酶的分类和反应
酶的作用知识点总结
酶的作用知识点总结酶是一类高效的催化剂，能够加速并促进生化反应的进行。
它在生物体内起着至关重要的作用，涉及到许多生理和代谢过程。
下面，我们将对酶的作用进行知识点总结，以便更好地理解和应用。
一、酶的作用1. 定义：酶是一种大分子生物催化剂，由蛋白质构成，具有特异性，能够加速生物体内化学反应的进行。
2. 特点：a. 高效催化：酶能够以非常快的速度催化反应，大大加快了生物体内化学反应的进行。
b. 特异性：酶对于特定的底物具有高度的特异性，只催化特定的反应。
c. 可逆性：酶催化的反应通常是可逆的，并不消耗或改变酶本身。
d. 专一性：酶针对特定的底物和反应方式，只在特定的条件下发挥作用。
二、酶的分类1. 按底物类型分类：a. 氧化还原酶：如过氧化氢酶，参与氧化还原反应。
d. 水解酶：如淀粉酶，参与水解反应。
e. 合成酶：如脱氧核酸合成酶，参与合成反应。
2. 按底物位置分类：a. 内切酶：切割底物内部的化学键，如内切蛋白酶。
b. 外切酶：切割底物表面的化学键，如外切蛋白酶。
3. 按作用方式分类：a. 非氧化还原酶：参与非氧化还原反应，如淀粉酶、蛋白酶等。
b. 氧化还原酶：参与氧化还原反应，如过氧化氢酶。
三、酶的作用机制1. 底物结合：酶通过与底物结合形成酶-底物复合物，使底物分子进入酶的活性位点。
2. 底物转化：酶通过改变底物的构象和电荷分布，促进底物分子之间的反应，降低反应的能垒。
3. 产物释放：反应完成后，酶通过改变酶-产物复合物的构象，将产物从活性位点释放出来。
四、酶的调控1. 与底物浓度相关：酶的反应速率随底物浓度的增加而增加，但达到一定浓度后，速率趋于饱和。
2. 温度：适宜的温度有利于酶活性的发挥，过高或过低的温度会影响酶的构象和稳定性。
3. pH值：不同的酶对pH值的依赖性不同，适宜的pH值有利于酶的催化活性。
4. 辅因子：某些酶活性的调控需要依赖辅因子，如金属离子或辅酶等。
五、酶的应用1. 生物工程：通过改造酶的结构和功能，用于生物工程领域，如生产生物柴油、制药等。
酶化学的概念
酶化学的概念酶化学是指研究酶的物理性质、结构、功能和催化机理等方面的科学领域。
酶是生物体内的一类特殊蛋白质分子，具有高度的专一性和高效的催化活性。
它在生物体内扮演着极为重要的角色，参与几乎所有生物体内的代谢过程。
酶的研究涉及到许多学科，如生物化学、生物物理学、分子生物学、结构生物学等。
酶的分类：酶可以按照催化反应的类别进行分类，包括氧化还原酶、转移酶、水解酶、合成酶等等。
酶还可按照酶本身的性质进行分类，如氧化酶、脱羧酶、脱氢酶、酯酶、蛋白水解酶等。
每一类酶都有独特的催化机理和底物特异性。
酶的物理性质：酶是大分子量的蛋白质，通常由数百个氨基酸残基组成。
酶的大部分结构是由α-螺旋和β-折叠片段构成的。
酶的结构对其催化活性和底物特异性起着至关重要的作用。
酶还具有空间构象的变化能力，可以通过构象变化来调控其活性。
此外，酶还可以与底物和辅助物质结合形成酶底物和酶产物复合物，在催化过程中发挥重要作用。
酶的功能：酶主要通过催化底物的化学变化来实现其功能。
酶催化反应可以加速底物的反应速率，使反应在生物体内以可控的速率进行。
此外，酶还展示出高度的底物特异性，即只催化特定的底物分子。
