生物转化-绪论ppt课件
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《微生物绪论》ppt课件
温度、湿度、pH值、氧气含量等环境因素都会影响微生物的生长 和繁殖。
微生物对环境的影响
微生物通过代谢活动产生各种物质，如有机酸、气体等，可以改变 环境的理化性质。
微生物之间的相互作用
微生物之间存在共生、竞争、寄生等相互作用关系，这些关系也会 受到环境因素的影响。
微生物在环境保护中的应用
污水处理
固体废弃物处理
二分裂、出芽生殖等方式，有性繁殖包括接合生殖、孢子生殖等方式。
02
繁殖周期
微生物完成一个繁殖周期所需的时间称为代时，不同种类的微生物具有
不同的代时。
03
影响繁殖的因素
温度、pH值、营养物质浓度等环境因素以及遗传物质的变化均可影响
微生物的繁殖方式和繁殖周期。
CHAPTER 04
微生物的代谢与调控
微生物的代谢途径与产物
利用微生物的代谢活动降解污水中的有机物 质，提高水质。
通过微生物的发酵作用，将固体废弃物转化 为肥料或燃料。
大气净化
生态修复
某些微生物能够吸收大气中的有害物质，如 二氧化硫、氮氧化物等，减轻大气污染。
利用微生物的修复功能，治理受污染的土壤 和水体，恢复生态环境。
CHAPTER 06
微生物的遗传与进化
01
分布广泛
微生物几乎无处不在，从土壤、 水体到空气，甚至极端环境中也 有其踪迹。
物质循环
02
03
维持生态平衡
微生物在自然界中扮演着分解者 的角色，通过分解动植物残体等 有机物质，促进物质循环。
微生物与其他生物相互依存、相 互制约，共同维持生态系统的平 衡。
微生物与环境的相互作用关系
环境对微生物的影响
酵母菌、霉菌、大型真菌
微生物对环境的影响
微生物通过代谢活动产生各种物质，如有机酸、气体等，可以改变 环境的理化性质。
微生物之间的相互作用
微生物之间存在共生、竞争、寄生等相互作用关系，这些关系也会 受到环境因素的影响。
微生物在环境保护中的应用
污水处理
固体废弃物处理
二分裂、出芽生殖等方式，有性繁殖包括接合生殖、孢子生殖等方式。
02
繁殖周期
微生物完成一个繁殖周期所需的时间称为代时，不同种类的微生物具有
不同的代时。
03
影响繁殖的因素
温度、pH值、营养物质浓度等环境因素以及遗传物质的变化均可影响
微生物的繁殖方式和繁殖周期。
CHAPTER 04
微生物的代谢与调控
微生物的代谢途径与产物
利用微生物的代谢活动降解污水中的有机物 质，提高水质。
通过微生物的发酵作用，将固体废弃物转化 为肥料或燃料。
大气净化
生态修复
某些微生物能够吸收大气中的有害物质，如 二氧化硫、氮氧化物等，减轻大气污染。
利用微生物的修复功能，治理受污染的土壤 和水体，恢复生态环境。
CHAPTER 06
微生物的遗传与进化
01
分布广泛
微生物几乎无处不在，从土壤、 水体到空气，甚至极端环境中也 有其踪迹。
物质循环
02
03
维持生态平衡
微生物在自然界中扮演着分解者 的角色，通过分解动植物残体等 有机物质，促进物质循环。
微生物与其他生物相互依存、相 互制约，共同维持生态系统的平 衡。
微生物与环境的相互作用关系
环境对微生物的影响
酵母菌、霉菌、大型真菌
生物化学绪论 ppt课件
生物化学绪论
生物化学
一、生物化学的定义 生物化学(biochemistry) 是研究生物体内的化 学分子和化学反应的基础生命科学,从分子水平探讨 生命现象的本质，即生命的化学。 二、生物化学与分子生物学发展简史
二、生物化学与分子生物学发展简史
叙述生物化学阶段：18世纪中叶—19世纪末
动态生物化学阶段：20世纪初开始
1994年 生理学或医学奖 lfred G．Gilman（美国）Martin ROdbell（美国），发现 G蛋白及其在细 胞内信号转导中的作用 1993年 生理学或医学奖 Richard J．ROberts（美国）PhilliP A．SharP（美国），发现断裂基因化 学奖 Kary n．Mullis（美国），发明 PCR方法 Michael Smith（加拿大），建立 DNA合成用于定点诱变研究 1992年 生理学或医学奖 Edmond H．Fischer（美国）Edwin G．Krebs（美国），发现可逆蛋白质 磷酸化是一种生物调节机制 1989年 生理学或医学奖 Harold E．Varmus（美国）J．Michael Bishop（美国），发现反转录病毒 癌基因的细胞起源 化学奖 Sidney Altman（美国）Thorn R．Cech（美国），发现 RNA的催化性质 1988年 生理学或医学奖 James W．Black（英国）ertrude B．Elion（美国）Gong H．Hitchings（ 美国），发现“代谢”有关药物处理的重要原则
