《微生物药物学》第二十二章 生物转化的类型和机制

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 -