生物催化剂的新成员

生物体内不断地进行着各种化学变化 ,这些化学反应之所以能在机体中十分温和的条件下迅速进行 ,其根本原因就是生物体内普遍地存在着生物催化剂。经典的生物催化剂都是蛋白质酶。然而近年来其他具有酶活性的生物催化剂的逐步发现 ,使人类对酶的认识产生了一次又一次重大飞跃。1　抗体酶 ( abzyme)1986年 ,美国 R.A.Lerner和 P.G.Schultz等人合成了具有酶催化活性的抗体 ,称之为抗体酶。它是一种人为制备的抗体 ,其结构既具有抗体的特征 ,在其可变区又赋予了酶的属性。抗体酶的制备方法之一是选择合适的某催化反应的过渡态类似物做半抗原 …     

生物催化剂研发及生物催化技术的产业化

资源危机与环境压力已经成为现代人类社会实现可持续发展的主要瓶颈,着眼于发展环境友好、过程高效的工业生物技术,有望对社会发展产生巨大的引领和带动作用,工业生物技术的发展将成为解决能源、环境和资源问题的关键,而生物催化是工业生物技术的核心技术.本文介绍了生物催化在工业可持续发展中的地位,国内外研究进展及其影响,并对新型生物催化剂的发现与新的催化功能的开发应用实例进行了介绍.     

遗传工程促进生物催化剂的生产

细菌已广泛用于制造抗菌素、酶和维生素,目前正筹划用于制造疫苗和干扰素,今后10～15年里在塑料、涂料和农药生产中也必将起重要作用。Wavwick大学生物系的豪沃特·道尔顿(Howard Dalton)一直在调查研究那些从北海的油气中制造动物饲料的细菌,发现它们也能用于生产从塑料涂料到农药的范围广泛的一类物质。例如,细菌能使碳氢化合物氧化,并且比常规的工业生产过程有效得多。尽管在生产中利用细菌所遇到的困难是它们的生产能力比较低,但是,现在遗传工程提供了使其生产率提高几百倍以上的手段,从而使得细菌生物工艺学在经济上更富有吸引力。 在70年代初期,道尔顿的研究组就开始对荚膜甲基球菌进行研究。这个菌株是从英     

遗传工程促进生物催化剂的生产

细菌已广泛用于制造抗菌素、酶和维生素,目前正筹划用于制造疫苗和干扰素,今后10～15年里在塑料、涂料和农药生产中也必将起重要作用。Wavwick大学生物系的豪沃特·道尔顿(Howard Dalton)一直在调查研究那些从北海的油气中制造动物饲料的细菌,发现它们也能用于生产从塑料涂料到农药的范围广泛的一类物质。例如,细菌能使碳氢化合物氧化,并且比常规的工业生产过程有效得多。尽管在生产中利用细菌所遇到的困难是它们的生产能力比较低,但是,现在遗传工程提供了使其生产率提高几百倍以上的手段,从而使得细菌生物工艺学在经济上更富有吸引力。 在70年代初期,道尔顿的研究组就开始对荚膜甲基球菌进行研究。这个菌株是从英     

固定化生物催化剂的研究动向

近年来,国内外对于固定化酶、固定化细胞、固定化细胞器以及生物传感器的研究很活跃,在固定化方法上取得了较大进展,一部分固定化酶、固定化微生物细胞以及生物传感器在食品发酵工业、有机合成工业、化学分析、临床诊断以及能源开发等方面得到了应用。目前,大多数固定化酶、固定化细胞以及生物传感器还处在实验室研究阶段或中试阶段,有待改进;动物细胞、植物细胞以及细胞器的固定化研究还处于探索阶段、有待深入。     

生物催化剂的发现及改造

生物催化剂是限制工业生物催化的重要瓶颈,发现新型生物催化剂或生物催化剂的新功能及新底物是目前的主要任务。实现该目标的方法有三种:(1)从环境样品中筛选,(2)利用蛋白质工程改造现有生物催化剂,(3)探寻现有生物催化剂的新功能。本文描述了上述三种方法的关键步骤及技术,其中重点介绍了高通量培养技术以及新近发展起来的半理性设计改造生物催化剂的技术。     