1964年 生理学或医学奖 Konard Bloch（美国）Feoder Lgnen（德国），发现胆固醇和脂肪酸代 谢的机制和调节 化学奖 Derothy Crowfoot Hodgkin（英国），用 X射线技术测定重要生化物质 的结构 1962年 生理学或医学奖 Francis H．C． Crick（英国）James D．Watson（美国）Maurice H． F． Wilkins（英国），发现核酸的分子结构（DNA双螺旋）及其对于活 性物质中信息转移的重要性 化学奖 Max F．Perutz（英国）JOhn C．Kendrew（英国），关于球状蛋白质 （血红蛋白、肌红蛋白）结构的研究 1959年 生理学或医学奖 Severo Ochoa（美国）Arthur KOrnbefg（美国），发现 RNA和 DNA生 物合成机制
生物化学
一、生物化学的定义 生物化学(biochemistry) 是研究生物体内的化 学分子和化学反应的基础生命科学,从分子水平探讨 生命现象的本质，即生命的化学。 二、生物化学与分子生物学发展简史
二、生物化学与分子生物学发展简史
叙述生物化学阶段：18世纪中叶—19世纪末
动态生物化学阶段：20世纪初开始
1994年 生理学或医学奖 lfred G．Gilman（美国）Martin ROdbell（美国），发现 G蛋白及其在细 胞内信号转导中的作用 1993年 生理学或医学奖 Richard J．ROberts（美国）PhilliP A．SharP（美国），发现断裂基因化 学奖 Kary n．Mullis（美国），发明 PCR方法 Michael Smith（加拿大），建立 DNA合成用于定点诱变研究 1992年 生理学或医学奖 Edmond H．Fischer（美国）Edwin G．Krebs（美国），发现可逆蛋白质 磷酸化是一种生物调节机制 1989年 生理学或医学奖 Harold E．Varmus（美国）J．Michael Bishop（美国），发现反转录病毒 癌基因的细胞起源 化学奖 Sidney Altman（美国）Thorn R．Cech（美国），发现 RNA的催化性质 1988年 生理学或医学奖 James W．Black（英国）ertrude B．Elion（美国）Gong H．Hitchings（ 美国），发现“代谢”有关药物处理的重要原则
1964年 生理学或医学奖 Konard Bloch（美国）Feoder Lgnen（德国），发现胆固醇和脂肪酸代 谢的机制和调节 化学奖 Derothy Crowfoot Hodgkin（英国），用 X射线技术测定重要生化物质 的结构 1962年 生理学或医学奖 Francis H．C． Crick（英国）James D．Watson（美国）Maurice H． F． Wilkins（英国），发现核酸的分子结构（DNA双螺旋）及其对于活 性物质中信息转移的重要性 化学奖 Max F．Perutz（英国）JOhn C．Kendrew（英国），关于球状蛋白质 （血红蛋白、肌红蛋白）结构的研究 1959年 生理学或医学奖 Severo Ochoa（美国）Arthur KOrnbefg（美国），发现 RNA和 DNA生 物合成机制
《生物转化》课件
生物转化的途径与类型
1
生物转化涉及多种途径和类型，如糖代谢、脂肪 代谢、蛋白质代谢等，这些途径和类型在生物体 内相互联系、相互协调。
2
生物转化的途径和类型可以根据不同的分类标准 进行划分，如根据反应类型、底物性质、酶的来 源等。
3
生物转化的途径和类型具有高度的灵活性和可塑 性，能够适应不同的生理需求和环境变化，促进 生物体的生存和繁衍。
加强生物转化的应用研究
将生物转化技术应用于制药、化工、环保等 领域，解决实际问题。
生物转化在可持续发展中的地位与作用
生物转化是实现可持续发展的 重要手段之一，能够将可再生 资源转化为有用的产品，减少
对化石资源的依赖。
生物转化技术可以生产可持续 的化学品和燃料，替代传统的 石化产品，降低碳排放。
生物转化技术可以应用于废弃 物资源化利用，减少环境污染