酶的底物特异性由其活性中心和底物分子的互作以及结构适配性决定。
酶的催化机理：酶催化反应的机理通常可以分为两种主要类型，即酶促反应中的酸碱催化和酶促反应中的亲核催化。
酶促反应中的酸碱催化是指酶中的酸碱基团参与了底物的质子交换过程，从而改变了底物的活性。
酶促反应中的亲核催化是指酶通过提供亲核基团来引发底物分子的亲核进攻，从而促进了底物分子的化学反应。
酶的调控：酶活性的调控对于维持生物体内代谢的平衡和适应环境变化起着重要作用。
酶活性可以通过多种方式进行调控，包括底物浓度、辅助物质和蛋白质结构等方面的调控。
酶的活性还可以通过其他分子的结合或去结合来调节。
酶的调控通常会发生在多个层面，从基因转录、转录后修饰到蛋白质的空间结构调整等。
酶的应用：酶在许多领域都有广泛的应用。
生物化学第六章酶
邻近效应与定向排列：
3.表面效应使底物分子去溶剂化 酶的活性中心多是酶分子内部的疏水“口袋”， 酶反应在此疏水环境中进行，使底物分子脱溶剂 化 (desolvation)，排除周围大量水分子对酶和底 物分子中功能基团的干扰性吸引和排斥，防止水
化膜的形成，利于底物与酶分子的密切接触和结
合。这种现象称为表面效应(surface effect)。
维生素B2（核黄素）
维生素B2（核黄素） 维生素B1（硫胺素） 泛酸 硫辛酸 维生素B12 生物素 吡哆醛（维生素B6之一） 叶酸
辅酶中与酶蛋白共价结合的辅酶又称为辅基 (prosthetic group)。
辅基和酶蛋白结合紧密，不能通过透析或超 滤等方法将其除去，在反应中不能离开酶蛋
白，如FAD、FMN、生物素等。
酶原激活的生理意义 避免细胞产生的酶对细胞进行自身消化， 并使酶在特定的部位和环境中发挥作用，保证 体内代谢正常进行。
有的酶原可以视为酶的储存形式。在需要
时，酶原适时地转变成有活性的酶，发挥其催
化作用。
第三节 酶的作用机制
（一）酶比一般催化剂更有效地降低反应活化能
酶和一般催化剂一样，加速反应的作 用都是通过降低反应的活化能 (activation energy) 实现的。 活化能：底物分子从初态转变到活化 态所需的能量。
2.邻近效应与定向排列使诸底物正确定位于 酶的活性中心 酶在反应中将诸底物结合到酶的活性中心，使它 们相互接近并形成有利于反应的正确定向关系。 这种邻近效应(proximity effect)与定向排列 (orientation arrange)实际上是将分子间的反应变 成类似于分子内的反应，从而提高反应速率。
酶的分类
酶的分类
根据国际酶学委员会（International Enzyme Commission，IEC）的规定，按照酶促反应的性质，分为六大类：1．氧化还原酶（oxidoreductases）催化底物进行氧化还原反应。
如乳酸脱氢酶、琥珀酸脱氢酶、细胞色素氧化酶、过氧化氢酶、过氧化物酶等。
2．转移酶（transferases）催化底物之间某些基团的转移或交换。
如甲基转移酶、氨基转移酶、磷酸化酶等。
3．水解酶（hydrolases）催化底物发生水解反应。
如淀粉酶、蛋白酶、核酸酶、脂肪酶等。
4．裂解酶（lyases）催化底物裂解或移去基团（形成双键的反应或其逆反应）。
如碳酸酐酶、醛缩酶、柠檬酸合成酶等。
5．异构酶(isomerases) 催化各种同分异构体之间相互转化。
