辅酶再生体系的研究进展

辅酶再生是实现氧化还原酶催化反应的必需步骤 ,是关系到氧化还原酶工业应用的关键。通过介绍酶法再生和电化学方法再生的机理 ,分别总结了有关还原态辅酶和氧化态辅酶再生方法的研究现状 ,包括酶学再生过程中涉及到的酶、自由酶和整体细胞再生及其反应器的设计 ;以及电化学再生中电极修饰及中间体选择等。并提出了辅酶再生研究的潜在发展方向     

展望人工光合作用

如果把陆生植物和水体中的蓝细菌、藻类的光合作用定义为"自然光合作用"的话,那么依据其原理或灵感研发的人造装置例如"人工叶"、"光电化学电池"和"光生物反应器"等将太阳能转化为化学能并贮存于食物或燃料(例如H_2)中的过程,就是"人工光合作用"。由于光合作用效率低下和常常受环境条件的严重制约以及水体中大量生物质难以收获利用,自然光合作用远不能满足人类社会的需要。人工光合作用如此富有魅力,充满希望,看来是解决当今世界面临的粮食、能源和环境或全球气候变化三大急迫问题的必由之路。为了激发更多人的兴趣,促进人工光合作用研究的发展,本文简要介绍它的重要意义和过去十多年来该研究领域特别是人工光能制氢和人工CO_2还原等方面的重要进展。     

多酶级联反应的构建及其在双官能团功能化学品合成中的应用

利用多酶级联催化反应合成精细化学品是近年来生物催化领域的研究热点。通过构建体外多酶级联体系,可以替代传统的化学合成法,实现多种双官能团功能化学品的绿色合成。本文系统介绍了多酶级联催化反应中不同级联方式的特点及其构建策略,总结了级联反应中元件酶常用的筛选方法、NAD(P)H和ATP等辅酶的再生策略及其在多酶级联反应中的应用,并且阐述了多酶级联催化反应体系在6种双官能团功能化学品,包括ω-氨基脂肪酸、烷基内酰胺、α,ω-二元羧酸、α,ω-二胺、α,ω-二醇、ω-氨基醇合成中的应用。     

NAD(P)H再生及其依赖型酶在工程菌中研究进展

许多氧化还原型酶都属于辅酶依赖型酶类,在生物转化中添加外源性辅酶将增加生产成本,而辅酶的缺乏又将直接影响生物转化效率,因此构建能实现辅酶再生的基因工程菌是辅酶依赖型基因工程菌走向工业化的有效手段之一。该综述对目前已报道的辅酶依赖型酶常用的还原态辅酶和氧化态辅酶再生的脱氢酶体系进行整理,并简述了在基因工程菌中通过辅酶再生提高酶催化的生物转化效率的研究进展,以期为构建辅酶再生型基因工程菌,以及实现这类工程菌自动化和一体化的发酵工艺提供借鉴。     

解决氧化还原酶反应体系中辅酶问题的策略及其应用

氧化还原酶还原醛或酮生成各种手性醇或手性胺类化合物。然而,氧化还原酶的催化过程通常需要价格昂贵的烟酰胺类辅酶提供或接受电子,这严重阻碍了氧化还原酶的工业化进程。因此,如何降低辅酶的成本已成为生物催化领域的研究热点和关键问题。随着工业化应用的实际需求和研究工作的深入,各种解决辅酶问题的策略被相继提出,如构建体外辅酶再生系统,利用发酵工程与代谢工程等手段提高内源性辅酶利用率,研究和开发辅酶替代物等。文中对这些策略的研究概况进行简要介绍,并通过列举相关应用实例分析各自的优、缺点,为进一步拓展氧化还原酶的工业化应用提供借鉴和参考。     

细菌氧化还原酶烟酰型辅酶偏好性的分子机制

氧化还原酶因其在催化制备手性醇、羟基酸、氨基酸等方面的极大优势,在精细化工、农药、制药、食品等领域具有重要的用途。大多数氧化还原酶需要在烟酰胺类辅酶的参与下才能完成催化反应,且表现出对此类辅酶使用的偏好性。本文基于对细菌氧化还原酶和烟酰型辅酶的结构分析,总结了代表性的氧化还原酶的辅酶结合部位的结构特征以及决定辅酶偏好性的氨基酸性质,为揭示氧化还原酶对烟酰型辅酶利用偏好性的分子机制和实现辅酶偏好性改造提供依据。     