，促进循环经济发展。
生物转化技术可以应用于制药 行业，生产天然药物和手性化 合物，促进人类健康事业的发 展。
05
生物转化的实际应用案例
生物转化在制药行业的应用
生物转化在制药行业的应用广泛，主要用于生产手性药物、 复杂药物和天然产物的类似物。通过生物转化，可以实现对 药物分子的立体选择性修饰，提高药物的疗效和降低副作用 。
例如，将BT基因转入棉花中，可以培育出抗虫棉花品种，减少农药的使用量；将 抗草甘膦基因转入大豆中，可以培育出抗除草剂大豆品种，提高大豆的产量和品 质。
生物转化在能源领域的应用
生物转化在能源领域的应用主要包括生物燃料的开发和利用。通过微生物或酶的作用，可以将废弃物 或可再生资源转化为生物燃料，如乙醇、生物柴油等。
对环境压力。
生物转化可以产生一些对生物体有益的代谢产物，如 维生素、激素和抗生素等，这些产物对于维持生物体
第二章_迁移与转化
Produced by Cao Haiqun Anhui Agricultural University
2014-10-13
14
第二章 迁移和转化
2.2.3 酸碱作用
•
环境pH的变化会加速环境中岩石、矿物风化 淋溶的速度。酸性降水还可促使土壤中铝的活 化。大量的三价铝进入土壤溶液或河流湖泊等 水体，便成为杀伤树木或水生生物的毒物。
1. 通常所发生的大气污染现象，实际上主要发生在 对流层，特别是靠近地面的1~2km范围内。
2. 污染物进入平流层后，可以使污染物遍布全球。 3. 污染物在大气中的迁移过程受到各种因素的影响
Produced by Cao Haiqun Anhui Agricultural University
2014-10-13
根据污染物机械性迁移的驱动力不同，可以将其分为大气、 水和重力机械性迁移。
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2014-10-13
7
第二章 迁移和转化
2.1.1 大气的机械性迁移
污染物在大气中的迁移是指由污染 源排放出来的污染物由于空气的运 动使其传输和分散的过程。
主要指污染物在水体中的扩散和水流迁移作用。 • 降水是空气净化的主要途径 。
污染物进入水体后，随水体一起运动，一般规律是 污染物在水体中的浓度与污染源的排放量成正比， 与平均流速和距污染源的距离成反比。
Produced by Cao Haiqun Anhui Agricultural University
8
第二章 迁移和转化
大气污染迁移影响因素
风和大气湍流的影响
生物质资源转化与利用-第一章-绪论
动物粪便 禽畜粪便、屠场废弃物等
城市废弃物 生活垃圾、有机废水等
生物质资源转化与利用-第一章-绪 论
生物质的组成和结构
生物质主要来源于植物，因此以植物生物质为例对生物质的组成 和结构进行分析。 植物生物质主要是木质纤维素(lignocellulose)，具体来说，主要成 分为纤维素(cellulose)、半纤维素(hemicellulose)、木质素(lignin)， 其中大约75%以碳水化合物的形式存在。
生物质资源转化与利用
第一章 生物质及生物质能概述
生物质资源转化与利用-第一章-绪 论
1.1 能源
能源亦称能量资源或能源资源。是指可产生各种能量 （如热量、电能、光能和机械能等）或可作功的物质 的统称。是指能够直接取得或者通过加工、转换而取 得有用能的各种资源。
来源分类 产生分类 性质分类
能源的分类 污染分类
还原糖
（reducing sugar）
缩醛
生物质资源大转化多论与利数用-以第一环章-状绪 存在
cellobiose
纤维二糖是不是还原糖？
纤维素是不是还原糖？
还原糖可能有哪些性质？
生物质资源转化与利用-第一章-绪 论
半纤维素
半纤维素是由多糖单元组成的一类多糖，其主链上由木聚糖、 半乳聚糖或甘露糖组成，在其支链上有阿拉伯糖或半乳糖。半 纤维素大连存在于植物的木质化部分，不同种类半纤维素的组 成差别很大，针叶木中半纤维素主要为聚半乳糖葡萄糖甘露糖。
➢一次能源：煤炭、原油、天然气、煤 层气、水能、核能、风能、太阳能、地 热能、生物质能等； ➢二次能源：电力、热力、成品油； 生物➢质资以源及转化其与利他用-新第一能章-源绪 和可再生能源。
论
按性质分类 按污染分类
生物化学 绪论(共46张PPT)
二十一世纪
生命科学的世纪
人口与粮食 健康与疾病 环境与生态 能源与资源
What is life science?