如磷酸丙糖异构酶、消旋酶等。
6．合成酶(ligases) 催化两分子底物合成一分子化合物，同时偶联有ATP的分解释能。
如谷氨酰胺合成酶、氨基酸-RNA连接酶等。
酶
酶科技名词定义中文名称：酶英文名称：enzyme定义：催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。
是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反应速度，但不改变反应的平衡点。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质。
具有催化效率高、专一性强、作用条件温和等特点。
应用学科：生物化学与分子生物学（一级学科）；酶（二级学科）本内容由全国科学技术名词审定委员会审定公布求助编辑百科名片酶（enzyme），早期是指in yeast 在酵母中的意思，指由生物体内活细胞产生的一种生物催化剂。
大多数由蛋白质组成（少数为RNA）。
能在机体中十分温和的条件下，高效率地催化各种生物化学反应，促进生物体的新陈代谢。
生命活动中的消化、吸收、呼吸、运动和生殖都是酶促反应过程。
酶是细胞赖以生存的基础。
细胞新陈代谢包括的所有化学反应几乎都是在酶的催化下进行的。
目录汉字解释简介综述酶的重要性酶的创新性酶的特性酶的来源酶的发现酶的命名习惯命名系统命名酶的分类氧化还原酶类（oxidoreductase）转移酶类（transferases）水解酶类（hydrolases ）裂合酶类（lyases）异构酶类（isomerases）合成酶类（ligase）酶的活力酶活测定酶活调节影响酶活力的因素酶的催化酶作用的分子基础酶的化学组成酶的活性中心酶的分子结构与催化活性的关系酶原与酶原激活同工酶修饰酶多酶复合体与多酶体系多功能酶酶促反应酶促反应的特点酶促反应的作用机制酶的应用酶在生物体内为什么人体缺酶酶在医疗上酶在生产、生活中汉字解释简介综述酶的重要性酶的创新性酶的特性酶的来源酶的发现酶的命名习惯命名系统命名酶的分类氧化还原酶类（oxidoreductase）转移酶类（transferases）水解酶类（hydrolases ）裂合酶类（lyases）异构酶类（isomerases）合成酶类（ligase）酶的活力酶活测定酶活调节影响酶活力的因素酶的催化酶作用的分子基础酶的化学组成酶的活性中心酶的分子结构与催化活性的关系酶原与酶原激活同工酶别构酶修饰酶多酶复合体与多酶体系多功能酶酶促反应酶促反应的特点酶促反应的作用机制酶在生物体内为什么人体缺酶酶在医疗上酶在生产、生活中展开编辑本段汉字解释酶méi 形声。
酶 知识点总结
酶知识点总结一、酶的分类根据酶的作用方式和反应类型，可以将酶分为六类：氧化还原酶、转移酶、水解酶、合成酶、异构酶和降解酶。
氧化还原酶是通过氧化还原反应来催化化学反应的酶，如过氧化物酶、还原酶等；转移酶是通过转移功能基团来催化化学反应的酶，如激酶、酯酶等；水解酶是通过水解反应来催化化学反应的酶，如葡萄糖苷酶、淀粉酶等；合成酶是通过合成反应来催化化学反应的酶，如聚合酶、缺氧酶等；异构酶是通过异构反应来催化化学反应的酶，如异构酶、畸形酶等；降解酶是通过降解反应来催化化学反应的酶，如蛋白酶、脂肪酶等。
