酶分类和反应

1、关于酶的分类和反应第一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月2.1 酶的命名和分类 1961年国际酶学委员会（International Enzyme Commission EC） 提出了酶的系统分类法，该系统按酶催化反应的类型将酶分成六个大类，分别用EC 1, EC 2, EC 3, EC 4, EC 5, EC 6 表示)第二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月六大类酶分别是：氧化还原酶转移酶水解酶裂合酶异构酶连接酶第三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月2.2 氧化还原酶（oxidoreductase EC 1.x.x.x） 氧化还原酶催化底物氧化或还原。一些

2、氧化还原酶需要辅酶NADH或NADPH、FDA或FMN.如乳酸脱氢酶。 一些氧化还原酶不需要辅酶如葡萄糖氧化酶。 生物催化的氧化反应中常用三类重要的氧化酶： 单加氧酶、双加氧酶和氧化酶第四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月2.3 单加氧酶（mono-oxygenases）单加氧酶辅酶循环 Sub + NAD(P)H +H+O2 SubO +NAD(P)+H2O第五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月单加氧酶主要有两大类：（一）细胞色素P450类单加氧酶 有卟啉辅基，Fe或Cu 配位（二）黄素类单加氧酶 以核黄素为辅基 许多单加氧酶结合在细胞膜上，很难分离。往往用完整微生物

3、细胞做生物催化剂.第六张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第七张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月单加氧酶催化的反应底物 产物 反应类型 辅酶类型烷烃 醇 羟化 金属芳香烃 酚 羟化 金属烷基烯 环氧化物 环氧化 金属含杂原子 杂原子 杂原子氧化 黄素 化合物 氧化物 酮 酯或内酯 Baeyer-Villiger 黄素第九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月微生物催化异丁酸不对称羟化反应微生物+O2恶臭假单胞菌ATCC21244 e.e.%95% 皱落假丝酵母IFO 1542 e.e.% 97% 光学活性-羟基异丁

4、酸是合成维生素、香料、抗生素等原料第十张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 已研究了上百种微生物对非天然脂肪族羟化反应。底物中有极性基团(如乙酰胺）等，有利于底物在酶活性中心的定向，羟化反应的发生在离极性基团0.33nm-0.62nm范围内。 环状的烷烃羟化的优先次序为环庚基、环己基、环戊基。第十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月少根根霉或黑曲霉木贼镰孢第十二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 就单加氧酶而言，目前尚不能对一个底物的氧化位点作出预测。但有三种方法可以用来改进生物羟化反应的区域选择性和立体选择性：（1） 改变培养条件，增加细胞代谢压力；（2）广

5、泛筛选不同的微生物菌种（3）底物修饰第十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第十四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月生物催化苯环羟化反应单加氧酶H-多酚氧化酶多酚氧化酶o2H2Oo2 H2O聚合物RH2OL-酪氨酸 L-多巴（ 帕金森 症） 产率高，无消旋 作用第十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月化学法催化苯环羟化常用重氮盐水解或其他取代法，需要多步反应且副产物多。单加氧酶能催化邻、对位取代芳烃立体选择性羟化第十六张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月烯烃的环氧化末端烯烃的环氧化分支烯烃的环氧化R=n-C5H11-e.e.%=88%马棒状杆菌R1

6、=n-C13H27e.e.%100第十七张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月不需要辅酶的参与，但过氧化氢可使CPO失活第十八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月硫原子的氧化反应第十九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第二十张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第二十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月Baeyer-Villiger 反应 利用过氧酸氧化酮生成酯或内酯的化学反应机理第二十二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月假单胞菌单加氧酶甲酸脱氢酶使辅酶再生第二十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第二十四张，PPT共一

7、百四十八页，创作于2022年6月生物催化法的立体选择性比化学法高环己酮单加氧酶R 构型 e.e.%n-Pr S 98%t-Bu S 98%n-Bu R 52%第二十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第二十六张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第二十七张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月单加氧酶催化的反应底物 产物 反应类型 辅酶类型烷烃 醇 羟化 金属芳香烃 酚 羟化 金属烷基烯 环氧化物 环氧化 金属含杂原子 杂原子 杂原子氧化 黄素 化合物 氧化物 酮 酯或内酯 Baeyer-Villiger 黄素第二十八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月2.

