甘油脱水酶的研究进展
第32卷 第2期华侨大学学报(自然科学版)Vo l.32 No.2 2011年3月Jo ur nal of H uaqiao U niversity(Natur al Science)M ar.2011
文章编号: 1000-5013(2011)02-0125-05
甘油脱水酶的研究进展
王庆花1,方柏山2
(1.华侨大学化工学院,福建泉州362021;
2.厦门大学化学化工学院,福建厦门361005)
摘要: 甘油脱水酶是微生物发酵法生产3-羟基丙醛和1,3-丙二醇过程中的关键限速酶.文中对甘油脱水酶的结构与功能、作用机制、基因工程研究等情况进行综述,探讨了甘油脱水酶的研究进展并提出一些建议.
关键词: 甘油脱水酶;生物转化法;结构功能;作用机制;基因工程
中图分类号: Q556文献标志码: A
1,3-丙二醇(1,3-PD)作为合成具有优良性质的聚酯和聚氨酯的单体,被认为是本世纪具有广阔应用前景的化工原料.近年来,生物转化法以其利用可再生资源、清洁生产、环境友好型、有利于可持续发展,逐渐成为国内外研究热点.目前,已发现了多种能以甘油为底物发酵生产1,3-PD的菌种,但还没有发现可以利用其他有机物质为底物进行生产的天然菌[1].甘油脱水酶(Glycer ol Dehy dratase, GDH t)是催化甘油转化生成1,3-PD代谢途径中的关键性限速酶.克雷伯肺炎杆菌(K lebsiella p neu-moniae)和丁酸梭状芽孢杆菌(Clostr id ia buty r icum)具有较高的1,3-PD转化率、甘油耐受力和生产强度,备受研究者关注.克雷伯肺炎杆菌编码的是一种依赖辅酶B12的甘油脱水酶,需要在培养基中额外加入价格昂贵的维生素B12.丁酸梭状芽孢杆菌属于严格厌氧菌,其培养条件苛刻,国内研究较少 由于丁酸梭状芽孢杆菌中甘油脱水酶不依赖辅酶[2-3],因而成为新的研究热点.本文主要综述甘油脱水酶(GDH t)的结构与功能、作用机制、基因工程等方面的研究进展
1 甘油脱水酶的结构与功能
1.1 辅酶B12依赖型甘油脱水酶
辅酶B12依赖型GDH t是由 , , 3个亚基组成的二聚体,其结构为( )2[4].辅酶依赖型GDH t 晶体结构中,辅酶B12依赖型的GDH t是 2 2 26个亚基通过非共价键的疏水相互作用缔合成的异六聚体,其中两个 异型三聚体组成了一个对二聚体. 亚基含一个由8个平行的 链构成的丙糖磷酸异构酶(TIM)桶状结构[5] 这个 -桶状结构把活性中心围在中间,所以 亚基是甘油脱水酶最重要的活性中心,活性中心含有必需因子K+的结合位点.维生素B12与GDH t的结合需要K+,而K+的结合能够轻微改变GDH t的空间构象,使其与辅酶结合得更紧密.维生素B12位于TIM桶状结构和 亚基之间.K+离子、底物分子及辅酶的腺苷一侧只与 亚基结合.
底物的结合对酶分子构象产生的变化最大的是在 亚基,其前后倾斜了约3 [4,6].与底物结合后,与辅酶以氢键结合的残基增加了3个,并且键长都明显缩短.这样也导致Co-N键(Co与DBI部分的作用力)被拉长,而Co-N的键长关系到Co-C键的断裂方式(Co-N键的拉长可使Co-C键偏向均裂[7]).Co-C键的均裂是酶促反应的最开始的一步,也是必需的一步.
洪燕等[8-9]通过生物信息学软件分析,证明了 亚基是对辅酶B12失活非常重要的一个区域.GDH t 收稿日期: 2010-06-23
通信作者: 方柏山(1957-),男,教授,主要从事生物反应工程的研究.E-mail:fbs@x https://www.wendangku.net/doc/5210477940.html,.
基金项目: 国家高技术研究发展(863)计划项目(2006A A020103);国家自然科学基金资助项目(20446004,
20676048)
126华侨大学学报(自然科学版) 2011年
的 亚基和 亚基均与辅酶B12结合,辅酶B12的脱氧酰苷基团朝向 亚基,而 亚基主要与辅酶的DBI 部分结合.通过配体与蛋白质结合(Lig and Protein Contacts,LPC)分析, 亚基中有13个氨基酸残基与辅酶的DBI部分以氢键形式结合,底物结合时氢键键长都比未结合时短,作用面积增大,活性中心变窄,作用更强.陈永胜等[10]未检测到甘油脱水酶的单个亚基及亚基两两组合的酶活性,表明甘油脱水酶的单个亚基不能构成活性中心;而将3个亚基按等摩尔比在体外混合则能检测到较低酶活 据此推测,简单的混合未能形成合理的空间构象.
1.2 辅酶B12不依赖型甘油脱水酶
辅酶B12不依赖型GDH t为一个单亚基二聚体结构[11].GDH t是一个由单亚基通过非共价键的疏水相互作用缔合成的二聚体,两个单体呈几乎完美的中心对称,其单体由10个 / 桶状结构组成,氨基酸C端作为高度保守区是与再激活酶结合的位点.
构成GDH t单体核心的是两组5个 -平行结构反向平行排成的桶状结构,其外围绕若干 -螺旋 这个 / 桶状结构与丙酮酸甲酸裂解酶(Pyruvate Form ate-Lyase,PFL)和厌氧性核糖核苷酸还原酶(Anaerobic Ribonucleotide Reductase,ARNR)中的 / 桶状结构相似,底物甘油或1,2-丙二醇正是结合在这个桶状结构中.在此结构中,GDH t,PFL和ARNR外围 -螺旋的数量和位置有明显的不同,若取其10个 片状结构进行比对,其均方根偏差(RM SD)为68nm;若比对区域包括这些外围 -螺旋,则均方根偏差大于80nm,即相似性更低.