二、酶的结构酶的结构通常由一个或多个蛋白质构成，如大肠杆菌在酶毒素设计中使用了一种特殊的蛋白酶以瞄准许多不同的靶标。
酶的结构通常由蛋白质的一级结构、二级结构、三级结构和四级结构组成。
蛋白质的一级结构是指氨基酸的线性排列顺序，如甘氨酸-丙氨酸-赖氨酸等；蛋白质的二级结构是指氨基酸间的氢键作用形成的结构，如α-螺旋和β-折叠等；蛋白质的三级结构是指蛋白质整体所呈现的立体构象，如酶的活性中心，金属离子的配位作用等；蛋白质的四级结构是指蛋白质与其他蛋白质或非蛋白质结合形成的复合物结构，如多酶复合体和酶-底物复合物等。
酶的结构决定了其功能和催化活性，因此对酶的结构进行研究对于理解酶的功能和机制具有非常重要的意义。
三、酶的作用机制酶的作用机制通常包括底物结合、酶-底物复合物形成、催化作用和产物释放等步骤。
底物结合是指底物与酶的活性中心结合形成酶-底物复合物；酶-底物复合物形成是指酶与底物形成一个稳定的复合物结构；催化作用是指酶通过降低反应的活化能，使反应更容易发生；产物释放是指底物被催化转化成产物后，产物从酶的活性中心释放出来。
酶的作用机制是非常复杂的，涉及到多种相互作用和调控，因此对酶的作用机制进行研究可以帮助我们深入理解酶的功能和活性。
四、酶的应用酶在生物技术、食品工业、医药保健和环境保护等领域有着广泛的应用。
在生物技术中，酶被广泛应用于DNA重组、蛋白质工程、酶工程等领域，如限制性内切酶、DNA连接酶、聚合酶等；在食品工业中，酶被广泛应用于面包、酒、奶制品等食品的生产过程中，如淀粉酶、葡萄糖氧化酶、纤维素酶等；在医药保健中，酶被广泛应用于药物的制备和诊断试剂的开发中，如蛋白酶、转移酶、酯酶等；在环境保护中，酶被广泛应用于废水处理、土壤修复和固体废物降解等领域，如脱氮酶、脱磷酶、脂肪酶等。
酶
第一节酶的性质、命名及分类酶是由生物活细胞产生的有催化功能的蛋白质，只要不处于变性状态，无论在细胞内或细胞外都可发挥催化化学反应的作用。
酶是蛋白质，因而能使蛋白质分解的，光、热、酸、碱等均可使酶变性或破坏，在遭到不可逆变性时则完全去活性（如70-80℃，2-15min即可使酶失活），其它电性质及物理化学性质也与蛋白质完全一样。
有些酶是简单蛋白质。
有些酶是结合蛋白质，一般把结合蛋白质的蛋白部分称为酶蛋白，非蛋白质部分称为辅酶。
酶蛋白多为对热不稳定的物质，而辅酶多为低分子量、对热稳定的物质。
酶是一种催化剂，但它和一般的化学催化剂有很大不同，首先，酶的作用具有高度的专一性，酸能催化蛋白质水解，也能催化多糖和脂肪的水解，但是酶则不同，蛋白酶就只能催化蛋白质水解，淀粉酶只能催化淀粉水解，乳酸脱氢酶只能将L(+)-乳酸氧化为丙酮酸，而对D(-)-乳酸就不起作用。
其次，酶催化的反应都是在较温和的条件下，在接近生物体的体温和接近中性的条件下就能进行；酶的催化效率也比一般催化剂高得多，如一种过氧化氢酶1min内能催化5000000个过氧化氢分子分解为水及O2，而在同样条件下，铁离子的催化效率仅为酶的百万分之一。
酶的命名及分类现在普遍使用的酶的习惯名称是以下述三个原则来决定的。
根据酶催化反应的性质来命名，如催化水解反应的酶称为水解酶，催化氧化作用的称为氧化酶或脱氢酶。
根据被作用的底物兼顾反应的性质来命名，如多元酚氧化酶催化多元酚的氧化作用，蛋白酶和淀粉酶都是水解酶，它们的底物分别是蛋白质和淀粉。