8、4 双加氧酶（dioxygenase）双加氧酶的典型反应Sub + O2Sub-O-O-HSub-OH双加氧酶还原e.g.NaBH4Sub + O2双加氧酶SubOO还原e.g.NaBH4SubOHOH内过氧化物氢过氧化物第二十九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月烯烃的氢过氧化反应大豆脂氧酶催化亚油酸的氢过氧化反应大豆脂氧酶O2S e.e.% 95%还原后可得手性醇亚油酸第三十张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第三十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月芳烃的双羟基化反应双氧酶还原酶二氢二羟基脱氢酶微生物氧化代谢*光学纯度高的顺式联二醇脱氢酶缺陷变异株第三十二

9、张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第三十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第三十四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月2.5 氧化酶 氧化酶催化底物脱氢，脱下的氢再与氧结合，生成水或过氧化氢。 氧化酶氧化酶第三十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月氧化酶有黄素氧化酶（如葡糖糖氧化酶等）；金属黄素蛋白氧化酶（醛氧化酶）；血红素蛋白氧化酶（过氧化氢酶、过氧化物酶）等 脱氢酶可以催化氧化和还原双向可逆反应，在有机合成中，一般以催化还原反应为主第三十六张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月2.6 脱氢酶催化的还原反应第三十七张，PPT共一百四十八

10、页，创作于2022年6月辅酶的循环使用化学法、电化学法、光化学法、酶法第三十八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第三十九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 从博伊丁假丝酵母得到的FDH是大规模、经济地再生 NADH的好方法，但不宜用于NADPH的再生 应用基因工程从假单胞菌中克隆的FDH适合NADPH的再生甲酸脱氢酶第四十张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月6-磷酸葡萄糖脱氢酶（GDH）可将 6-磷酸葡萄糖( G6PDH ）氧化为6-磷酸葡萄糖酸内酯，后者再自发转变为6- 磷酸葡萄糖酸，并产生NADPH。是一个很好的NAPDH的再生系统。葡萄糖脱氢酶与葡萄糖6

11、-磷酸脱氢酶第四十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 乙醇-醇脱氢酶体系，酶价格适中，乙醛及乙醇易于从体系中挥发出来。需要及时除去乙醇或乙醛，否者会抑制酶的活性第四十二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月人工电子传递体游离酶辅酶循环系统微生物细胞辅酶循环系统人工电子传递体辅助辅酶循环系统第四十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月人工电子传递体的还原态可以直接或间接地再生NADH，传递体的氧化态可被廉价的还原剂（如氢、甲酸、一氧化碳等）经生物催化再生。第四十四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第四十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月脱

12、氢酶用于还原反应 脱氢酶用于醛、酮羰基的不对称还原，以及烯烃碳碳双键的还原，并使潜手性底物转化为具有手性的产物。 脱氢酶催化酮还原的Prelog规则：H-从空间位阻小的方向进攻羰基，可根据此规则预测产物立体选择性S代表小基团L代表大基团第四十六张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 酵母醇脱氢酶（YADH）、马肝醇脱氢酶（HLADH） 和羟基甾体脱氢酶(HSDH)均有商品化供应。它们催化酮还原反应的立体选择性遵循Prelog规则。 布氏热厌氧菌醇脱氢酶（TBAD）催化大分子酮时选择性遵循Prelog规则，但对小分子构型相反。 一些微生物细胞（如面包酵母）作催化剂时也遵循此规则，但一些微

13、生物反此规则常用脱氢酶的特点第四十七张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第四十八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月马肝醇脱氢酶（HLADH）外消旋顺式十氢萘-2，7-二酮外消旋反式十氢萘-2，7-二酮第四十九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第五十张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第五十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月酵母细胞催化酮还原 酵母脱氢酶（YADH）的底物专一性强，只有醛或甲基酮才能作为其底物，而环状酮或非甲基酮均不能作为它的底物. 酵母细胞含有多种脱氢酶和辅酶，用细胞作为生物催化剂可省去酶的分离纯化步骤，不需要额外添加辅