RNA也是生物催化剂

长期以来,人们一直认为所有的生物催化剂都是蛋白质(也就是酶).然而,分子生物学的新发展已经推翻了这一经典的观念. 一九八二年,美国科罗拉多州波尔多大学的Thomas Cech及其同事在研究原生生物四膜虫(Tetrahymena thermophila)的rRNA转录后加工问题时发现,四膜虫前体rRNA能够自己催化自己的剪接反应.该反应不需酶的催化,也不需要ATP,而只需NH_4~+、Mg~(2+)和鸟苷.Cech把这种能够催化自身剪接反应的核酸叫做“酶性核酸”(ribozyme)。Cech的这一发现被誉为近十年来分子生物学的最令人兴奋的发现之一.     

共固定化作用——用于发酵工艺学上的新的生物催化剂

共固定化作用(co—immobilizates)就是将完整的活的或死的微生物细胞一起与外加酶加以固定,制得固定化少酶或多酶生物催化剂(immobilized oligo-or multienzyme biocatalysts)。作为共固定化作用的一个例子是:用于酒精发酵的酒精酵母,即酿酒醇母(Saccharomyces cereevisiae)具有很高的发酵率,但不具有乳糖酶(β-半乳糖苷酶)活性。因此,不能利用乳糖作为基质,若将从其它微生物,如米曲霉(Asp. oryzae)来源的乳糖酶与酵母一起加以固定,便能用于发酵乳糖。可将此种生物催化剂装成床式反应器,用于酒精连     

脱氧核酶:生物催化剂的新成员

具有酶活性的ＤＮＡ分子称为脱氧核酶(ｄｅｏｘｙｒｉｂｏｚｙｍｅ或ＤＮＡｚｙｍｅ) ,其发现是人类对于酶的认识的又一次重大飞跃。1 .脱氧核酶的几种结构Ｃａｒｍｉ等[1] 通过体外选择技术合成了一种依赖Ｃａ2 的具有自我切割功能的手枪型二级结构脱氧核酶分子 (图 1 )。茎Ⅰ是结合部位 ,茎Ⅱ是催化部位。结合部位不同的碱基序列可以识别不同的底物 ;催化部位则相对保守。由于结合部位碱基配对是催化剂识别底物的基础 ,延长茎Ⅰ序列可以增加酶 底物复合物的稳定性 ,但序列过长则会造成ＤＮＡ分子自我构建 (ｓｅｌｆ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ)…     

生物催化剂与酶概念的发展

回顾了酶的研究历史 .综述了各种新兴“酶” ,特别是酶性RNA和酶性DNA的研究进展 .对各种“酶”与生物催化剂的概念的归属问题进行了探讨 .     

新生物催化剂的筛选与开发

生物催化剂是具有催化作用的游离或固定化细胞和游离或固定化酶的统称.目前,筛选新生物催化剂的方法有两种:一是从环境样品中筛选全新的生物催化剂;二是探索现有生物催化剂的非天然新活力.本文详细综述了筛选新生物催化剂的方法及策略,并着重介绍了从微生物源开发新生物催化剂的方法.     

生物催化剂发现与改造的研究进展

生物催化是指将酶或生物有机体用于有用的化学转化的过程,在人们对传统化学催化的环境影响抱有忧虑的情况下,生物催化提供了一种有吸引力的选择。在过去的几十年里,对生物催化剂的研究每出现一次大的进步,生物催化的发展就会出现一次高潮。因此,生物催化剂的发现与改造已成为当今研究的热点。宏基因组文库技术的出现克服了许多微生物不可培养的障碍,人们能够从自然资源中获得丰富的潜在的生物催化剂。而基于理性设计的分子改造技术的发展,可以使得人们对潜在的生物催化剂进行快速而有效的改造以满足工业化生产的需求。随着生物催化剂发现与改造的手段不断进步,更多的优良生物催化剂得到了广泛的应用,生物催化在工业生产中也得到了更深入的应用。结合作者的研究工作,总结了生物催化剂发现与改良的一些研究进展,以为获得更多优良的、能够实现工业应用的生物催化剂奠定理论基础。     

