化学品生物合成专刊序言

以酶及微生物细胞催化剂结合工程学方法将廉价、废弃原料进行高效生物转化可实现化学品的可持续生产。近年来,合成生物学、系统生物学及酶工程等技术的快速发展大大推动了化学品的可持续生物制造,既实现了多种新型化学品的生物合成,又显著提高化学品的生物合成效率。为展示化学品生物合成的最新进展并促进绿色生物制造的发展,《生物工程学报》特组织出版化学品生物合成专刊,从酶催化与生物合成机制、微生物细胞合成、一碳生物炼制以及关键核心技术等方面,介绍化学品生物合成的最新前沿、挑战以及潜在解决方案。     

精细化学品生物制造

正近年来发展迅速的生物制造技术由于效率高、反应条件温和、副反应少、生产安全性高等优势,为传统的精细化工生产带来了新的动力和生命。本期"精细化学品生物制造"专题邀请浙江大学化学工程与生物工程学院、工业生物催化国家地方联合工程实验室、华东理工大学生物反应器工程国家重点实验室、江南大学、北京化工大学资源有效利用国家重点实验室等行业知名专家,围绕生物制造技术在精细化学品及其医药化学品、食品及饲     

手性医药化学品的绿色生物合成

手性在自然界中普遍存在,与生命现象密切相关,也显著影响物质的性能。手性医药化学品的化学合成存在原子经济性、过程经济性差、环境污染和资源浪费严重等问题。生物合成技术具有过程绿色、选择性好等优势。近年来,生物合成技术在手性医药化学品合成关键酶的选择、催化机制解析、光学纯手性中间体合成途径构建、工艺开发及放大生产等方面均取得长足进步,有望解决手性中心构筑复杂、光学纯度低、污染大等手性化学品制造的瓶颈问题,推动我国医药行业的绿色可持续发展。本文主要总结了中国科学院天津工业生物技术研究所成立以来在手性医药化学品生物催化合成方面的一些研究进展。     

腈转化酶在精细化学品生产中的应用

腈化合物是一类重要的用于合成多种精细化学品的化合物,它们容易制备,并且可以合成多种化合物。传统化学水解方法将腈化合物转化为相应的羧酸或酰胺通常需要高温、强酸、强碱等相对苛刻的条件,腈转化酶(腈水解酶、腈水合酶和酰胺酶)由于其生物催化过程具有高效、高选择性、条件温和等特点,在精细化学品的合成中越来越受到人们的关注。许多腈转化酶已经被开发出来并用于精细化学品的生产。以下介绍了腈转化酶在医药及中间体、农药及中间体、食品与饲料添加剂等精细化学品生产中的应用。随着研究的不断深入,将会有更多的腈转化酶被开发出来并用于精细化学品的生产。     

生物制造:精细化学品产业发展的新动力

正随着经济的发展和科技的进步,世界精细化工已进入成熟期。由于精细化工应用涉及的范围广,品种繁多,几乎渗透到国民经济和人民日常生活的一切领域,与现代高科技、现代工业、农业、人民生活、环境保护有着直接或间接的联系。以合成生物学等为代表的现代生物催化技术具有高效、高选择性、转化条件温和、环境友好等优点,可完成一些用传统的化学方法很难实现的反应,因而成为可持续发展过程中替代和拓展传统化学技术的主要方法,并广泛用于制备各种精细化学品。     

糖类衍生物催化制备含氧液体燃料和精细化学品

通过生物炼制获取液体燃料和化学品是缓解当前能源危机的有效途径。概述了木质纤维素和甲壳素综合利用方面的研究进展。重点介绍了笔者研究团队在平台化合物加氢制液体燃料、甲壳素类生物质制含氮杂环精细化学品方面的研究成果,并展望了该领域未来的发展方向。     

精细化学品绿色合成用工具酶酌定向开发

近年来随着人们环境保护意识的增强以及对可持续发展技术的追求,使得以绿色环保为特色的生物催化技术越来越受到人们的关注。生物催化剂作为生物催化技术的工具,发挥着至关重要的核心作用。本文综述了生物催化技术发展各个阶段生物催化剂定向开发的最新进展。     

民办高校“精细化学品检验技术”课程教学改革探索

总结了民办院校"精细化学品检验技术"课程在教学中存在的问题,并针对这些问题对该课程的教学内容、教学方法和考核方式的改革进行了初步探索,从而为培养高素质的技术技能应用型人才提供参考。     

工业生物催化技术在绿色精细化学品合成中的机遇

生物催化技术具有反应条件温和、专一性强、环境友好等特点,是传统化学方法无法比拟的。本文从生物催化技术的特点及其在精细化学品合成中的应用现状出发,从产品战略、技术策略等方面提出生物催化技术应用的方向与目标：生物催化与有机合成技术的集成、交叉将会是未来生物催化技术发展的重要方向;有机合成技术为生物催化技术的发展、应用指明并提供了更多技术、产品及产业机会。     