结合1，2两点，并根据酶的来源命名，如细菌淀粉酶、胃蛋白酶等。
酶的习惯名称使用起来比较方便，但有时会造成一些混乱，如，当两种酶能作用于同一种底物发生相同反应时，根据上述原则命名就会发生混乱；有时同一种酶会有几个名称，也造成混乱。
因此，1961年，国际生化协会酶委员会规定了酶的系统命名原则。
国际生化协会酶委员会将酶分为六大类：1、氧化还原酶类2、转移酶类：能催化将某一基因从一个化合物转移到另一个化合物反应的酶，如转移氨基，称转氨酶，再如转醛酶、转酰酶等。
酶与辅酶总结
酶与辅酶总结引言酶与辅酶是生物体内一种重要的催化剂和辅助物质。
酶是生物体内参与代谢反应的蛋白质，在维持细胞的正常代谢过程中起到关键的作用。
而辅酶则是与酶协同工作的非蛋白质有机物，它们可以与酶形成复合物，促进酶活性的发挥，进而调节细胞内的代谢过程。
本文将系统总结酶与辅酶的相关知识。
酶的基本概念和分类酶的基本概念酶是一种能够加速化学反应速率的生物大分子催化剂。
它能够通过特定的结构和功能，降低化学反应所需的能量，从而加速反应的进行。
酶能够高效催化各种生物学和化学反应，如代谢反应、合成反应和分解反应等。
酶的分类根据酶的催化反应类型，酶可以分为6类，包括氧化还原酶、转移酶、水解酶、合成酶、裂解酶和异构酶。
不同类型的酶在催化反应时具有不同的机制和催化效率。
辅酶的基本概念和分类辅酶的基本概念辅酶是一类与酶协同工作的非蛋白质有机物。
它们通过与酶发生相互作用，提供必要的辅助功能，从而促进酶的催化活性。
辅酶与酶相结合形成复合物，辅酶作为辅助催化反应的辅助剂及电子或原子转移的载体，参与酶促催化反应的过程。
辅酶的分类辅酶可以分为两大类，包括辅酶A类（例如：辅酶A、辅酶NAD、辅酶FAD 等）和辅酶B类（例如：辅酶B12、甲硫胺、生物素等）。
不同类型的辅酶在细胞内具有不同的功能和作用机制。
酶与辅酶的相互作用酶与辅酶之间通过辅酶与酶的配体结合形成复合物进行相互作用。
辅酶的存在可以调节酶活性，改变酶的构象或结构，使得酶与底物之间的相互作用更加有效。
辅酶可以与酶结合后转化为活性辅酶，参与酶催化的中间步骤，进一步促进反应的进行。
酶与辅酶的应用酶和辅酶在工业生产和医药领域具有广泛的应用和潜力。
在工业上，酶可以用于生产生物燃料、酸奶、啤酒等。
在医药领域，酶和辅酶可以作为药物的靶标和药物分析的关键试剂。
通过研究酶与辅酶的功能和作用机制，可以进一步开发出更加高效和安全的酶类药物。
结论酶与辅酶是生物体内一对密不可分的组合。
酶作为生物体内的催化剂，能够加速各种生化反应的进行；而辅酶作为酶的助手，能够促进酶的催化活性的发挥。
食品酶学与酶工程原理
食品酶学与酶工程原理一、食品酶学概述食品酶学是研究食品中酶的种类、结构、性质、功能及其在食品加工过程中的应用等方面的科学。
其中，酶是一种生物催化剂，能够加速化学反应，而不改变反应本身的性质。
因此，在食品加工过程中，利用酶可以提高产品质量和产量。
二、酶的分类根据其催化作用和化学特性，酶可以分为氧化还原酶、水解酶、转移酶和类胰蛋白酶等四大类。
1. 氧化还原酶氧化还原酶能够催化氧化还原反应，如葡萄糖氧化为葡萄糖酸。
常见的氧化还原酶有葡萄糖氧化酶、过氧化物酶等。
2. 水解酶水解酶能够催化水解反应，如淀粉水解为葡萄糖。
常见的水解酶有淀粉水解酶、蛋白水解酶等。