GDH t与PFL最保守的区域在C端,分别对应前者的氨基酸残基731~782和后者的702~754,其均方根偏差仅为7nm.这个区域包括一个Gly自由基环、一个 -反向平行和4个 -螺旋,其中的两个 -螺旋位于酶的表面.当GDH t以二聚体形式存在时,这个保守区域位于酶的两个相反方向的表面,经过对GDH t和PFL序列和结构进行比对,发现两者侧链氨基酸具有高度保守性.结晶分析发现,侧链的高保守甘氨酸残基都采用顺式构象,GDH t中的R782对应PFL中的R753是其中最保守的残基.从GDH t和PFL的晶体结构分析来看,这两个残基都从C端的 -螺旋向内延伸,从而与C链上距活性甘氨酸仅隔两个氨基酸的残基形成氢键.Jessica等[11]已通过对R782残基进行定点突变证明其参与了酶催化过程中的质子传递,因此有理由相信,前述C端保守区是GDH t与其再激活酶结合的位点.
2 甘油脱水酶的作用机制
辅酶依赖型GDH t的作用机制已研究得比较透彻,其依赖的辅酶有腺苷酰化钴铵素(Adenosy lco-balamin)和甲基钴铵素(Methylco balamin)两种形式.它们的生化作用不同,前者作为一个辅基辅助酶分子催化,而后者则作为催化甲基转移反应的酶分子的分子伴侣.
依赖腺苷酰化钴铵素的酶至少有两种与辅酶B12结合的模式,即:Base-On模式和Base-Off模式.前者是表示在结合过程中辅酶分子的DBI(5,6-二甲基苯并咪唑)部分与Co原子的化学键断裂,而原酶中的一个组氨酸残基取代其与Co原子结合;Base-Off模式是指这种取代不会发生,DBI部分依然与Co原子结合,而DBI部分与原酶中的一些氨基酸残基相结合维持其稳定性.Base-Off模式的典型代表即为依赖辅酶B12型甘油脱水酶(GDH t)和二醇脱水酶(DDH).
在K+和如甘油等底物存在的条件下,辅酶B12与GDH t结合,其Co-C键发生了均裂,产生一个5 -脱氧腺苷自由基团.这个腺苷基团是催化过程中关键的部分,它将甘油的C1原子上的H原子掠夺过来,自己转变成脱氧腺苷,而底物形成了一个甘油基团.与此同时,C2原子上的H与C1原子上的OH交换,形成H OCH2- C H-CH(OH)2中间态 此物将H原子从5 -脱氧腺苷上夺回来后迅速脱水成为1,3-PD,5 -脱氧腺苷自由基,并与钴胺素结合重新生成维生素B12;然后,在第2个底物分子与GDH t结合后,重新可逆均裂,释放自由基团,进行催化.这所有的过程都被认为是在 亚基的TIM 桶区域中进行[5].
Stubbe等[12]报道一类新型的酶 这类酶借助S-腺苷甲硫氨酸(SAM)代替辅酶B12催化反应,称之为SAM依赖型酶[13].它们都含有一个与[4Fe-4S]基团相匹配的3~4个彼此间隔的半胱氨酸残基基团[14-15] 尽管这类酶根据底物不同而需要不同的辅因子,但其催化机理相同[16].
3 甘油脱水酶的基因工程
3.1 甘油脱水酶的克隆表达与共表达
随着基因工程技术的发展,利用基因工程手段对酶分子进行改造越来越受到人们的青睐.目前,已有研究者在不同的菌体和载体中对各种来源的GDH t 进行了表达,国内的研究大多集中在辅酶依赖型GDH t [17-24].唐悦等[17]将巴斯德梭菌(Clostr idium p asteur ianum )的甘油脱水酶基因导入大肠杆菌中并成功表达,用金属镍亲和层析及S-300H 凝胶层析将重组蛋白进行分离纯化,所得纯酶的比活为71.01 kat g -1.洪解放等[18]在大肠杆菌中表达了K.p neumoniae 编码的甘油脱水酶基因,所得酶的最高活力为145.86 kat (g m in)
-1,实现了K .p neumoniae 的dhaB 在大肠杆菌中的高效表达.平丽英等[19]将罗伊乳酸杆菌(L actobacillus r euter i )的甘油脱水酶基因在大肠杆菌表达,比活力可达19.00 kat g -1,比野生型菌株提高了86.88%.杨仲丽等[20]将C.buty r icum 的甘油脱水酶基因导入大肠杆菌中并成功表达,酶活性比野生菌高6倍,比活力约为0.60mkat g -1.刘长江等[21-23]已经克隆出辅酶依赖型GDH t 单个 亚基和整个三亚基甘油脱水酶基因序列,进行序列分析并构建了表达载体;周文广等[24]也做了类似研究
在甘油代谢酶系共表达方面,国内研究者也做了大量工作.徐小琳等[25]从K.p neumoniae XJPD-Li 基因组中克隆表达了编码甘油脱水酶的 , , 亚基的dhaB,dhaC 和dhaE.DNA 序列分析显示, 亚基的氨基酸残基H 13,S 193,N 359,E 407和M 515,亚基的N 47,L 150和V 189跟以前报道的不同.将其在E.coli BL21中共表达,SDS-PAGE 显示3个亚基能够很好的表达.重组甘油脱水酶的活性达到48 kat g -1,是野生菌种的3倍.王凤寰等[26]将dhaB,dhaT 和g drAB 在E.coli 中共表达,得到酶活很高的重组体,在分批发酵中消耗14.3g L -1甘油,产生8.6g L -1的1,3-PD,用yqhD 取代dhaT 的重组体产1,3-PD 质量浓度为13.2g L -1.马正等[27]也做了类似的研究,所得GDH t 酶活为138.36 kat g -1,于37 培养30h 后,重组体消耗40g L
-1甘油可产11.3g L -1
的1,3-PD.3.2 甘油脱水酶的定向进化酶的体外定向进化(简称定向进化)是近些年兴起的改造酶分子的新策略.它是根据达尔文进化论,在人为创造的进化条件下,在试管中模拟自然进化机制(随机突变、基因重组和自然选择),定向选择出
所需性质酶分子的一系列操作[28].目前,关于GDH t 的定向进化的文献报道也在逐年增加.洪燕等[29]
通过LPC 分析GDH t 与维生素B 12的结合位点,预测出对序列中的所有氨基酸残基定位突变后 G 值小于0的所有突变可能;对其进行生物信息学研究,通过定点突变等实验手段在分子水平上研究GDH t 的酶学性质和作用机制与蛋白质一级序列之间的关系,从而定向进化出高活性的辅酶B 12依赖型GDH t.齐向辉等[30]对K .p neumoniae 中离甘油脱水酶活性位点19.3A 和29.6A 的两个位点进行饱和突变得到38个突变体,其中一个突变体 亚基的活性比野生菌种高8.3倍.