14、酶循环系统，酶反应活性高 第五十二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月1 简单酮的还原 一般只能还原甲基酮，遵循Prelog规则。面包酵母R1 R2 构型 e.e.%Me CH2OH S 91%Me 环己基 S 95%第五十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月-酮酯的还原 -酮酯易被酵母细胞还原为-羟酯，后者可作为内酰胺、昆虫激素和类胡萝卜素等合成的手性源。面包酵母面包酵母H-H-酵母细胞中含有多种脱氢酶LD第五十四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第五十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月-单取代-酮酯 -单取代-酮酯有两个潜手性中心，因此它被酵

15、母细胞还原时，可以得到四种可能的非对映异构体-羟基酯，通过选择恰当的微生物可以得到所需构型的产物。第五十六张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 -单取代-酮酯还原得到非对映体顺式和反式-羟基酯，其产物的比率不是1：1，这是由于烯醇化引起的快速原位消旋，从而改变了动力学拆分结果。顺、反非对映体的比率取决于还原过程中酶的立体选择性，有时可高达100：0 第五十七张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第五十八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月原位消旋第五十九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月途径 R1 R2 R3 生物催化剂 产率 d.e.% e.e.%A

16、Me 烯丙基 Et 面包酵母 94 92 99B Me Me Et 白地霉 80 98 98C 4-MeOPh- Cl Et 流放侧孢 52 96 98D 4-MeOPh- Cl Me 不明毛霉 58 98 99第六十张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月酵母细胞催化烯烃还原 生物催化潜手性烯烃双键的还原具有立体选择性，这是常规化学还原所无法实现的。微生物中含有的烯酸还原酶负责这一催化反应，该酶也需要辅酶NADH，氢反式加成到双键上。, -不饱和酯的还原第六十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第六十二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月2 烯丙醇的还原面包酵母

17、面包酵母能将上述化合物中与芳香环共轭的C=C双键还原，而其他双键不还原第六十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月3 ，-不饱和酮的还原酮的还原遵循 Preg 规则面包酵母快面包酵母主主次第六十四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第六十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月2.7 转移酶（transferase, EC 2.x.x.x） 转移酶催化功能团从一个底物转移给另一个底物。它们的底物必须有两个，一个是供体，一个是受体。转移的基团可以是氨基、糖基、或一条多糖链、磷酸基。如转氨酶、糖基转移酶、磷酸化酶等。X-Y + ZX+ Z-Y第六十六张，PPT共一百四十

18、八页，创作于2022年6月氨基转移酶 氨基转移酶以磷酸吡哆醛（PLP）为辅酶，催化下列反应，反应中氨基酸将分子中的氨基转移给-酮酸，生成新的-氨基酸和-酮酸 氨基转移酶第六十七张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月氨基酸可用于食品添加剂、医药及输液中 氨基酸转移酶种类多、分布广，能催化L-氨基酸的生物合成，例如：L-苯丙氨酸由苯丙酮酸与L-天冬氨酸在L-天冬氨酸转氨酶的催化作用下生成，生产规模可以达到600 吨/年。 L-氨基酸还可以通过发酵的方法生产，但D-氨基酸不能通过发酵的方法生产，产率及光学纯度都不高 应用化学方法合成D-氨基酸成本高，较困难 氨基酸的生产方法有四种：从生物资源

19、物质中提取；化学法；发酵法；酶法第六十八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 下图给出了以D-氨基酸为氨基供体工业规模合成新D-氨基酸的示意图，产品规模达到多吨级以上目前可利用D-氨基转移酶能催化D-氨基酸的合成。 D-氨基酸如D-对羟苯甘氨酸是合成-内酰胺药物的重要原料，D-氨基酸还是农药和食品添加剂的重要组成成分第六十九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月芽孢杆菌中的D-天冬氨酸转氨酶D-氨基酸的合成缺点 ：平衡转化率只有约50%第七十张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 下图给出了以L-天冬氨酸作为氨基供体，通过偶联酶系统来进行D-氨基酸生产的流程图 该工艺