3. 转移酶转移酶能够催化转移反应，如乳酸转移为丙酮酸。
常见的转移酶有乳酸转移酶、脱氢酶等。
4. 类胰蛋白酶类胰蛋白酶能够催化肽键水解反应，如胰蛋白水解为氨基酸。
常见的类胰蛋白酶有胃蛋白酶、胰蛋白酶等。
三、食品中的常见酶1. 淀粉水解酶淀粉水解酶是一种水解酶，能够将淀粉分解为较小的糖分子，如葡萄糖和半乳糖。
在食品加工过程中，淀粉水解酶可以用于制备糖浆和糖果等产品。
2. 蛋白水解酶蛋白水解酶是一种类胰蛋白酶，能够将大分子蛋白质分解为较小的肽和氨基酸。
在食品加工过程中，蛋白水解酶可以用于制备肉制品、豆制品等产品。
3. 乳酸转移酶乳酸转移酶能够将乳酸转化为丙酮酸，从而降低食品中的pH值。
在食品加工过程中，乳酸转移酶可以用于制备奶制品、面包等产品。
4. 过氧化物酶过氧化物酶是一种氧化还原酶，能够催化氢过氧化物的分解反应，从而产生水和氧气。
在食品加工过程中，过氧化物酶可以用于漂白、除臭等处理。
四、食品加工中的酶工程1. 酶的提取和纯化在食品加工中，需要从天然来源或者基因重组菌体中提取和纯化所需的酶。
通常采用离心、超滤、层析等技术进行分离和纯化。
2. 酶反应条件的控制不同的酶对反应条件有不同的要求。
如淀粉水解酶对温度敏感，在60℃左右最为活跃；而蛋白水解酶对pH值敏感，在7.5-8.5范围内最为适宜。
浅析酶的分类及作用
浅析酶的分类及作用本文综述了蛋白质组学中酶的分类方法，包括传统分类和现代分类方式，并对不同类别酶的特点和功能进行了详细介绍。
文章还探讨了酶在生物体中的作用和重要性，以及当前蛋白质组学研究的热点和发展趋势。
一、引言酶是一类生物催化剂，在生物体内发挥着重要作用。
随着蛋白质组学的发展，酶的分类和研究也日益深入。
本文将对蛋白质组学中酶的分类进行详解，并探讨酶在生物体中的作用和重要性。
二、酶的传统分类1.根据酶的功能分类根据酶的功能，可以将酶分为氧化还原酶、转移酶、水解酶、裂解酶、异构酶和合成酶等六大类。
每一类酶都有其特定的催化反应类型和底物类型。
2.根据酶的底物分类根据酶的底物，可以将酶分为蛋白质酶、核酸酶、多糖酶、脂肪酶等。
这些酶分别催化不同类型的生物分子的化学反应。
三、酶的现代分类1.根据酶的结构特征分类现代酶学已经揭示了酶的三维结构特征与其功能的关系。
根据酶的结构特征，可以将酶分为α/β桶状结构酶、球状结构酶、螺旋结构酶等。
2.根据酶的动力学特性分类酶的动力学特性包括米氏常数、转换数等参数。
根据这些参数，可以将酶分为高亲和力酶、低亲和力酶、快速反应酶和慢速反应酶等。
3.根据酶的调控机制分类酶的活性受到多种因素的调控，包括温度、pH值、底物浓度、抑制剂和激活剂等。
根据酶的调控机制，可以将酶分为可逆性调控酶和不可逆性调控酶。
四、高中生物学不同类别酶的特点和功能详解1.氧化还原酶氧化还原酶是一类催化氧化还原反应的酶，广泛存在于生物体内。
它们在能量代谢、生物合成和信号转导等方面发挥着重要作用。
2.转移酶转移酶是一类催化基团转移反应的酶，可以将一个分子的基团转移到另一个分子上。
它们在生物合成、代谢和信号转导等方面具有重要作用。
3.水解酶水解酶是一类催化水解反应的酶，可以将大分子物质分解为小分子物质。
它们在消化、代谢和生物降解等方面发挥着重要作用。
4.裂解酶裂解酶是一类催化断裂反应的酶，可以将大分子物质断裂为小分子物质。