3.3 甘油脱水酶的理性设计及新酶的开发
Knietsch 等[31]构建宏基因组文库,通过活性筛选和分子杂交,获得具有甘油脱水酶活性的克隆 经检验,其可被甘油造成自杀性失活,也可被再激活因子dhaFG 复活,证明获得了新的甘油脱水酶基因.T obimatsu 等[32]
通过理性设计将二醇脱水酶 和 亚基的N 端一部分嵌合到甘油脱水酶中 对所得嵌合酶酶学性质研究表明,短的N 端序列可有效地改变酶的溶解性.黄日波等[33-34]采用一种简便快速的方法从经甘油富集培养的土样中提取出质量较好宏基因组DNA,克隆并表达出肺炎克雷伯氏菌、弗氏柠檬酸菌和丁酸梭菌甘油脱水酶.通过同源建模构建了这3个甘油脱水酶的三维结构,并对其进行亚基之间杂合改组的理性设计.根据设计结果,通过基因交换的方法对甘油脱水酶大、中、小亚基进行了杂合,可得到6种异源亚基杂合酶,使本没有活力的来源于宏基因组的甘油脱水酶具有了活力,部分杂合酶的酸碱稳定性、热稳定性得到了明显的改善.4 研究展望
对甘油脱水酶的研究主要集中在辅酶B 12依赖型GDH t,而对辅酶B 12不依赖型GDH t 研究较少,还有许多研究方向需进一步探究
127第2期 王庆花,等:甘油脱水酶的研究进展
128华侨大学学报(自然科学版) 2011年
首先,在酶的制备方面,由于辅酶B12依赖型GDH t易失活且激活剂相当昂贵,很少纯化成功;而辅酶B12不依赖型GDH t较稳定且激活剂价格相对比较便宜,所以应对辅酶B12不依赖型GDH t的酶学性质和分离纯化工艺进行深入研究.
其次,通过酶分子活性中心的改造,以期得到适应性强、酶活高、稳定性好的酶系,来适应不同反应体系.除了定向进化和理性设计外,还可以采用半理性设计[35]对酶分子进行改造,也可从酶蛋白序列出发,采用伪氨基酸组成预测其生物学特性[36]或构建调和序列[37]以获得新型GDH t.
在新酶的开发方面,可以利用宏基因组的方法寻找新的甘油脱水酶基因,同时应大力筛选新的甘油脱水酶生产菌株.
参考文献:
[1] BR OW N K L,M A RQ U ES H M.M o lecular modeling o f the mechanochemica l tr igg er ing mechanism fo r catalysis o f
carbon-cobalt bond ho molysis in coenzy me B12[J].I no rg Bio chem,2001,83(2/3):121-132.
[2] SA IN T-A M A N S S,GIRBA L L,AN DR ADE J,et al.Regulation of carbon and elect ron flo w in Clostr idium buty r i-
cum V PI3266g row n on gluco se-g ly cerol mix tures[J].J Bacteriol,2001,183(5):1748-1754.
[3] R AY N AU D C,SA RCABA L P,M EY N IA L-SA L L ES I,et al.M o lecular character izat ion o f t he1,3-pro panediol
(1,3-PD)opero n o f Clos tr idium buty r icum[J].PN A S,2003,100(9):5010-5015.
[4] L IA O D I,DOT SON G,T U RN ER J I,et a l.Cr ystal str uctur e o f substrate fr ee form o f glycer ol dehydratase[J].In-
org Biochem,2003,93(1/2):84-91.
[5] T ORA Y A T.Radical catalysis of B12enzymes:Str ucture,mechanism,inactivat ion,and r eact ivation of diol and
g lycer ol dehydratase[J].Cell M ol L ife Sci,1999,57(1):106-127.
[6] Y AM AN ISH I M,Y U N OK I M,T OBIM A T SU T,et a l.T he cry st al str ucture of coenzyme B12-dependent g ly cer ol
dehy dr atase in co mplex w ith cobalamin and pr opane-1,2-diol[J].Eur J Biochem,2002,269(18):4484-4494. [7] DO LK ER N,M ASERA S F,SI EG BA H N P E M.Stabilizatio n o f the adeno sy l r adical in co enzyme B12:A theo retical
study[J].Chem Phy si Let,2004,386(1/2/3):174-178.
[8] 洪燕,李雯君,方柏山,等.甘油脱水酶和二醇脱水酶 亚基克隆及生物信息学分析[J].生物技术,2006,16(4):1-4.
[9] 洪燕,张燎原,李雯君,等.依赖辅酶B12的甘油脱水酶[J].生物信息学分析,2006,5(3):109-112.
[10] 陈永胜,刘长江,李长彪,等.重组甘油脱水酶的活性鉴定[J].内蒙古民族大学学报,2005,20(2):172-175.
[11] O BRIEN J R,R AY N A U D C,CRO U X C,et al.Insight into the mechanism of the B12-independent glycero l de-
hydrat ase fr om Clostr idium buty r icum:Preliminar y bio chemical and st ruct ur al character ization[J].Bio chemistr y, 2004,43(16):4635-4645.
[12] ST U BBE J,van der DON K W A.P ro tein radicals in enzy me catalysis[J].Chem Rev,1998,98(2):705-762.
