前體， D苯苷氨酸、 D對羥基苯苷氨酸是 ?內(nèi)酰胺類抗生素的常用側(cè)鏈。 酰胺水解 ?多肽和蛋白質(zhì)是由氨基酸通過酰胺鍵（肽鍵）相互連接形成的大分子。 ?脂肪族腈一般先在腈水合酶催化下生成相應(yīng)的酰胺，然后再經(jīng)過酰胺酶或蛋白酶水解為羧酸。天然腈存在于植物、真菌、細(xì)菌、藻類、海綿、昆蟲甚至哺乳動物中。 ?用于生物轉(zhuǎn)化的環(huán)氧化物水解酶有肝微粒體環(huán)氧化物水解酶和微生物環(huán)氧化物水解酶。 ?環(huán)氧化物水解酶能夠催化環(huán)氧化物進(jìn)行區(qū)域或?qū)τ尺x擇性水解，從而通過生物拆分法制備所需構(gòu)型的環(huán)氧化物。 生物催化的水解反應(yīng)的類型 OO R1ROOROR R1H OR R1O HR C NOR OH2NHNOC O2H2N C O2H2N C O2R2R1R1R2+H2OR1O HH2O+++ +++2 H2ON H3H2O酯 酶 或 脂 肪 酶環(huán) 氧 化 物 水 解 酶腈 水 解 酶蛋 白 酶糖 苷 酶( G l c α 1 , 4 G l c ) n + H2O G l c +( G l c α 1 , 4 G l c ) n 1酯水解 ?用于酯水解的酯酶有豬肝酯酶、微生物酯酶（苦草桿菌、產(chǎn)氨短桿菌、凝結(jié)芽孢桿菌、豆醬比赤氏酵母和黑根霉等）、具有酯酶活性的蛋白酶（ ?胰凝乳蛋白酶、苦草桿菌蛋白酶、青霉素?；?、米曲霉蛋白酶和灰色鏈霉菌蛋白酶等），以及脂肪酶（豬胰腺脂肪酶、假絲酵母屬脂肪酶、假單胞菌屬脂肪酶毛霉屬脂肪酶等）。它們能夠水解酯、酰胺、蛋白質(zhì)、核酸、多糖、環(huán)氧化物和腈等化合物，這些反應(yīng)的
研究報(bào)告相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1