【摘 要】
:
手性化合物广泛应用于药物中间体和精细化学品的合成,C=C双键不对称还原是获取手性化合物最直接且通用的方法之一。鉴于生物催化具有温和的反应条件和良好的对映体选择性等优点,利用生物催化合成人们所需的化学品越来越受到重视。含黄素单核苷酸(FMN)的老黄酶可通过反式加氢反应,立体定向地催化C=C双键的不对称还原,获得手性化合物。然而老黄酶属于NAD(P)H依赖型氧化还原酶,在反应的过程中需要不断地消耗昂贵
【基金项目】
:
国家自然科学基金(Nos. 21878068); 河北省自然科学基金(B2017202056); 河北省高校创新人才百人计划(SLRC2017029);
论文部分内容阅读
手性化合物广泛应用于药物中间体和精细化学品的合成,C=C双键不对称还原是获取手性化合物最直接且通用的方法之一。鉴于生物催化具有温和的反应条件和良好的对映体选择性等优点,利用生物催化合成人们所需的化学品越来越受到重视。含黄素单核苷酸(FMN)的老黄酶可通过反式加氢反应,立体定向地催化C=C双键的不对称还原,获得手性化合物。然而老黄酶属于NAD(P)H依赖型氧化还原酶,在反应的过程中需要不断地消耗昂贵的辅因子。因此,构建自给自足的辅因子循环体系是实现老黄酶催化生产手性化合物的关键。基于此,本论文构建了老黄酶和葡萄糖脱氢酶的双酶共表达和融合表达体系,以廉价的葡萄糖作为氢供体,用于原位再生辅因子。为了提高所得酶催化体系的稳定性和重复使用性,并简化酶的纯化步骤,设计构建了一步纯化固定化系统来制备固定化生物催化剂,具体研究内容如下:(1)从基因库中调取来源于Bacillus subtilis老黄酶YqjM的基因序列,构建诱导型重组质粒pET28b His-YqjM,在E.coli BL21(DE3)中实现His-YqjM的可溶性表达。通过优化诱导表达条件,获得了高催化活性的His-YqjM,其生物表达量(湿菌体)和比酶活分别为7.32±0.91 g/L和681.95±4.17 U/g。通过研究其酶学性质发现,在pH为8.0、温度为30 ℃时酶的催化活力达到最大,Cu2+、Mg2+、Ca2+和Co2+对酶的活性具有较强的促进作用,而大多数有机溶剂(除正己烷和异辛烷外)均会严重抑制His-YqjM的活力。该酶催化2-甲基环戊烯酮的不对称还原反应时,对底物的Km值为0.58 mM。(2)以核糖体结合位点(RBS)作为连接器,构建了YqjM与来源于Bacillus megaterium IAM1030葡萄糖脱氢酶(GDH)的共表达双酶偶联体系。上游定位YqjM、下游定位GDH的共表达全细胞生物催化剂在2-甲基环戊烯酮的不对称还原中表现出良好的催化性能,当细胞浓度为125 g/L、NADP+浓度为0.05 mM、葡萄糖浓度为50 g/L和底物浓度为5 g/L时,于pH 8.0,30 ℃下反应4 h,(S)-2-甲基环戊酮的产率高达92%,ee值>99%。(3)以柔性连接肽[GGGGS]3作为连接器,构建了YqjM与GDH融合表达双酶偶联体系,促进NADPH原位再生,实现共轭烯酮的高效不对称还原。利用His-tag与Ni2+-氮基三乙酸功能化的磁性介孔氧化硅(Ni-NTA-MMSN)表面Ni2+的特异性亲和作用,制备了固定化酶YqjM-Linker-GDH@Ni-NTA-MMSN。当NADP+浓度为0.05mM、底物浓度为10 g/L时,于pH 8.0,30 ℃下反应4 h,YqjM-Linker-GDH@Ni-NTA-MMSN催化生成(S)-2-甲基环戊酮的效果最佳(95%产率,>99%ee)。相比于共表达全细胞催化剂,YqjM-Linker-GDH@Ni-NTA-MMSN催化效率进一步提高,具有更高的底物浓度耐受性、良好的稳定性以及重复使用稳定性。同时,YqjM和GDH双酶偶联体系在共轭烯酮不对称生物还原中显示出宽广的底物普适性。
其他文献
针对我国土壤环境持续面临着多环芳烃污染较为严重的问题,本研究制备了一种碱改性生物炭,并以其为基底与经超分子自组装法制备的氮化碳相结合,合成了一种生物炭基石墨相氮化碳复合材料;揭示了其对典型多环芳烃的吸附和光催化降解过程;具体阐明了其对菲的吸附和光催化降解机理,为其在农业废弃物资源化再利用、新型光催化剂制备及环境污染修复领域的应用提供了新思路。具体结论为:(1)制备了4种不同生物炭材料,其表征结果显