[13] SO FIA H J,CHEN G,H ET ZL ER B G,et al.R adical SA M,a no vel pro tein super family linking unresolv ed steps in
fam iliar biosy nthetic pathwa ys with radical mechanisms:Functio nal characterization using new analy sis and info r-mation visualization met ho ds[J].N ucleic A cids Res,2001,29(5):1097-1106.
[14] CH EEK J,BRO DERICK J B.A denosy lmethio nine-dependent iro nsulfur enzy mes:versatile clust ers in a r adical
new ro le[J].J Bio l Ino rg Chem,2001,6(3):209-226.
[15] L A Y ER G,VERF U RT H K,M AH L IT Z E,et al.O x yg en-independent copro po rphyr inogen- ox idase H emN
f rom Es cherichia coli[J].J Bio l Chem,2002,277(37):34136-34142.
[16] L A Y ER G,HEIN Z D W,JA H N D,et al.St ruct ur e and functio n of radical SAM enzy mes[J].Chem Biol,2004,8
(5):468-476.
[17] 唐悦,孟晓蕾,黄日波,等.巴斯德梭菌甘油脱水酶基因的克隆表达、纯化及酶学性质的研究[J].精细化工,2006,
23(11):1056-1059.
[18] 洪解放,邹少兰,张鲲,等.克雷伯氏菌甘油脱水酶基因在大肠杆菌中的表达[J].食品与发酵工业,2009,35(12):6
-9.
[19] 平丽英,柳志强,郑裕国,等.罗伊乳酸杆菌甘油脱水酶基因的克隆及其在大肠杆菌中的表达[J].生物工程学报,
2009,25(12):1983-1988.
[20] 杨仲丽.辅酶依赖型和不依赖型甘油脱水酶的比较及辅酶不依赖型甘油脱水酶的克隆表达[D].泉州:华侨大学,
2008.
[21] 邵敬伟,刘长江.K lebs iell a p neumoniae 甘油脱水酶 亚基基因的克隆与序列分析[J].无锡轻工大学学报,2004,
23(2):27-30.
[22] 邵敬伟,刘长江,吕淑霞,等.重组依赖辅酶B 12的甘油脱水酶基因表达系统构建[J].生物技术通讯,2004,15(1):
3-16.
[23] 郑艳,管艺飞,刘长江.甘油脱水酶结构基因(gldA BC )克隆及序列分析[J].食品科学,2007,28(3):203-205.
[24] 周文广,韦宇拓,黄鲲,等.克雷伯氏菌甘油脱水酶基因在大肠杆菌中的克隆与表达[J].工业微生物,2004,34(2):
1-4.
[25] X U Xiao -lin,Z HA N G Gen-lin,WA N G Li-w ei,et al.Q uantitative analysis on inactiv atio n and reactivat ion o f
recombinant g ly cerol dehydr at ase fr om K lebsiella p neumoniae XJPD-L i[J].J M o l Catal (B):Enzy m,2009,56(2/
3):108-114.
[26] W A NG Feng-huan,Q U H ui-jin,ZH A N G D a-w ei,et al.P roduct ion o f 1,3-pro panediol fro m g ly cer ol by re -
combinant E.coli using incompatible plasmids system[J].M ole Biotechno l,2007,37(2):112-119.
[27] M A Zheng ,RA O Zhi-m ing ,X U L i-yu,et al.Pr oduction o f 1,3-propanedio l fro m glycero l by eng ineered Esche -
richia coli using a no vel co -expressio n v ecto r[J].A fr J Biot echnol,2009,20(8):5500-5505.
[28] 方柏山,郑媛媛.酶体外定向进化( ):突变基因文库构建技术及其新进展[J].华侨大学学报:自然科学版,2004,
25(4):337-342.
[29] 洪燕.依赖维生素B 12型甘油脱水酶克隆与表达及其定向进化初探[D].泉州:华侨大学,2006.
[30] QI Xiang -hui,CHEN Y un-lai,JI AN G K e,et al.Satur ation-mutagenesis in two posit ions distant fr om act ive site
o f a K lebsiella p neumoniae g ly cer ol dehydratase identifies some hig hly active mut ants[J].J Bio technol,2009,144
(1):43-50.
[31] K N IET SCH A,BO WIEN S,WH IT ED G ,et al.Ident ificatio n and char acter ization of co enzyme B 12-dependent
g lycero l dehy dr atase-and dio l dehydrat ase-encoding genes fr om metag enomic DN A librar ies deriv ed fro m enrich -ment cultures[J].A ppl Environ M icr obio l,2003,69(6):3048-3060.
[32] T OBIM A T SU T ,N ISHIK I T ,M O RIM O T O M ,et al.L o w -solubility g ly cer ol dehy dr atase,a chimeric enzyme o f
co enzyme B 12-dependent glycer ol and diol dehydratases[J].A rch microbio l,2009,191(3):199-206.
[33] 吴杰群,周文广,黄日波,等.从甘油富集菌宏基因组中克隆甘油脱水酶基因[J].微生物学通报,2006,33(6):52-
56.
[34] 齐向辉,罗兆飞,黄日波,等.甘油脱水酶的理性设计:基因杂合改善酶的性质[J].科学通报,2006,51(20):2373-
2380.
[35] M ORL EY K L ,K A ZL AU SK A S R J.I mpr ov ing enzyme pro per ties:when are closer mutations better [J].T r ends
Bio technol,2005,23(5):231-237.
[36] 石敢当,张光亚,方柏山.新型G /11家族木聚糖酶的设计及生物学分析[J].华侨大学学报:自然科学版,2008,29
(4):559-562.
[37] 李红春,张光亚,方柏山.采用伪氨基酸组成预测水解酶亚家族[J].华侨大学学报:自然科学版,2010,31(3):317
-321.