热爱生命而喜欢生命科学是一份天然, 生命科学的三“神”：神秘、神妙、神圣
学习生命科学是一种荣幸和享受
What is life science?
生命的基本特征：
1、细胞是生物的基本单
位
生物体内的生化反应由基因控制
1962年 J.D.沃森（美）、F.H.C.克里克、 M.H.F.威尔金斯（英）
发现核酸的分子结构及其对住处传递的重要性
1968年 R.W.霍利、H.G.霍拉纳、M.W.尼伦伯 格（美）
研究遗传信息的破译及其在蛋白质合
成中的作用
诺贝尔生理或医学奖
1972年 G.M.埃德尔曼（美）、R.R.波特（英）
发明了对生物大分子进行确认和结构分 析的方法和发明了对生物大分子的质谱
分析法
诺贝尔奖
诺贝尔化学奖
2003年 彼得·阿格雷（美）、罗德里克·
麦金农（美） 在细胞膜通道方面做出的开创性贡献。
2004年
阿龙-西查诺瓦、阿弗拉姆-赫尔什 科（以）和伊尔温-罗斯（美）
泛素调节的蛋白质降解
诺贝尔生理或医学奖
counterparts for a mean percent
Fujiyama et al, 2002, Science, 295: 131-134
What is life science?
生命的基本特征：
4、生物具有个体发育和进化的历史
正常的生物都具有从生到死的完整生命 过程，即生活史。
生物个体不断繁衍后代，无数个体失 活史串联起来就构成了生物的进化史， 遗传和变异结合的后果。
生物转化-绪论共51页
生物转化-绪论
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、人生归有道，衣食固其端。
▪
谢谢！
51
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
21、静念园林好，人间良可辞。 22、步步寻往迹，有处特依依。 23、望云惭高鸟，临木愧游鱼。 24、结庐在人境，而无车马喧；问君 何能尔 ？心远 地自偏 。 25、人生归有道，衣食固其端。
▪
谢谢！
51
26、要使整个人生都过得舒适、愉快，这是不可能的，因为人类必须具备一种能应付逆境的态度。——卢梭
▪
27、只有把抱怨环境的心情，化为上进的力量，才是成功的保证。——罗曼·罗兰
▪
28、知之者不如好之者，好之者不如乐之者。——孔子
▪
29、勇猛、大胆和坚定的决心能够抵得上武器的精良。——达·芬奇
▪
30、意志是一个强壮的盲人，倚靠在明眼的跛子肩上。——叔本华
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生物转化-绪论
生物转化
物对甾体化合物的结构改造
专题内容
生物转化的含义、实质、特点、发展概况及应 用（特别是在药物合成种的应用研究)。 蛋白质定向进化技术的应用 影响生物转化的重要因素。 以甾体化合物为例，介绍生物转化的常见反应 类型。 生物转化常见实例列举 研究生物转化的几种常用方法 固定化细胞和国定化酶与生物转化 哺乳动物体内的生物转化作用及其意义 生物转化在药物合成中的应用
第二章 生物转化的特点
目前我们已经知道几千种的生物转化实 例，通过具体的转化实例介绍微生物转 化的优缺点。
生物转化的优点：
1) 反应条件比较温和； 2) 强专一性 3) 具有极高的催化效率和反应速度； 4) 副反应少，产率高； 5) 具有很高的对映体选择性 （Enantioselectivity）,区域选择性 （Regioselectivity）和化学选择性 （Chemoselectivity），并且能完成一些化学合 成难以进行的反应
生物转化的其他特点