20、的优点是可以使用克隆的E.coli菌株，它可以进行所有步骤反应，利用廉价消旋底物高效生产D-氨基酸。 L-天冬氨酸在L-天冬氨酸转氨酶的作用下，脱掉氨基变成-酮戊二酸，它可进一步脱羧变为丙酮酸。丙酮酸可以参加转氨反应，生成丙氨酸，但在乙酰乳酸合酶的催化下，丙酮酸发生二聚反应生成乙酰乳酸，它自发脱羧生成乙酰甲基丙醇，不再生产氨基酸。第七十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第七十二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第七十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月环糊精糖基转移酶第七十四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月1)1 反应条件【1】 8.3% 可

21、溶性淀粉 pH 5.8-6.0温度 55介质 水反应类型 己糖基转移反应催化剂 溶解酶酶 环糊精葡萄糖基转移酶菌株 芽孢杆菌 第七十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月生产环糊精流程图-环糊精与硬脂酸有非常好的结合性能第七十六张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月磷酸化酶 磷酸化反应是生物体内的一类重要生化反应，体内的一些代谢调控是通过磷酸化反应而完成的。此外，生物体内的许多分子以磷酸化的形氏参与到生命过程中，例如醛缩酶催化反应中的磷酸二羟基丙酮。 化学法催化多羟基的磷酸化反应不具有区域和立体选择性，不能省去必要的保护和脱保护反应第七十七张，PPT共一百四十八页，创作于20

22、22年6月甘油激酶，80%乙酸激酶POCl3 ，60% 磷酸二羟基丙酮是醛醇缩合反应中的重要底物，可由化学法或酶法合成化学法纯度低，产率低酶法纯度高，其水溶液可以直接应用第七十八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月2.8 水解酶（hydrolase, EC 3.x.x.x） 水解酶催化底物的水解，需要水分子参与。 水解酶分子结构简单，来源丰富，广泛地用于生物催化的手性合成反应中，占生物催化反应用酶的65%，如脂肪酶、 酯酶、蛋白酶等。它们能催化酯、酰胺、蛋白质、核酸、多糖、环氧化物和腈的水解。第七十九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第八十张，PPT共一百四十八页，创作于

23、2022年6月酯水解酯的结构类型I型酯第八十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月II型酯第八十二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月型酯的手性中心在羧酸部分型酯的手性中心在醇部分手性中心应尽可能在水解反应位点附近，以保证手性识别第八十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 酯酶对高亲水性化合物的反应性较差，因而酶的底物分子中不宜有极性或带电基团：如-COOH,-CONH2, -NH2等; 型酯中长链醇基会降低酶的活性（脂肪酶除外）; 型酯中酰基部分链长也应尽可能短; 酯分子中添加吸电子基可以提高羰基的反应活性 底物的手性碳原子上通常有一个必须为氢原子 第八十四张

24、，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月猪肝酯酶（pig liver esterase, PLE）反应条件温和第八十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月区域选择性高第八十六张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月对映选择性底物（R） 产物(e.e.%)t-Bu-OCH2（大基团） R(96)Ph （小基团） S(86)第八十七张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月I 型酯的水解水解酶催化潜手性戊二酸二甲酯衍生物水解水解酶水解酶第八十八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第八十九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月I 型酯的水解第九十张，PPT共

25、一百四十八页，创作于2022年6月II型酯的水解酰基部分对水解酶催化活性影响很大第九十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月II型酯的水解产物构型与PLE相反第九十二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月微生物酯酶 完整微生物细胞能直接用于催化酯立体选择性水解，枯草杆菌、产氨短杆菌、凝结芽孢杆菌、豆酱毕赤氏酵母和黑色根霉等是常用于酯水解的微生物 第九十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第九十四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月具有酯酶活性的蛋白酶胰凝乳蛋白酶第九十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月枯草杆菌蛋白酶第九十六张，PPT共一百四

26、十八页，创作于2022年6月3青霉素酰化酶第九十七张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月4 米曲霉蛋白酶用于具有空间位阻酯类化合物的水解第九十八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月脂肪酶 脂肪酶在动物、植物及微生物中都存在，能催化甘油三酯水解为脂肪酸和甘油，它们在食品和油脂加工、日用化学品及手性中间体的制备中有着广泛的应用。 在生物催化反应中，有30%以上的研究涉及到脂肪酶。 脂肪酶催化反应的分子机理与蛋白酶和酯酶不同。酯酶催化反应符合米氏方程，而脂肪酶表现为S曲线第九十九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第一百张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月脂肪酶