Recent Progress in Research of Glycerol Dehydratase
WA N G Qing-hua 1,FA N G Bai-shan 2
(1.College of Chemical Engineering,H uaqiao Univer sity,Quanzh ou 362021,China;
(2.College of Chemistry an d Ch emical Engin eering,Xiam en University,Xiamen 361005,China)
Abstract: Glycero l dehydratase (GDH t)is a key r ate-limiting enzyme in the pr ocess of pr oducing 3-hydrox y pr op-i o naldehyde (3-H PA )and 1,3-pr opanedio l (1,3-PD)by micr obial fer mentation.In this paper,t he research in the st ruct ur e and functio ns,cata lyt ic mechanism and g enetic engineering of GDH t wer e r eview ed.T he r esear ch prog resses o f GDH t wer e also discussed and some sug gestio ns w ere g iven in the end
Keywords: g lycero l dehy dr atase;biot ransfo rmation;str ucture and funct ions;catalytic mechanism;genetic engineering (责任编辑:陈志贤 英文审校:刘源岗)129
第2期 王庆花,等:甘油脱水酶的研究进展
酶工程的研究进展及前景展望
酶工程的研究进展及前景展望 摘要：概述了21 世纪国际上酶工程研究的新进展和新趋势。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展,并对其未来前景进行了展望。简单介绍了酶工程研究的进展, 对酶工程的发展前景进行了探讨。介绍了酶工程的应用现状，并对酶工程的作用和发展做出了展望。 关键词: 酶工程; 抗体酶；酶的固定化；开发研究; 进展； Abstract:An overview of the enzyme engineering in the 21st century international research progress and new trends. This paper aims to elaborate in recent years, progress in enzyme engineering research at the molecular level, and its future prospects. Briefly introduced the progress of the study of enzyme engineering, discussed the prospects for the development of enzyme engineering. Introduced the application status of the enzyme works , and the role and development of enzyme engineering to make the outlook. Keywords:Enzyme Engineering; Antibody enzyme; Immobilization; Research and development;Progress 1 前言 跨入21 世纪,人们在20 世纪认识生命本质高度一致性的基础上,迎来了后基因组时代,将有可能从整个基因组及其全套蛋白质产物的结构- 功能机理的角度,进一步阐明生命现象的核心和本质, 并系统整合生物学的全部知识,建立起真
丙三醇 甘油的生产方法
生产方法 甘油的工业生产方法可分为两大类：以天然油脂为原料的方法，所得甘油称天然甘油； 以丙烯为原料的合成法，所得甘油称合成甘油。 天然甘油 1984年以前，甘油全部从动植物脂制皂的副产物中回收。至今为止，天然油脂仍为生产甘油的主要原料，其中约42%的天然甘油得自制皂副产，58%得自脂肪酸生产。制皂工业中油脂的皂化反应。皂化反应产物分成两层：上层主要是含脂肪酸钠盐（肥皂）及少量甘油，下层是废碱液，为含有盐类，氢氧化钠的甘油稀溶液，一般含甘油9-16%，无机盐8-20%。油脂反应。油脂水解得到的甘油水（也称甜水），其甘油含量比制皂废液高，约为14-20%，无机盐0-0.2%。近年来已普遍采用连续高压水解法，反应不使用催化剂，所得甜水中一般不含无机酸，净化方法比废碱液简单。无论是制皂废液，还是油脂水解得到的甘油水所含的甘油量都不高，而且都含有各种杂质，天然甘油的生产过程包括净化、浓缩得到粗甘油，以及粗甘油蒸馏、脱色、脱臭的精制过程。 合成甘油 从丙烯合成甘油的多种途径可归纳为两大类，即氯化和氧化。现在工业上仍在使用丙烯氯化法及丙烯不定期乙酸氧化法。 丙烯氯化法 这是合成甘油中最重要的生产方法，共包括四个步骤，即丙烯高温氯化、氯丙烯次氯酸化、二氯丙醇皂化以及环氧氯丙烷的水解。环氧氯丙烷水解制甘油是在150℃、1.37MPa 二氧化碳压力下，在10%氢氧化钠和1%碳酸钠的水溶液中进行，生成甘油含量为5-20%的含氯化钠的甘油水溶液，经浓缩、脱盐、蒸馏，得纯度为98%以上的甘油。 丙烯过乙酸氧化法 丙烯与过乙酸作用合成环氧丙烷，环氧丙烷异构化为烯丙基醇。后者再与过乙酸反应生成环氧丙醇（即缩水甘油），最后水解为甘油。过乙酸的生产不需要催化剂，乙醛与氧气气相氧化，在常压、150-160℃、接触时间24s的条件下，乙醛转化率11%，过乙酸选择性83%。上述后两步反应在特殊结构的反应精馏塔中连续进行。原料烯丙醇和含有过乙酸的乙酸乙酯溶液送入塔后，塔釜控制在60-70℃、13-20kPa。塔顶蒸出乙酸乙酯溶剂和水，塔釜得至甘油水溶液。此法选择性和收率均较高，采用过乙酸为氧化剂，可不用催化剂，反应速度较快，简化了流程。生产1t甘油消耗烯丙醇1.001t，过乙酸1.184t，副产乙酸0.947t。目前，天然甘油和合成甘油的产量几乎各占50%，而丙烯氯化法约占合成甘油产量的80%。我国天然甘油占总产量90%以上。 工业级甘油