具有多反应类型 减少合成步骤、简化生产设备，缩短生 产周期 污染少
反应专一性（一）
酶反应的立体专一性强，可以提供某些中间体， 而这些中间体常常可以提供给化学转化形成改 良的甾体化合物药物。以甾体化合物为例：
其变构类型一般包括：羟基化（单羟基化、二羟 基化作用。环氧化，脱氢作用，氢化作用。 不同的反应一般发生在甾类化合物的不同位置上： 16－羟基化， 11 －羟基化等
生物转化的意义
这些酶促特异性转化反应为甾体药物的 合成奠定了基础，此后一些重要生物技 术的发展导致了一些传统的有机化学反 应工艺被由生物催化剂催化的生物转化 反应所替代，生物转化在有机合成中已 起到越来约重要的作用
在其他领域中微生物转化的应用。
生产维生素C的前体物质－2酮基古龙酸 目前应用微生物转化法，从山梨醇到山梨糖， 并进而转化为酮基古龙酸。 二羟丙酮 某些氨基酸 半合成青霉素 有毒农药的降解 石油中的芳香烃等的降解
拆分DL氨基酸
已有报道用生物转化催化拆分来制 备多种D-型和L-型氨基酸。例如， DSM公司已经利用 L-氨肽酶拆分 DL-氨基酸酰胺获得了D-苯甘氨酸和 D-对羟基苯甘氨酸。
实例：拆分DL－氨基酸
某些细胞富含L－酰化氨基酸水解酶。
使L－氨基酸脱去酰基 游离的L－氨基酸与N－酰基化的D－氨 基酸进行分离 将D－氨基酸经化学方法转化为DL－混 旋氨基酸，再次提供微生物转化体系。
成为醋酸，首次以微生物转化进行有机反应
例如:
CH 3CH20H 醋酸细菌
CH3COOH
生物转化与发酵的区别
发酵的含义
原指微生物在厌氧条件下分解碳水化合物的过程。 现在指利用微生物的生命活动于生产中，以制备各种产 物的过程
区别
发酵过程常常是有多步反应过程构成。 发酵过程的终产物常常是由营养物质经微生物细胞的
棒状杆菌的生物转化作用
棒状杆菌将脱氢表雄甾酮转化为雄烯二 酮，再在酵母菌的作用下转变为睾酮。 甾类化合物 广泛存在于动植物界的天然产物 用脂肪溶剂提取动植物组织中的脂类，其 中不能被碱所皂化的物质。常常以环戊 烷多氢菲为基本结构。 当时，由于人们对甾类化合物的重要性还 缺乏足够的认识，因此这类微生物转化 作用并未得到应有的重视。
续
19－羟基－雄甾－4－烯－3,17－二酮
微生物法
雌酮
一步反应
转化率：80%
19－羟基－雄甾－4－烯－3,17－二酮
化学法
雌酮
三步反应
转化率：15-20%
C-1,2位脱H反应
含单加氧酶的不动杆菌 催化二环经不对称反应得到区域异构的手性内酯
手性合成原－用于合成前列腺素
维生素C的生产
反应专一性（二） Leabharlann 用微生物细胞拆分消旋混合物
生物转化工艺
1952年，美国人成功地利用一株黑根霉使孕酮 的11位C羟基化为11羟基孕酮。 人们认识到在化学上极其难发生的11位羟基化， 微生物却能轻而易举地完成。 开创了微生物转化甾体化合物的先例。 再经4步反应，就能形成可的松。 反之，如不借助微生物进行羟基化，而由孕酮 合成可的松，则需要30多步的化学反应。 此后人们发现，微生物对甾体化合物结构的转 化具有惊人的能力，许多经化学方法难以进行 的反应，如果让微生物完成却易如反掌。 甾体化合物生物转化的进展开拓了在其他领域 中微生物转化的应用。
转化实例
最早的生物转化实例：
利用醋酸细菌由乙醇制造醋，反应发生迅速且
定量发生。
假单孢菌属的醋菌属（Acetobacter)的细菌常常
具有此种功能。
醋菌属介导的生物转化类型很多
棒状杆菌将脱氢表雄甾酮转化为雄烯二酮
醋酸菌介导的生物转化
乙醇 丙醇 异丙醇 甘油 甘露醇 山梨醇 葡萄糖 乙酸 丙酸 丙酮 二羟丙酮 果糖 山梨糖 葡萄糖酸
生物转化工艺