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甲酸脱氢酶
从博伊丁假丝酵母得到的FDH是大规模、经济地再生 NADH的好方法，但不宜用于NADPH的再生 应用基因工程从假单胞菌中克隆的FDH适合NADPH 的再生
葡萄糖脱氢酶与葡萄糖6-磷酸脱氢酶
6-磷酸葡萄糖脱氢酶（GDH）可将 6-磷酸葡萄糖( G6PDH ） 氧化为6-磷酸葡萄糖酸内酯，后者再自发转变为6- 磷酸葡萄 糖酸，并产生NADPH。是一个很好的NAPDH的再生系统。
产物
反应类型
羟化 羟化 环氧化 杂原子氧化
辅酶类型
金属 金属 金属 黄素
醇 酚 环氧化物 杂原子 氧化物 酯或内酯
Baeyer-Villiger 黄素
2.4 双加氧酶（dioxygenase） 双加氧酶的典型反应
Sub + O2
双加氧酶 还原 Sub-O-O-H Sub-OH e.g.NaBH4 氢过氧化物 OH OH
烷烃 芳香烃 烷基烯 含杂原子 化合物 酮
产物
反应类型
羟化 羟化 环氧化 杂原子氧化
辅酶类型
金属 金属 金属 黄素
醇 酚 环氧化物 杂原子 氧化物 酯或内酯
Baeyer-Villiger 黄素
微生物催化异丁酸不对称羟化反应
恶臭假单胞菌ATCC21244 e.e.%>95%
HO COOH
S
COOH
微生物+O2
乙醇-醇脱氢酶体系，酶价格适中，乙醛及乙醇 易于从体系中挥发出来。需要及时除去乙醇或乙 醛，否者会抑制酶的活性
人工电子传递体
游离酶辅酶循环系统
微生物细胞辅酶循环系统
人工电子传递体辅助辅酶循环系统
人工电子传递体的还原态可以直接或间接地再生NADH，传递体的氧化态可被 廉价的还原剂（如氢、甲酸、一氧化碳等）经生物催化再生。
Sub + O2
双加氧酶
Sub
O 还原 Sub e.g.NaBH O 4
内过氧化物
烯烃的氢过氧化反应
大豆脂氧酶催化亚油酸的氢过氧化反应
(CH2)6COOH n-C5H11
9 12 13
O2
大豆脂氧酶
(CH2)6COOH
9 12
n-C5H11
13
OOH
亚油酸
S e.e.% 95% 还原后可得手性醇
芳烃的双羟基化反应
光学纯度高的 顺式联二醇
OH OH
R
双氧酶
O2
R O O
R
还原酶
NADH R NAD
+
*
脱氢酶缺陷 变异株
*
微生物 氧化代谢
OH OH
二氢二羟 基脱氢酶
NAD+
NADH
2.5 氧化酶
氧化酶催化底物脱氢，脱下的氢再与氧结合， 生成水或过氧化氢。
O2 + 2e
氧化酶
氧化酶
O22-
+ 2H+
H2O2
少根根霉或黑曲霉
木贼镰孢
就单加氧酶而言，目前尚不能对一个底物的氧化位 点作出预测。但有三种方法可以用来改进生物羟化反应 的区域选择性和立体选择性： （1） 改变培养条件，增加细胞代谢压力； （2）广泛筛选不同的微生物菌种 （3）底物修饰
生物催化苯环羟化反应
R
R R OH
单加氧酶
O
HO
OH
OH OH
单加氧酶
Sub + NAD(P)H +H++O2 辅酶循环 SubO +NAD(P)+H2O
单加氧酶主要有两大类： （一）细胞色素P450类单加氧酶 有卟啉辅基，Fe或Cu 配位
（二）黄素类单加氧酶 以核黄素为辅基 许多单加氧酶结合在细胞膜上，很 难分离。往往用完整微生物细胞做生物催 化剂.