以生物合成为基础的代谢工程和组合生物合成

代谢工程和组合生物合成在筛选和发展新型药物方面日益成为生物、化学和医药界关注的重点。基于聚酮和聚肽类天然产物的独特化学结构和良好生物活性,研究它们的生物合成机制,将为合理化遗传修饰生物合成途径获得结构类似物提供遗传和生物化学的基础,实现利用现代生物学和化学的技术手段在微生物体内进行药物开发的目的。     

辛伐他汀的生物合成

辛伐他汀是洛伐他汀的半合成衍生物, 传统的生产工艺是以洛伐他汀为原料, 经化学合成得到辛伐他汀。洛伐他汀的直接甲基化方法已成为目前生产上使用最多的工艺路线。化学合成工艺的不足之处乃在于化学法合成过程中, 反应条件苛刻, 副反应多, 产品分离纯化难度大以及来自环保和劳动保护的压力。近年来, 随着洛伐他汀生物合成途径研究的深入, 人们已经将更多的注意力转向辛伐他汀的生物合成。就辛伐他汀侧链的化学水解路线和洛伐他汀的生物合成途径的国内外研究结果进行了分析比较, 进一步阐述了辛伐他汀生产中可实现生物催化的反应步骤以及用于辛伐他汀直接发酵生产的基因工程菌构建。     

RNA的生物合成

基因表达的过程,就是遗传信息流从其贮存的位点(通常是双链DNA)转移到其作用的位点(通常是一个蛋白质或酶)的历程,这其间必定要经历一个遗传信息从DNA转抄到RNA上的步骤。因此以DNA为模板合成RNA的过程,即DNA转录,或RNA的生物合成是基因表达的     

淀粉的生物合成

淀粉是生物界贮藏最丰富的多糖之一,在一般情况下,自高等植物以至微生物或多或少都发现有淀粉存在,特别是禾谷类作物种子,都多以淀粉作为主要的贮藏物质。由于淀粉在体内代谢及工农业上占有极其重要的位置,所以很早就引起世人的注意。从19世纪开始,就开展了淀粉的研究工作,关于直链淀粉及支链淀粉的此例,它们的连接方式、晶体结构以及一系列的物理化学性质等,都有较详尽的资料。但究竟细胞内是如何合成淀粉的,长期以来仍是植物生理及植物生物化学界的争论问题,尚需更进一步的研究。近年来由于酶学及新技术的发展,对于淀粉合成代谢的研究,有着很大的帮助,使我们有了较多的知识。淀粉的生物合成研究可以追溯到1930年以前,当     

己二酸的生物合成

己二酸是六碳二元羧酸,主要用于生产尼龙、化纤和工程塑料等聚合物,年需求量近300万吨。目前己二酸的工业生产主要是利用硝酸氧化芳烃合成己二酸等化学法获得,不仅污染严重,而且是个不可持续的过程,需要发展可行的替代合成方法。近年来,随着合成生物学和代谢工程的发展,绿色、洁净的己二酸生物合成方法逐渐受到人们的关注和重视。文中就己二酸及其前体物的生物合成研究进展进行了综述,并对可能的合成新途径做了展望。     

生长抑素的生物合成

1968年Krulin等观察到大鼠下丘脑含有抑制生长激素(GH)释放的物质;1973年Braz-eau等确定其是含14个氨基酸的多肽,定名为GH释放抑制激素或生长抑素(SS)。在脊椎动物SS选择性地分布于全身的细胞内,脑、胃肠和胰腺内含量最高,占25%、70%和5%。SS抑制腺垂体分泌GH、促甲状腺素等,可能也抑制神经垂体激素的释放、抑     

血红蛋白的生物合成

自从同位素追踪法被广泛地应用于研究机体的代谢过程以来,近廿年中各方面都有着惊人的进展。在合成代谢方面利用同位素研究的结果,证实许多复杂的生理上很重要的化合物不需从食物输入,而是从很简单的物质逐步合成的。血红蛋白就是很好的例子。12年前对于血红蛋白的合成代谢可说一无所知,而在短短的12年中,借助于同位素突验,发现这样复杂的卟啉环仅由甘氨酸及琥珀酰辅酶 A 所合成,实际上不需要任何吡咯衍     

紫杉醇的生物合成

１．引言紫杉醇（Ｐａｃｌｉｔａｘｅｌ,商品名为Ｔａｘｏｌ）,是从紫杉树皮中分离提取到的一种天然抗肿瘤物质。１９９２年,美国ＦＤＡ已批准将其用于治疗难治的卵巢癌和转移性乳腺癌。紫杉醇独特的抗癌活性机制在于它属于有丝分裂抑制剂或纺锤体毒素,不但能抑制细胞...     

ATP的生物合成

自１９２９年Ｌｏｈｍａｎ从糖分解代谢旺盛的肌肉中首次发现并提取ＡＴＰ以来,ＡＴＰ已被证实在生命细胞的新陈代谢以及各种生化反应的能量供应中扮演着极其重要的角色,是生命活动及生化反应所必需的高能化合物。在医疗领域被广泛用作细胞激活剂,对肌肉萎缩、脑溢血后...