微生物转化在工艺上的应用开始于50年代，由于甾体 化合物类药物应用于临床。 1949年，人们发现可的松（肾上腺皮质激素）在治疗风 湿性关节炎方面有显著的疗效，而这种肾上腺皮脂激 素的本质是甾醇，这便促使科学家去探索甾体化合物 的合成。 最初，化学家寄希望于化学合成来生产可的松，花费两 年的时间，经过30多步化学反应，最后由1270磅（1磅 ＝453.5g）的7-脱氧胆酸合成得到938mg的醋酸可的松。 在此过程中，仅将O从第12位转移到11位C碳上就需要10 步反应。（11位的氧对于抗炎是必需的） 结果，经济上不合适。
第一章 生物转化－绪论
1.掌握生物转化的意义
2. 掌握生物转化的实质
3.介绍生物转化的发展概况 4.生物转化的优缺点 5.生物转化在药物合成中的应用
生物转化的意义
生物转化是微生物将一种化合物转化为结构上相关产物 的过程。 1864年，Pasteur发现醋酸杆菌（Acetobacter）可氧化乙醇
一系列代谢过程后产生的。 生物转化仅仅由一个或少数几个酶促反应组成。 生物转化的产物是微生物细胞对底物的特定部位的化 学反应。
生物转化的实质
生物转化往往指利用微生物活体细胞直接
对基质发挥作用。
由于固定化细胞和固定化酶的发展，生物 转化也有可能在离体条件下进行。
生物转化的发展概况
转化实例
转化工艺
生物转化
物对甾体化合物的结构改造
专题内容
生物转化的含义、实质、特点、发展概况及应 用（特别是在药物合成种的应用研究)。 蛋白质定向进化技术的应用 影响生物转化的重要因素。 以甾体化合物为例，介绍生物转化的常见反应 类型。 生物转化常见实例列举 研究生物转化的几种常用方法 固定化细胞和国定化酶与生物转化 哺乳动物体内的生物转化作用及其意义 生物转化在药物合成中的应用
第二章 生物转化的特点
目前我们已经知道几千种的生物转化实 例，通过具体的转化实例介绍微生物转 化的优缺点。
生物转化的优点：
1) 反应条件比较温和； 2) 强专一性 3) 具有极高的催化效率和反应速度； 4) 副反应少，产率高； 5) 具有很高的对映体选择性 （Enantioselectivity）,区域选择性 （Regioselectivity）和化学选择性 （Chemoselectivity），并且能完成一些化学合 成难以进行的反应
生物转化的其他特点
具有多反应类型 减少合成步骤、简化生产设备，缩短生 产周期 污染少
反应专一性（一）
酶反应的立体专一性强，可以提供某些中间体， 而这些中间体常常可以提供给化学转化形成改 良的甾体化合物药物。以甾体化合物为例：
其变构类型一般包括：羟基化（单羟基化、二羟 基化作用。环氧化，脱氢作用，氢化作用。 不同的反应一般发生在甾类化合物的不同位置上： 16－羟基化， 11 －羟基化等
生物转化的意义
这些酶促特异性转化反应为甾体药物的 合成奠定了基础，此后一些重要生物技 术的发展导致了一些传统的有机化学反 应工艺被由生物催化剂催化的生物转化 反应所替代，生物转化在有机合成中已 起到越来约重要的作用
在其他领域中微生物转化的应用。
生产维生素C的前体物质－2酮基古龙酸 目前应用微生物转化法，从山梨醇到山梨糖， 并进而转化为酮基古龙酸。 二羟丙酮 某些氨基酸 半合成青霉素 有毒农药的降解 石油中的芳香烃等的降解
拆分DL氨基酸
已有报道用生物转化催化拆分来制 备多种D-型和L-型氨基酸。例如， DSM公司已经利用 L-氨肽酶拆分 DL-氨基酸酰胺获得了D-苯甘氨酸和 D-对羟基苯甘氨酸。
实例：拆分DL－氨基酸
某些细胞富含L－酰化氨基酸水解酶。
使L－氨基酸脱去酰基 游离的L－氨基酸与N－酰基化的D－氨 基酸进行分离 将D－氨基酸经化学方法转化为DL－混 旋氨基酸，再次提供微生物转化体系。