辅酶工程在酿酒酵母木糖代谢工程中的研究进展

辅酶工程（cofactor engineering）是代谢工程的一个重要分支,它通过改变辅酶的再生途径,达到改变细胞内代谢产物构成的目的。介绍了酿酒酵母(Saccharomyces cerevisiae)木糖代谢工程中,利用辅酶工程解决氧化还原平衡问题的研究进展,包括引入转氢酶系统,增加代谢中可利用的NADPH,实现NADH的厌氧氧化等策略。同时介绍了改变XR、XDH辅酶偏好的研究进展。     

辅酶Ⅱ的无机光还原 Ⅰ.在近紫外光下某些氧系半导体对辅酶Ⅱ的还原

在光合作用中,叶绿体起着利用光能还原辅酶Ⅱ和合成ATP二个作用。根据光合作用的催化电子理论,叶绿体这个半导体结构的有机催化剂在光合作用中的这二个功能可分别由无机半导体来模拟。这里报导的是用ZnO等无机半导体在近紫外光下模拟叶绿体在光合作用中的功能,催化NADP还原为NADPH的工作结果。     

作物群体受光结构与作物生产力研究

植物体内的干物质中,９０％～９５％直接或间接地来自光合作用,作物群体进行光合作用的能源是太阳辐射能,从获得太阳能的观点出发,农业就是“通过高等植物发展光能利用效率的产业”［８］。叶子作为光合作用的主要器官,其光环境的优劣对光能利用效率和作物生产力起着...     

光合作用中的[H]与呼吸作用中的[H]相同吗？

答：这里的[H]并不是指氢离子（H＋）,而是指辅酶中的氢（还原性氢）,[H]的产生与利用即NADH、FADH。和NADPH的产生与利用。光合作用与呼吸作用中产生和利用的[H]不同,光合作用产生及利用NADPH．而呼吸作用产生与利用的[H]主要是NADH与FADH2。     

利用微生物重组技术促进羰基不对称还原研究进展

手性醇是许多手性药物合成的关键手性砌块,利用微生物细胞催化相应前手性羰基化合物不对称还原,是合成手性醇的重要方法之一。但应用野生微生物催化时,反应的时空产率、立体选择性较低。详细介绍了利用微生物重组技术以促进前手性羰基化合物不对称还原反应合成手性醇的国内外研究进展。从酶的种类、表达系统以及辅酶再生系统3个方面对重组细胞催化反应体系的构建进行了概述。同时按照反应底物的类型,对重组微生物在催化不同类型羰基化合物不对称还原合成手性醇中的应用分别进行了归纳和介绍。     

脱氢酶生物传感器研究关键技术与进展

自然界中依赖烟酰胺类辅酶(NAD+或NADP+)的脱氢酶是氧化还原酶中最重要的一类,基于此类酶的生物传感器应用前景广阔,近年来发展迅速。构建这类传感器需要两项关键技术,即氧化型辅酶在电极表面的再生和辅酶固定化。本文介绍了辅酶电化学再生的主要方法、辅酶固定化的常见手段,以及相关的研究进展。     

甜高梁汁液发酵制取燃料酒精的研究(简报)

新能源的开发和利用,是解决能源紧张的重要途径。生物能源又是新能源中行之有效的重要种类。植物通过光合作用把太阳能贮存起来。有人计算,自然界植物的光合作用每年可以固定约200亿吨碳,是世界能量总消耗的10倍,或为全人类消耗食物能量的200倍。直接用农作物秸杆作燃料,其热效很低。若经微生物发酵处理,则可转化为高效的再生能源——甲烷、酒精等。巴西利用甘蔗和木薯通过酵母发酵,在八十年代初生产了大约400万     

利用微藻生产有用物质最前沿

企业、大学及研究机构在利用微藻类生产燃料和食物方面纷纷行动起来。 将通过利用太阳能的光合作用高效率地生产有用物质。 面对实用化，必须进行品种的选择和培养技术，提取技术的确立。     