单加氧酶催化的反应 底物
O
多酚氧化酶
多酚氧化酶
R
o2
H2O
R
o
2
H2ORH2O聚合物L-酪氨酸
L-多巴（ 帕金森 症）
产率高，无消旋 作用
化学法催化苯环羟化常用重氮盐水解或其他取代法， 需要多步反应且副产物多。单加氧酶能催化邻、对 位取代芳烃立体选择性羟化
烯烃的环氧化
末端烯烃的环氧化
微生物
R1
马棒状杆菌 R1=n-C13H27 e.e.%~100 O
2.2 氧化还原酶（oxidoreductase EC 1.x.x.x）
氧化还原酶催化底物氧化或还原。一些氧化还原酶 需要辅酶NADH或NADPH、FDA或FMN.如乳酸脱氢酶。 一些氧化还原酶不需要辅酶如葡萄糖氧化酶。
生物催化的氧化反应中常用三类重要的氧化酶：
单加氧酶、双加氧酶和氧化酶
2.3 单加氧酶（mono-oxygenases）
O2
R1
R
分支烯烃的环氧化
珊瑚色诺 卡氏菌
R O
R=n-C5H11e.e.%=88%
R
R
O2
不需要辅酶的参与，但过氧化氢可使CPO失活
硫原子的氧化反应
Baeyer-Villiger 反应
利用过氧酸氧化酮生成酯或内酯的化学反应机理
A
O O
R1 HO
HO R1
O O R2
A
O O R1 R2
R2 A=酰 基 , 黄 素
O
R1
假单胞菌单加氧酶
R2
O O
O2 NADH
H2O NAD+
R1
R2
CO2
HCOO-
甲酸脱氢酶使辅酶再生
O O O
环己酮单 加氧酶
R O
O
S
R
R
R
R
n-Pr t-Bu n-Bu
构型
S S R
e.e.%
>98% >98% 52%
生物催化法的立体选择性比化学法高
单加氧酶催化的反应 底物
烷烃 芳香烃 烷基烯 含杂原子 化合物 酮
O2 + 4e
2O22-
+ 4H+
2H2O
氧化酶有黄素氧化酶（如葡糖糖氧化酶等）； 金属黄素蛋白氧化酶（醛氧化酶）； 血红素蛋白氧化酶（过氧化氢酶、过氧化物酶）等
脱氢酶可以催化氧化和还原双向可逆反应，在有机 合成中，一般以催化还原反应为主
2.6 脱氢酶催化的还原反应
辅酶的循环使用
化学法、电化学法、光化学法、酶法
COOH HO
R
光学活性-羟基异丁酸 是合成维生素、香料、抗生素等原料
皱落假丝酵母IFO 1542 e.e.% 97%
已研究了上百种微生物对非天然脂肪族羟化反应。 底物中有极性基团(如乙酰胺）等，有利于底物在酶活性 中心的定向，羟化反应的发生在离极性基团0.33nm0.62nm范围内。
环状的烷烃羟化的优先次序为环庚基、环己基、 环戊基。
2.1 酶的命名和分类
1961年国际酶学委员会（International Enzyme Commission EC） 提出了酶的系统 分类法，该系统按酶催化反应的类型将酶分 成六个大类，分别用EC 1, EC 2, EC 3, EC 4, EC 5, EC 6 表示)
六大类酶分别是： 1 2 3 4 5 6 氧化还原酶 转移酶 水解酶 裂合酶 异构酶 连接酶
脱氢酶用于还原反应
脱氢酶用于醛、酮羰基的不对称还原， 以及烯烃碳碳双键的还原，并使潜手性底物 转化为具有手性的产物。