成为醋酸，首次以微生物转化进行有机反应
例如:
CH 3CH20H 醋酸细菌
CH3COOH
生物转化与发酵的区别
发酵的含义
原指微生物在厌氧条件下分解碳水化合物的过程。 现在指利用微生物的生命活动于生产中，以制备各种产 物的过程
区别
发酵过程常常是有多步反应过程构成。 发酵过程的终产物常常是由营养物质经微生物细胞的
棒状杆菌的生物转化作用
棒状杆菌将脱氢表雄甾酮转化为雄烯二 酮，再在酵母菌的作用下转变为睾酮。 甾类化合物 广泛存在于动植物界的天然产物 用脂肪溶剂提取动植物组织中的脂类，其 中不能被碱所皂化的物质。常常以环戊 烷多氢菲为基本结构。 当时，由于人们对甾类化合物的重要性还 缺乏足够的认识，因此这类微生物转化 作用并未得到应有的重视。
续
19－羟基－雄甾－4－烯－3,17－二酮
微生物法
雌酮
一步反应
转化率：80%
19－羟基－雄甾－4－烯－3,17－二酮
化学法
雌酮
三步反应
转化率：15-20%
C-1,2位脱H反应
含单加氧酶的不动杆菌 催化二环经不对称反应得到区域异构的手性内酯
手性合成原－用于合成前列腺素
维生素C的生产
反应专一性（二） Leabharlann 用微生物细胞拆分消旋混合物
生物转化工艺
1952年，美国人成功地利用一株黑根霉使孕酮 的11位C羟基化为11羟基孕酮。 人们认识到在化学上极其难发生的11位羟基化， 微生物却能轻而易举地完成。 开创了微生物转化甾体化合物的先例。 再经4步反应，就能形成可的松。 反之，如不借助微生物进行羟基化，而由孕酮 合成可的松，则需要30多步的化学反应。 此后人们发现，微生物对甾体化合物结构的转 化具有惊人的能力，许多经化学方法难以进行 的反应，如果让微生物完成却易如反掌。 甾体化合物生物转化的进展开拓了在其他领域 中微生物转化的应用。
转化实例
最早的生物转化实例：
利用醋酸细菌由乙醇制造醋，反应发生迅速且
定量发生。
假单孢菌属的醋菌属（Acetobacter)的细菌常常
具有此种功能。
醋菌属介导的生物转化类型很多
棒状杆菌将脱氢表雄甾酮转化为雄烯二酮
醋酸菌介导的生物转化
乙醇 丙醇 异丙醇 甘油 甘露醇 山梨醇 葡萄糖 乙酸 丙酸 丙酮 二羟丙酮 果糖 山梨糖 葡萄糖酸
生物转化工艺
微生物转化在工艺上的应用开始于50年代，由于甾体 化合物类药物应用于临床。 1949年，人们发现可的松（肾上腺皮质激素）在治疗风 湿性关节炎方面有显著的疗效，而这种肾上腺皮脂激 素的本质是甾醇，这便促使科学家去探索甾体化合物 的合成。 最初，化学家寄希望于化学合成来生产可的松，花费两 年的时间，经过30多步化学反应，最后由1270磅（1磅 ＝453.5g）的7-脱氧胆酸合成得到938mg的醋酸可的松。 在此过程中，仅将O从第12位转移到11位C碳上就需要10 步反应。（11位的氧对于抗炎是必需的） 结果，经济上不合适。
第一章 生物转化－绪论
1.掌握生物转化的意义
2. 掌握生物转化的实质
3.介绍生物转化的发展概况 4.生物转化的优缺点 5.生物转化在药物合成中的应用
生物转化的意义
生物转化是微生物将一种化合物转化为结构上相关产物 的过程。 1864年，Pasteur发现醋酸杆菌（Acetobacter）可氧化乙醇
一系列代谢过程后产生的。 生物转化仅仅由一个或少数几个酶促反应组成。 生物转化的产物是微生物细胞对底物的特定部位的化 学反应。
生物转化的实质
生物转化往往指利用微生物活体细胞直接
对基质发挥作用。
由于固定化细胞和固定化酶的发展，生物 转化也有可能在离体条件下进行。
生物转化的发展概况
转化实例
转化工艺