青蒿素的研究与开发
青蒿素的研究与开发 年级: 09 级 学号: 91114010 姓名: 曾发古 专业: 药学 指导老师: 褚洪标老师 2010年10月7号
青蒿素的开发与研究 O9药本（1）班曾发古 91114010 指导老师：褚洪标老师 摘要：青蒿素类抗疟药物的发现是全球抗疟药物发展史上继奎宁之后的又一里程碑,它是在科研计划组织下,全国多部门、多学科尽心协作、相互配合取得的重大成果,是继承发扬我国传统医药宝库的成功范例。青蒿素是含有过氧桥的新型倍半萜内酯, 其衍生物有青蒿琥酯、蒿甲醚和二氢青蒿素等。青蒿素是有效的疟疾治疗药物, 此外它还具有抗肿瘤、抗寄生虫、影响免疫等药理作。 关键词：青蒿素抗疟疾药理作用中药过氧化合物 Key words qinghaosu (artemisinin) ; malaria ; Chinese traditional medicine 一．青蒿素的来源 青蒿素是从菊科艾属草本植物青蒿和黄花蒿中提取出来的抗疟有效成分。青蒿(主要指黄广泛分布于我国南北各地, 资源非常丰富。早在公元300 多年, 东晋葛洪的《肘后备急方》中就有青蒿的记载, 以后历代医籍及《本草》中均有用单味青蒿或青蒿复方截疟的记载, 如《径济总录》以青蒿汤治脾疟寒热、善呕、多汗,《丹溪心法》、《普济方》等中以青蒿为主的方青蒿丸、青蒿散、祛疟神应丸、青蒿鳖甲煎等治疗疟疾。《神农本草经》、《本草拾遗》、《纲目》以及长沙马王堆古墓出土的《五十二病方》中都有青蒿治疟的具体记述〔3〕。民间至今仍有用青蒿捣汁、水煎、酒浸、研末服用或塞鼻等多种方法预防及治疗疟疾。 1971 年我国中医研究院中药研究所, 从中药青蒿中找到了抗疟有效部位, 随后分离 出了抗疟有效单体——青蒿素。1974 年等临床上成功地应用青蒿素救治恶性疟和脑型疟。此后成立了全国性的青蒿素研究协作小组, 从资源、临床、药理、化学结构、制剂、合成、生产工艺、质量规格及标准等方面进行了深入系统的研究。1989 年昆明制药厂成功地 生产出青蒿素甲醚(简称蒿甲醚) 注射液〔4〕。世界卫生组织委托疟疾临床研究的重点单位泰国热带病研究院, 使用蒿甲醚注射液治疗疟疾, 结果表明该剂杀虫速度快、疗效好、毒性低。该产品已由中国国际信托投资集团公司技术公司、中国医药保健品进出口总公司 等8 家公司代理出口事宜, 成为我国第一个经世界卫生组织认可生产出口的化学药品。目前国内还有广州星群制药厂、桂林制药二厂等厂家已经批量生产青蒿素系列药物, 而原料
酶工程发展概况及应用前景
酶工程发展概况及应用前景 【摘要】酶的生产和应用的技术过程称为酶工程。其主要任务是通过预先设计,经人工操作而获得大量所需的酶,并利用各种方法使酶发挥其最大的催化功能。本文意在阐述近年来酶工程在分子水平的研究进展,展示酶工程在医药、农业、食品、环境保护等领域的应用进展,并对其未来前景进行了展望。 【关键词】酶工程；概况；应用；前景 酶工程，从定义上来说，是酶制剂在工业上的大规模应用，主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。简而言之，酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备，酶的固定化，酶的修饰与改造及酶的反应器等方面内容。 酶工程的前景 酶因其反应的专一性，高效性和温和性的特点，已和生物工程，信息科学和材料科学构成了当今的三大前沿科学。而作为生物工程的重要组成部分，将在未来的发展中，在世界科技和经济发展中起着主导和支柱作用。而工业用酶日益广泛地应用于化学，医药，纺织，农业，日化，食品，能源，化妆品以及环保等行业。据报道，到2003年，欧洲工业用酶的市场增加至9亿美元，年增长率达百分之十；而2000年的中国，酶制剂总产量达272吨，同比增长8.8%，可谓发展迅速，前景十分广阔。 酶工程的发展 酶工程的发展，是一部科学的成长史。在二次世界大战后,酶工程发展成为新的工业领域—酶工程工业。酶工程的发展历史从那时算起, 至今已经三十多个年头了。六十年代以后, 由于固定化酶、固定化细胞及固定化活细胞的崛起, 使酶制剂的应用技术面貌一新。七十年代以后，伴随着第二代酶——固定化酶及其相关技术的产生，酶工程才算真正登上了历史舞台。固定化酶正日益成为工业生产的主力军，在化工医药、轻工食品、环境保护等领域发挥着巨大的作用。几十年来酶制剂的品种和应用不断扩大。不仅如此，还产生了威力更大的第三代酶，它是包括辅助因子再生系统在内的固定化多酶系统，它正在成为酶工程应用的主角。近年来, 国际上酶工程技术发展迅速, 硕果累累,主要有基因工程、蛋白质工程、人工合成酶、模拟酶、核酸酶、抗体酶、酶的定向固定化技术、酶化学技术、非水酶学、糖生物学、糖基转移酶、极端环境微生物和不可培养微生物的新品种等。 酶工程的应用 酶工程的发展日新月异，现举几个例子更加形象地说明酶工程地应用： 酶工程在污染处理中的作用：可利用过氧化物酶和聚酚氧化酶处理含酚废水和造纸废水，如辣根过氧化物酶，木质素过氧化物酶，植物来源的过氧化物酶；酪氨酸酶，漆酶等；可利用氰化物酶和氰化物水合酶处理含氰废水；利用蛋白酶，淀粉酶处理食品加工废水；并且，可以通过设计复合代谢途径，拓宽氧化酶的专一性等基因工程的运用，提高微生物的降解速率;拓宽底物的专一性;维持低浓度下的代谢活性;改善有机污染物降解过程中的生物催化稳定性等。酶在废物处理及资源化过程中正在发挥重要作用, 利用基因工程和蛋白质工程扩展酶的代谢途经, 是治理难降解有毒污染物的重要方法。
甘油法环氧氯丙烷生产技术进步