税收营商环境作为企业赖以生存的空气、阳光和水,对国家经济起着至关重要的作用。我国对营商环境的重视度越来越高,税收营商环境作为关键要素,值得被研究和深思。2020年,我国营商环境评价“纳税”指标在全球190个经济体中排名第105位,虽较2019年上升9位,但仍处于中下水平,表现出纳税时间长、次数多、总税费率高、报税后环节指数高等问题,每项指标都与全球最佳表现相距甚远,逐个突破指标瓶颈,提升我国税收营
纳豆是大豆发酵分解后的产物,含有丰富的多肽,具有多种生物学功效:抗氧化还原性、纤溶酶活性和蛋白酶活性等。本论文以纳豆冻干粉为原料,对其进行了蛋白大小分布、抗氧化活性以及其它相关成分的测定,对纳豆发酵后的蛋白和多肽进行了分离纯化,尤其是抗氧化的功能性质研究,成功鉴定出几种新型抗氧化多肽的氨基酸序列,然后选取5种目标肽段,运用量子化学计算软件Guassian和Gauss View进行多肽结构的优化和计
有机磷农药(OPs)在农业生产中应用广泛,但是OPs在环境(土壤、食物地表水)中的残留会通过饮食被人体吸收,并通过磷酸化作用不可逆地抑制人类中枢神经系统中乙酰胆碱酯酶(AChE)的活性,导致脑功能障碍和胆碱能中毒,最终影响人体健康甚至导致死亡。用于检测OPs的传统分析方法具有响应时间长、价格昂贵以及检测程序复杂等明显局限性。生物传感器作为一种小型分析设备,具有检测快速、结果可靠、成本经济、灵敏度高
钙钛矿型复合氧化物(ABO3)具有独特的晶体结构,随着A位或B位元素的不同,其结构和性能会有很大的变化。钛酸盐(ATiO3)材料作为钙钛矿型氧化物的典型代表,是重要的电子陶瓷和光催化材料,被广泛地应用于传感器和光催化等研究领域。目前,ATiO3材料合成方法主要有固相反应法、溶胶-凝胶法、水热晶化法等。前两种方法中,尽管溶胶-凝胶法所需的焙烧温度较低也要700°C左右,不但能耗大且制备工艺安全性差,
近年来,铬渣的大面积堆积以及含铬污水的随意排放对土壤造成了严重污染,严重威胁人类的健康。采用化学还原法污染土壤中高毒性的六价铬(Cr(VI))还原为低毒性的三价铬(Cr(III)),添加稳定剂固定还原后的三价铬,以期降低土壤中六价铬的含量。锯末生物炭(BC)是从废弃锯末制得的碳质多孔材料,采用两阶段活化的过程,先通过水热合成生成生物炭前驱体(棕色水焦),然后在350℃下热解制得生物炭。使用不同的活
中华人民共和国自成立以来,公共卫生立法经历了建国初期立法探究阶段、改革开放时期法制化阶段以及非典之后的体系完善三大阶段。在此之前,民国时期的公共卫生立法为新中国成立之后的卫生立法奠定了一定的基础。民国时期真正开启了中国公共卫生立法工作,政府开始在公共卫生治理方面发挥主导作用;政府就食品卫生、环境卫生以及卫生防疫等公共卫生问题进行立法,相应的公共卫生行政制度开始形成。同时,政府积极开展各类卫生运动,
随着人工智能高速地发展,大数据算法的应用使得人类社会运行效率大大提升,但同时也带来算法垄断、算法歧视等算法负面危害,亟待法律手段予以规制。大数据算法价格歧视是互联网平台经营者惯用的经营手段,一般表现为大数据的“杀熟”行为,目的是最大程度地节约运营成本和榨取消费者剩余。当前,算法价格歧视的相关研究大多从“损害消费者利益”的角度出发,从而忽视大数据算法价格歧视行为在不同场景下存在的合理性,并未紧紧抓住
乳酸链球菌素(简称乳链菌肽)是一种绿色、安全的食品防腐剂。目前,乳链菌肽的发酵生产存在工艺复杂、成本高、产率低等问题,严重限制了乳链菌肽工业应用规模的扩大。本文主要针对解决乳链菌肽发酵过程中存在的p H抑制和产物抑制问题,促进乳链菌肽的连续生产展开研究。具体研究内容如下:首先,为了解除乳链菌肽发酵过程中的p H抑制问题,本研究拟通过构建乳酸链球菌与酿酒酵母共培养发酵体系,利用酿酒酵母原位代谢发酵液
甘露醇是一种天然的醇类,存在于自然界的植物、真菌和某些细菌中,具有无毒、热量低、甜度适宜等特点,在食品、化工、医疗和制药等领域被广泛使用。生产甘露醇的方法中,海藻提取、催化加氢、酶法转化等均存在诸多不足之处;乳酸菌、酵母、霉菌等微生物发酵产甘露醇,不产生副产物山梨醇,但发酵成本较高,有待于进一步改进。明串珠菌的染色体基因组只有2 Mb,所以发酵周期较短,并能以蔗糖、果糖等为底物发酵生产甘露醇。本课