大规模生产固定化生物催化剂的新技术

这一大规模生产固定化生物催化剂的新技术采用一种合理的工艺把由喷嘴喷出的生物催化剂和载体混合的液滴打成均匀的微滴。应用这一技术已经成功地将酵母和植物细胞包埋在藻朊酸钙中。其生产能力比传统方法高出两个数量级(喷嘴直径0.5,0.8和1.1mm)(喷嘴直径1.1mm时,最高生产能力是24升/小时)。由于     

全国固定化生物催化剂学术讨论会

1988年10月25—29日在桂林市召开了全国固定化生物催化剂学术讨论会。本次会议受中国微生物学会委托,由中国科学院微生物所黎高翔教授与上海生化所袁中一教授具体筹备并主持,还得到有关单位赞助。与会代表102人,分别来自全国各地的科研单     

生物催化剂在有机合成中的应用

生物催化剂具有许多优点,目前在有机合成工艺中应用广泛。本文主要探讨生物催化剂在取代反应、加成与消除反应、酰胺的合成和氧化还原反应等有机合成反应中的应用,以此发现生物催化剂的优良品性。     

共固定化生物催化剂的制备及其应用

固定化酶和固定化细胞业已用于工业、化学分析、环境保护等领域。近年来建立的酶与微生物细胞(或二种微生物细胞)共固定化技术,进一步扩大了固定化生物催化剂的应用范围。本文就共固定化生物催化剂的制备方法及其在食品发酵工业中的应用作一概要介绍。     

生物脱有机硫催化剂的最新研究进展

生物脱有机硫作为常规的加氢脱硫替代方法近几年受到越来越多的重视,也取得了一些重要的结果,这都推动了生物脱硫向产业化应用。本文简要综述了最近几年通过菌株改造提高催化剂活力和消除无机硫抑制以及脱硫酶系纯化方面所取得一些进展。     

筛选来源于微生物的生物催化剂—酶

一微生物产生的生物催化剂生物陞化剂—酶存在于所有的生物体中,它广泛地存在于动物体中、植物体中,微生物体中以及微生物的次级代谢产物中。微生物种类繁多,目前已经确切知道的菌种不少于30多万种。研究表明一切来源于动、植物体的生物催化剂几乎都可以     

生物催化剂立体选择性的基因工程改造

野生型生物催化剂对于其天然底物通常具有较好的反应活性和选择性,但生物催化剂在有机合成中应用时多数情况下是非天然底物,这就要求对野生型生物催化剂进行改造,以提高其对非天然底物的反应活性、稳定性和选择性(包括区域选择性和立体选择性)。以下根据酶催化剂的类型总结了近几年来通过基因工程改变生物催化剂的立体选择性的最新进展,盼望起到抛砖引玉的作用,以此促进我国在这一领域的快速发展。     

宏基因组学挖掘新型生物催化剂的研究进展

微生物蕴藏着大量具有工业应用潜力的生物催化剂。然而,传统培养方法只能从环境中获得不到1%的微生物。宏基因组学是通过提取某一特定环境中的所有微生物基因组DNA、构建基因组文库并对文库进行筛选,寻找和发现新的功能基因的一种方法。它绕过了微生物分离培养过程,成为研究环境样品中不可培养微生物的有力手段。因此,从宏基因组中挖掘新型生物催化剂一直倍受生物学家的关注。以下主要对宏基因组文库的样品来源、DNA提取方法、文库的构建和筛选策略的选择这4个方面的研究状况进行了综述,列举了近年来利用宏基因组技术所获得的新型生物催化剂,并对其今后的研究方向提出了展望。