甘油法环氧氯丙烷生产技术进步 The production processes of epoxy chloropropane from glycerol 摘要：环氧氯丙烷生产工艺对比分析，通过工程实例对现有工艺中存在的原料消耗高、氯化反应周期长、废水COD高等问题，针对性的提出并实施技改方案，使得问题得到良好的解决，实现了经济效益和环境效益的双赢。 关键词：甘油法环氧氯丙烷；生产技术改进；清洁生产技术； Abstract:Epoxy chloropropane production process comparison analysis. Through the project example for existing process in the presence of raw materials consumption, chlorination reaction cycle is long, COD higher, according to the proposed and implemented technological transformation scheme, making the problem solved good, to achieve a win-win economic and environmental benefits of. Key words: epoxy c hloropropane from glycerol ; The progress of production technology;Clean production technology; 概述： 环氧氯丙烷（ECH）别名表氯醇，化学名称为1-氯-2，3-环氧丙烷，分子式C3H5OCl，分子量，是一种易挥发、不稳定的无色油状液体，能与多种有机溶剂混溶，可与多种有机液体形成共沸物。 环氧氯丙烷是一种重要的有机化工原料和精细化工产品，用途十分广泛，主要用于生产环氧树脂、合成甘油、氯醇橡胶、硝化甘油炸药、玻璃钢、电绝缘制品。同时还可用作纤维素酯、树脂和纤维素醚的溶剂，也是生产增塑剂、稳定剂、表面活性剂及氯丁橡胶的原料[1]。 环氧氯丙烷最早于1854年由Berthelot用盐酸处理粒甘油，然后用碱液水解时首先发现的[2]。数年后，Reboul提出这一物质可由二氯丙醇以苛性钠经水解反应直接制取。在此基础上，美国Shell公司于1948年建成了世界上第一座丙烯高温氯化法合成甘油的生产装置，环氧氯丙烷作为中间产物，开始大规模工业化生产[3]。目前，工业上环氧氯丙烷的生产方法主要有丙烯高温氯化法和醋酸丙烯酯法2种。当前世界上80%以上的环氧氯丙烷采用丙烯高温氯化法进行生产[4]。 近几年，随着世界范围内生物柴油产业的蓬勃发展，相应的副产甘油也在急剧增多，价格随之下降。老工艺甘油法环氧氯丙烷技术经济和环保上优势得到大力的体现，一度成为市场投资追逐的热点。国际上只有陶氏、苏威2家拥有甘油氯化法技术，其中，苏威2006年2月初在法国T a v a u x建立甘油氯化法环氧氯丙烷工厂，先后在泰国和中国泰兴投资建设环氧氯丙烷项目并运行。 国内先后有江苏扬农、连云港益海嘉里、福建豪邦，江西全球，宁波环洋等多家建设甘油法环氧氯丙烷项目，并成功运行。但是除前两家产能较大外，其余装置产能都较小，技术水平参差不齐，还不具备产业优势。项目目前作为氯碱平衡或者消化副产氯化氢还是个不错的选择，也更加具有资源和价格竞争优势，如作为氯碱化工配套、氟化工、亚磷酸等项目的配套。 一、工艺技术概述和比较： 1、丙烯高温氯化法： 丙烯高温氯化法是工业上生产环氧氯丙烷的经典方法，它的特点是生产过程灵活，工艺成熟，操作稳定。缺点是原料氯气引起的设备腐蚀严重，对丙烯纯度和反应器的材质要求高，能耗大，氯耗高，副产物多，产品收率低；生产过程产生大量的含氯化钙和有机氯化物的废水，处理费用高，清焦周期短[5]。 2、醋酸丙烯酯法
青蒿素提取技术研究进展
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
万方数据
青蒿素提取技术研究进展 作者：李子颖， 李士雨， 齐向娟 作者单位：天津大学 天津 300072 刊名： 中药研究与信息 英文刊名：RESEARCH AND INFORMATION ON TRADITIONAL CHINESE MEDICINE 年，卷(期)：2002,4(2) 被引用次数：20次 参考文献(44条) 1.钟国跃黄花蒿优质种质资源的研究 1998(04) 2.李吉和内蒙古地区黄花蒿中青蒿素的SFE--HPLE测定[期刊论文]-中药材 2000(12) 3.李锋广西黄花蒿类型调查研究[期刊论文]-广西植物 1997(03) 4.张萍山东引种黄花蒿青蒿素含量分析[期刊论文]-山东中医药大学学报 2001(03) 5.青蒿素结构研究协作组查看详情 1979 6.乐文菊青蒿酯等治疗动物血吸虫病研究资料 1980 7.吴玲娟查看详情 1996(03) 8.A F tawfik S J;bishop A A;yalp;F Sel-feraly查看详情 1990(12) 9.沈明青蒿素的免疫抑制作用 1983(10) 10.查看详情 1989(06) 11.庄国康查看详情 1982(06) 12.K ou—yang;E C krug;JJ.marr;R.L.berens查看详情 1990(34) 13.D M Yang;NDF Y liem liem Parasitology[外文期刊] 1993 14.Vikkas Dhingra K Artemisinin:present status ahd perspectives[外文期刊] 1999 15.邹耀洪青蒿挥发性化学成分分析[期刊论文]-分析测试学报 1999(01) 16.邱琴青蒿挥发油化学成分的GC/MC研究[期刊论文]-中成药 2001(04) 17.谢家教青蒿素母液精油化学成分研究 1991(03) 18.陈靖福建崇安黄花蒿精油成分分析 19.王国亮湖北产黄花蒿精油化学成分研究[期刊论文]-武汉植物学研究 1994(04) 20.刘立鼎黄花蒿和青蒿精油的化学成分[期刊论文]-江西科学 1996(04) 21.查看详情 1999 22.Mario R Tellez Differentialn accumulation of isoprenoids in glanded and glandless 1999(52) 23.赵兵青蒿药用成分提取分离技术现状 1998(11) 24.查看详情 1987 25.查看详情 1989 26.Paniego N B查看详情 1996 27.Vonwiller S C;er al查看详情 1993 28.赵兵青蒿素提取条件研究[期刊论文]-中草药 2000(06) 29.Elsohly H N;etal查看详情 1990(06) 30.Elsohly H N查看详情 1987(04) 31.赵兵超声波用于强化石油泌提取青蒿素[期刊论文]-化工冶金 2000(03)
