第二十二章 生物转化的类型和机制 第一节生物转化的定义与研究内容 第二节生物转化的基本类型 还原反应 氧化反应 、水解反应 四、转移和裂合反应 第三节参与药物制备过程重要反应酶类的作用机制 、脂肪酶 环氧化物水解酶 三、糖苷化酶
第二十二章 生物转化的类型和机制 第一节 生物转化的定义与研究内容 第二节 生物转化的基本类型 一、还原反应 二、氧化反应 三、水解反应 四、转移和裂合反应 第三节 参与药物制备过程重要反应酶类的作用机制 一、脂肪酶 二、环氧化物水解酶 三、糖苷化酶
第一节生物转化的定义与研究内容 生物转化的含义更强调的是: 用微生物或酶来进行药物合成(或其他有机 合成)过程中的某一步或几步反应,而那些 直接来源于微生物的代谢产物是微生物进行 “从头到尾”的合成过程
第一节 生物转化的定义与研究内容 ❖ 生物转化的含义更强调的是： ❖ 用微生物或酶来进行药物合成（或其他有机 合成）过程中的某一步或几步反应，而那些 直接来源于微生物的代谢产物是微生物进行 “从头到尾”的合成过程
在许多国外文献中经常能够看到 的描述这种技术的名词有 . microbial transformation ☆ microbial conversion; 令 Biotransformation 令 Bioconversion 今 Biocatalysis enzymation等
在许多国外文献中经常能够看到 的描述这种技术的名词有： ❖ microbial transformation; ❖ microbial conversion; ❖ Biotransformation ❖ Bioconversion ❖ Biocatalysis ❖ enzymation等
微生物酶转化是有机化学反应 中的一个特殊的分支 微生物转化的本质是某种微生物将一种物质 (底物)转化成为另一种物质(产物)的过 程,这一过程是由某种微生物产生的一种或 几种特殊的胞外或胞内酶作为生物催化剂进 行的一种或几种化学反应,简言之,即为 种利用微生物酶或微生物本身的合成技术
微生物(酶)转化是有机化学反应 中的一个特殊的分支 ❖ 微生物转化的本质是某种微生物将一种物质 （底物）转化成为另一种物质（产物）的过 程，这一过程是由某种微生物产生的一种或 几种特殊的胞外或胞内酶作为生物催化剂进 行的一种或几种化学反应，简言之，即为一 种利用微生物酶或微生物本身的合成技术
微生物酶转化是有机化学反应 中的一个特殊的分支 这些具有生物催化剂作用的酶大多数对其微 生物的生命过程也是必需的,但在微生物转 化过程中,这些酶仅作为生物催化剂用于化 学反应。由于微生物产生的这些能够被用于 化学反应的大多数生物催化剂不仅能够利用 自身的底物及其类似物,且有时对外源添加 的底物也具有同样的催化作用,即能催化非 天然的反应( unnatural reactions)
微生物(酶)转化是有机化学反应 中的一个特殊的分支 ❖ 这些具有生物催化剂作用的酶大多数对其微 生物的生命过程也是必需的，但在微生物转 化过程中，这些酶仅作为生物催化剂用于化 学反应。由于微生物产生的这些能够被用于 化学反应的大多数生物催化剂不仅能够利用 自身的底物及其类似物，且有时对外源添加 的底物也具有同样的催化作用，即能催化非 天然的反应（unnatural reactions）
在研究一个微生物(或酶) 转化过程时,需要考虑的问题 所用转化底物的选择; 令所用微生物对不同底物转化能力的考察、转 化路线或转化反应的选择等; 其中最主要的是寻找适合于所设计转化过程 的微生物,以及如何来提高这种微生物的转 化能力,即提高这种酶活力; 再则是发现一种新的酶或一种新的反应以便 为设计一个新的微生物转化过程提供一条线 索
在研究一个微生物（或酶） 转化过程时，需要考虑的问题 ❖ 所用转化底物的选择； ❖ 所用微生物对不同底物转化能力的考察、转 化路线或转化反应的选择等； ❖ 其中最主要的是寻找适合于所设计转化过程 的微生物，以及如何来提高这种微生物的转 化能力，即提高这种酶活力； ❖ 再则是发现一种新的酶或一种新的反应以便 为设计一个新的微生物转化过程提供一条线 索
用于转化的微生物或酶的多样性 用于微生物转化的菌株或酶的筛选的范围应 该尽可能地广,因为至目前为止已经发现了 3000余种能够催化各种化学反应的酶,其中 有些酶的催化效果比化学催化剂好;另外, 微生物的多样性和其生理生化特性的多样性 (它们能够修饰和降解许许多多有机化合 物),使我们有可能找到某种微生物或酶来 催化某种特定的和所期望的化学反应
用于转化的微生物或酶的多样性 ❖ 用于微生物转化的菌株或酶的筛选的范围应 该尽可能地广，因为至目前为止已经发现了 3000 余种能够催化各种化学反应的酶，其中 有些酶的催化效果比化学催化剂好；另外， 微生物的多样性和其生理生化特性的多样性 （它们能够修饰和降解许许多多有机化合 物），使我们有可能找到某种微生物或酶来 催化某种特定的和所期望的化学反应
第二节生物转化的基本类型 还原反应 ☆脱氢酶被广泛地用于醛和酮羰基以及烯烃碳 碳双键的还原,这种生物转化反应可使潜手 性底物转化为手性产物,如图所示。 面包酵母醇脱氢酶和马肝醇脱氢酶能催化酮 不对称还原,其还原产物仲醇的对映体过量 率接近100%
第二节 生物转化的基本类型 一、还原反应 ❖ 脱氢酶被广泛地用于醛和酮羰基以及烯烃碳- 碳双键的还原，这种生物转化反应可使潜手 性底物转化为手性产物，如图所示。 ❖ 面包酵母醇脱氢酶和马肝醇脱氢酶能催化酮 不对称还原，其还原产物仲醇的对映体过量 率接近100%
OH OH RiIIllIIE R1 R 脱氢酶催化的还原反应
R1 R2 O R1 R2 X R3 R1 R2 R1 R2 OH OH H H R3 R2 R3 H R H 2 R1 X R1 X 脱 氢 酶 还 原 型 辅 酶 氧 化 型 辅 酶 循 环 系 统 或 或 脱氢酶催化的还原反应
生物转化中常用的一些脱氢酶 脱氢酶名称 特异性 反应所需的辅酶 商品化 酵母醇脱氢酶 Prelog NADH 马肝醇脱氢酶 Prelog NADH ++ 布氏热厌氧菌醇脱氢 Prelog NADPH 酶 羟基甾体醇脱氢酶 Prelog NADH 弯孢菌脱氢酶 Prelog NADPH 乳杆菌属的 Anti-Prelog NADPH Lactobacillus kefir 醇脱氢酶 爪哇毛霉醇脱氢酶 Anti-Prelog NADPH 甲单胞菌属醇脱氢酶Ant- Prelog nadph
生物转化中常用的一些脱氢酶 脱氢酶名称 特异性 反应所需的辅酶 商品化 酵母醇脱氢酶 Prelog NADH + 马肝醇脱氢酶 Prelog NADH + 布氏热厌氧菌醇脱氢 酶 Prelog NADPH + 羟基甾体醇脱氢酶 Prelog NADH + 弯孢菌脱氢酶 Prelog NADPH - 乳杆菌属的 Lactobacillus kefir 醇脱氢酶 Anti-Prelog NADPH + 爪哇毛霉醇脱氢酶 Anti-Prelog NADPH - 甲单胞菌属醇脱氢酶 Anti-Prelog NADPH -