27、活性中心外部有一个两性-螺旋片断，像 一个盖子脂肪酶对型酯和型酯都有很高的立体选择性3 为了保证脂肪酶的催化活性，型酯的醇基部分应该 是长链，如正丁醇； 型酯的酰基部分应为长链， 至少含3-4个碳原子不同来源的脂肪酶，立体选择性不同 曲霉属脂肪酶能将分子大的酯作为底物，对小分子酯表现出低的选择性；假丝酵母脂肪酶则处于二者之间；假单胞菌属和毛霉属脂肪酶只能将空间位阻小的酯作为底物;纯PPL的立体选择性与假单胞菌属类似5 细菌和真菌能产生胞外脂肪酶，便于大量生产 第一百零一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月猪胰腺脂肪酶（porcine pancreatic lipase, PPL） P

28、PL廉价且应用广泛。它的粗制剂中含有多种水解酶如PPL、-胰凝乳蛋白酶、胆固醇酯酶、羧肽酶等，这些水解酶的立体选择性各不相同，互相有干扰，因此有时对底物的立体选择性不高。第一百零二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月底物结构(R) 溶剂 产物构型（e.e.%）Ph 甲苯 S（99） PhCH2O- 异丙醚 R（94） 产物一般为S构型，选择性（e.e%）与R的空间效应及电荷效应有关第一百零三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月乙醚萃取很容易分离产物第一百零四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月酰基部分碳链越长，选择性越高第一百零五张，PPT共一百四十八页，创作于2

29、022年6月CRL 假丝酵母脂肪酶PSL假单胞菌属脂肪酶第一百零六张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月环氧化合物的水解 环氧化物是一类重要的有机化合物，是许多生物活性物质合成的原料。一般可用化学方法制备环氧化物，但反应的立体选择性不高。环氧化物水解酶能催化环氧化物进行区域性和对映选择性水解。通过生物酶的拆分，得到所需构型的环氧化物 环氧化物水解酶在生物体内的外源性化合物代谢中起重要作用。第一百零七张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月第一百零八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月肝微粒体环氧化物水解酶（MEH） 第一百零九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6

30、月第一百一十张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月末端环氧化合物的水解第一百一十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月末端环氧化合物的水解取代基R的空间位阻越大，选择性越好第一百一十二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月非末端环氧化合物的水解第一百一十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月微生物环氧化物水解酶第一百一十四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月其他亲核试剂与环氧化合物的酶催化反应第一百一十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月腈水解 含有腈基的有机化合物是一种重要的合成原料，根据底物不同，腈水解有腈水解酶和腈水合酶两种途径腈

31、水解酶腈水合酶酰胺酶第一百一十六张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月腈水合酶 含金属离子做辅酶第一百一十七张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月腈水解酶不需要金属离子做辅酶第一百一十八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月腈的化学选择性水解 化学法水解腈一般为羧酸，需要在酸或碱的催化作用下进行，选择性差，还产生一些有毒的副产物如氰化物及其盐。 酶法水解可在接近生理 pH 的温和条件下进行，同时具有化学选择性、区域选择性和对映选择性要求。 由于分离纯化的腈水解酶不稳定，绝大多数生物转化反应都是利用完整细胞做催化剂。腈水解酶还可以用于工业废水中氰化物的水解脱毒。 第一百一

32、十九张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 丙烯酰胺是聚丙烯酰胺类高分子材料合成的重要单体，全世界年产量约为20万吨。广泛应用于絮凝、土壤调节、纸张处理、黏合剂、涂料以及石油回收试剂。 传统化学法是利用铜催化剂催化丙烯腈水合生成丙烯酰胺具有以下缺点：（1）丙烯酰胺的生成速度低于丙烯酸的生成速度（2）底物与产物的双键引起副产物的产生，如乙烯，羟基乙腈，腈基三丙烯酰胺（3）易发生双键聚合反应丙烯酰胺的生物催化制备方法第一百二十张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 目前工业上使用的第三代生产菌玫瑰色红球菌是一种酰胺酶突变菌株，这从根本上解决了酰胺酶引起的副产物丙烯酸的生成，使产物丙