光合细菌利用太阳能产氢——解决能源危机的新途径

光合细菌是水生的革兰氏阴性的微生物,广泛分布于海洋、河川、湖泊、小溪和水塘中。因它含有细菌叶绿素和类胡萝卜素等光合色素,因此可以利用光能通过光合作用而生长繁殖。光合细菌在进行光合作用的同时,还能够行使固氮功能。光合作用形成的高还原物质和高能量物质,除了供给固氮酶的固氮需要外,也用于支持固氮酶的产氢反应,氢气的吸收则由氢酶执行。大量的研究工作表明,通过捕获光能产生氢气,从而将太阳能转化为稳定的化学能,是光合细菌的一个普遍特征。     

辅酶A的固定化

在酶的结构与功能的研究中,辅酶占据着重要地位。固定化酶技术的发展促使人们对辅酶的固定化进行研究。辅酶A(CoA)是一种重要的生物活性小分子,它参与了大约80种酶的催化反应。将CoA固定化并对其性质进行研究,有助于阐明需CoA的酶的生物功能及微环境对它们的影响。固定化CoA还可以用来分离纯化CoA结合蛋白,并进一步以固定化CoA结合蛋白分离纯化CoA。本文报道我们用对氨基苯(?)乙基交联琼脂(ABSE-交联琼脂)固定化CoA时各种条件的选择。     

过氧化氢驱动的细胞色素P450酶研究进展

细胞色素P450酶在自然界中广泛存在,能催化多种类型的氧化反应,在有机合成和生物化工方面具有重要的应用潜力。尽管大多数P450酶通常需要辅酶和复杂的电子传递体系协助活化氧分子,一些P450酶也可以利用过氧化氢作为末端氧化剂,这极大地简化了催化循环,为P450酶的合成应用提供了一条新的简便途径。本文系统地介绍了几类过氧化氢驱动的P450酶催化体系,包括脂肪酸羟化酶P450SPα和P450BSβ、脂肪酸脱羧酶P450OleTJE、人工改造的羟化酶P450BM3和P450cam突变体、以及基于底物误识别策略的P450-H2O2体系。通过分析催化反应机制,本文探讨了P450-H2O2催化体系在目前存在的挑战和可能的解决途径,并对其进一步应用前景进行了展望。     

过氧化氢驱动的细胞色素P450酶研究进展

细胞色素P450酶在自然界中广泛存在,能催化多种类型的氧化反应,在有机合成和生物化工方面具有重要的应用潜力。尽管大多数P450酶通常需要辅酶和复杂的电子传递体系协助活化氧分子,一些P450酶也可以利用过氧化氢作为末端氧化剂,这极大地简化了催化循环,为P450酶的合成应用提供了一条新的简便途径。本文系统地介绍了几类过氧化氢驱动的P450酶催化体系,包括脂肪酸羟化酶P450SPα和P450BSβ、脂肪酸脱羧酶P450OleTJE、人工改造的羟化酶P450BM3和P450cam突变体、以及基于底物误识别策略的P450-H2O2体系。通过分析催化反应机制,本文探讨了P450-H2O2催化体系在目前存在的挑战和可能的解决途径,并对其进一步应用前景进行了展望。     

微生物或酶法的合成与转化

近年来,有机合成化学领域的一个重大进展是应用微生物或酶进行化学催化反应,由于酶催化反应具有高度专一性,使得这种合成与转化在合成化学领域中具有很大的理论和实用潜力,这种由微生物或多酶系统催化反应实际     

合成生物催化中关键科学问题的研究进展

合成生物催化以多酶催化为特征,通过灵活选择不同功能的酶和反应路线设计,可以实现复杂生物基化学品的合成,在反应效率、原子经济性和环境友好方面有着不可替代性。但是其还存在两个关键科学问题:(1)氧化还原酶催化过程中辅酶的循环再生和重复利用;(2)酶在非水相和油水两相反应体系中如何实现稳定。以CO_2合成生物甲醇和天然油脂制备生物聚氨酯材料这两个具有代表性的多酶催化过程为例,介绍了合成生物催化关键科学问题的研究进展。其中,新型纳米材料与生物技术相结合在解决催化体系中辅酶再生、多酶协同以及酶的界面稳定方面有着广阔的发展前景。