33、烯酰胺得到积累，转化液中丙烯酰胺浓度大于400g/L腈水解酶酰胺酶 生物转化的优点是不需要回收未反应的丙烯腈，因为转化率为100%，也不需要除铜催化剂，产率也近100%。工业上用固定化细胞进行生物催化。第一百二十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 也通过加入酰胺酶抑制剂，生物转化腈类化合物为酰胺。 丙烯酰胺不稳定易聚合，水合反应多在低温下（大约5）进行。 已有 1000多个微生物菌株被用于丙烯腈等腈类化合物的水解或水合。 玫瑰色红球菌可以产生两种腈转化酶：腈水解酶与水合酶。 甲基丙烯酰胺、尿素等为诱导剂可以提高水合酶的产量和活性，添加钴或铁离子能极大提高水合酶的活性。 第一百二十

34、二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月微生物腈水合酶催化芳香腈水解 尼克酰胺和尼克酸是维生素PP的成分第一百二十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月己二腈5-氰基戊酰胺绿叶假单胞菌腈水裂合酶pH 7.0； 温度 5 介质：水相/有机相催化剂： 细胞固定在海藻酸钙小球转化率： 97%； 产率：93%； 选择性： 96%停留时间：4h产量： 数吨/年 公司：Dupon生物转化条件5-氰基戊酰胺是除草剂合成中间体第一百二十四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月相比与生物催化法，转化率和选择性降低第一百二十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月腈水解酶的区域选

35、择性水解止血剂玫瑰色红球菌支顶孢属菌还原第一百二十六张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月腈水解酶的对映选择性水解白色球拟酵母粪产碱杆菌消旋体R=ph扁桃酸e.e.%90%e.e.%=100%第一百二十七张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月酰胺的水解1酰胺酶 氨基酸酰胺酶又称氨基肽酶，可用于外消旋氨基 酸的拆分，合成L-氨基酸。酰胺酶消旋化PhCH=OR=烷基、芳基第一百二十八张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月氨基酰化酶 氨基酰基化酶能选择性催化L-N-酰基氨基酸水解，拆分外消旋氨基酸氨基酰化酶Ac2O消旋化R=烷基，芳基；Acyl=乙酰基，氯乙酰基第一百二十九张

36、，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月内酰胺酶 化学上比较稳定的内酰胺环能抵抗蛋白酶水解，但却很容易被内酰胺酶所水解。内酰胺酶可用于消旋体内酰胺的水解拆分。红球菌属内酰胺酶外消旋体第一百三十张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月4 D-海因酶 D-对羟基苯甘氨酸是半合成青霉素、氨卞青霉素和阿莫西林的关键原料。它可由化学法与生物催化法联合生产。D-海因酶L-海因D-海因D-N-氨基甲基氨基酸转化率100%第一百三十一张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月D-N-氨基甲基氨基酸 D- 对羟基苯甘氨酸D-海因酶来自短芽孢杆菌，并以固定化细胞形式使用日本一家公司按该合成路线年产2

37、00吨外消旋海因由苯酚、乙醛酸和尿素为原料通过Mannich反应合成第一百三十二张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月裂合酶（lyase, EC 4.x.x.x） 裂合酶催化底物裂解为两个部分，其中之一含有双键，这和水解酶不同，这类酶催化的反应具有可逆性，裂解的键可以是碳碳、碳氧或碳氮健等，这类酶包括醛缩酶、水合酶和脱羧酶等第一百三十三张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月醛缩酶在活细胞中发生的羟醛缩合反应能催化不对称C-C键的形成,常用于糖的合成。第一百三十四张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月 裂合酶不仅可以催化键的断裂，还可以催化小分子化合物如水或氨不对称加成至C=C、以及HCN加成到C=O键上。催化这类反应的酶底物专一性很高，只接受天然底物或与天然底物结构非常类似的化合物作为底物。因此除氰醇外，这类酶催化反应在有机合成中的应用受到底物特异性的限制。加成和消去反应第一百三十五张，PPT共一百四十八页，创作于2022年6月醇腈酶与氰醇反应 醇腈酶催化氢氰酸不对称加成到醛或酮分子的羰基上，形成手性氰醇，该反应有很很高的立体选择性，手性氰醇