纳米酶研究新进展
自阎锡蕴院士提出模拟酶的概念以来，纳米材料的类酶特性得到了广泛关注。其中纳米金以多种酶活性等独特的优势表现出巨大的应用潜力，特别是在葡萄糖酶解中，其既是一种良好的类葡萄糖氧化酶，又是一种优越的电子传递介质。本文制备了5-60nm的金纳米颗粒，并探究了其尺寸依赖的类葡萄糖氧化酶活性，确认了其催化葡萄糖氧化的过程。 和天然酶相比，金属模拟酶具有价格低、产量高、稳定性好等优点，但由于大多没有特异性结合位点，缺乏选择性以及有限的催化活性始终是模拟酶的通病。本文基于对纳米金类葡萄氧化酶活性的研究，提出了一种酶活性增强的选择性模拟酶的构建方法。选用具有类葡萄糖氧化酶活性的小尺寸金纳米颗粒作为催化中心，负载于惰性聚苯乙烯微球表面。以能够与葡萄糖上的邻位羟基可逆结合的氨基苯硼酸同时作为铆钉分子和聚合单体，特异性识别并捕获葡萄糖分子，并在交联剂存在的条件下诱导其聚集，洗脱掉模板分子后获得带有葡萄糖结合袋的分子印迹壳层。此外，我们还在壳层内包埋了具有高氧溶解性的全氟溴辛烷微液滴作为氧供给池，使得催化活性得到进一步提升，催化效率最高可提升至约270倍。该类酶活性增强的选择性模拟酶被尝试用于常见市售饮料与血糖中葡萄糖的检测，获得了与天然酶相近的较为理想的检测结果。
图1.不同尺寸的金纳米颗粒的TEM照片（a）、光学照片（b）、吸收光谱（c）；（d）金纳米颗粒做为葡萄糖氧化酶催化葡萄糖氧化的浓度和尺寸依赖性，类酶活性随纳米颗粒尺寸减小而增加；（e）随着葡萄糖浓度增加，金纳米颗粒催化其产生的葡萄糖酸浓度亦增加；（f）随着时间增加，金纳米颗粒催化葡萄糖消耗氧气，导致溶解氧浓度降低
图2. 基于金纳米颗粒和分子印迹技术构建选择性葡萄糖氧化酶模拟酶（PS：聚苯乙烯微球，BSA：牛血清白蛋白，APBA：氨基苯硼酸，PFOB：全氟溴辛烷，Glu：葡萄糖）
甘油环氧树脂大生产工艺
甘油环氧树脂大生产工艺 概述 甘油环氧树脂又称水溶性甘油环氧树脂，固化所得产物核心性能优异，耐冲击强度较理想。甘油环氧树脂粘度低，色泽淡，既可作稀释剂，与含氢硅油配合使用是很好的纺织物处理剂，可以起到防水、防皱、提高光洁度的作用。 大生产工艺 一．投料比例 二．操作步骤 1.开环反应。在常温下将甘油192kg投入反应釜中，开动搅拌,然后徐徐加入1000ml三氟化硼乙醚，搅拌10min。升温至55℃，开始滴加精制环氧氯丙烷600kg，温度控制在55～65℃，于9h内加完。滴加完毕，再60～65℃保温反应4h，即为开环反应结束。 2.环化反应。加入适量乙醇，加完后搅拌30min，使上述开环物溶
解于乙醇之中。静置30min后全部用真空抽入环化反应釜。翻釜毕，环化釜再酌情补加乙醇，使釜内酒精总量约为1400～1500kg。然后控制在25℃±2℃每0.5h加固体轻氢氧化钠一次，每次约15kg，最后一次加17kg，共12次加完，总计固碱186kg。 加碱完毕，升温至30℃±2℃，保温反应，在保温过程中须逐次将釜底尚未反应的碱粒放出回加，直至不发现碱粒为止。再在该温度下继续保温反应6h。 保温反应毕，静置0.5h，然后将上层酒精树脂溶液抽吸至贮槽或缸内，尽量抽尽下层残液，残脚又加乙醇约600kg在30左右溶解30min，静置30min，又抽吸至贮槽或缸内。再加乙醇溶解如此循环三次，最后吸尽酒精树脂液后，残余乙醇减压蒸馏进行回收，蒸至温度约70～80℃基本上无乙醇蒸出时，停止蒸馏。残脚（氯化钠）加水冲洗弃去。 缸内酒精树脂溶液用真空抽入脱酒精釜中进行减压蒸馏回收酒精，当液温达100℃左右，真空度达93.3kpa左右，而视镜中酒精馏出甚少时，再继续蒸馏30min，最高温度不超过110℃即可停止蒸馏，冷却至65℃左右，趁热放料过滤装听。 总收率286％（按甘油汁）。
环糊精在模拟酶研究中的应用
环糊精在模拟酶中的应用和发展 摘要：环糊精是一种优良的模拟酶母体，在模拟酶的研究中占有重要地位，本文对模拟酶的性质进一步的认识和了解，对环糊精在模拟酶的应用和发展作详细的阐述，展望环糊精发展的前景。 关键词：酶模拟酶环糊精主客体应用 一模拟酶的认识 1 酶的认识 酶是一种蛋白质，广泛存在于生物体中，而且扮演着重要的角色，尤其在生物催化方面，它高度的专一性和高效率的催化对生物的各种生理调节起关键作用，由于催化效率高，有许多科学希望能够从生物体提取这些物质，但是随着时间的推移，科学家发现提取这些的难度非常大，而且成功率比较低，于是科学家转移研究方向，寻找酶有相似功效的模拟酶。 2 模拟酶定义和性质 模拟酶的研究就是从酶中挑选出那些起主导作用的因素来设计并合成一些能表现出生物功能的，比天然酶简单得多的非蛋白分子,，以它们作为模型来模拟酶对底物的结合及催化过程, 进一步找出控制生化过程的重要因素, 追寻酶的高效、专一这些特异性的根源, 发展新的非生物催化剂—模拟酶（mimed enzyme）。 如果要设计一种模拟酶，那么我们主要是模拟酶的那些性质呢？我觉得主要模拟以下性质： 1、高度的专一性，酶只作用一种底物, 只催化一种反应，在酶催化反应中, 利用酶的强疏水场、不对称场、静电场、氢键、范德华力及色散力, 通过诱导锲合作用对底物进行全方位的识别[1]。 2、酶反应的高效率，在于首先与底物结合成不稳定的中间复合物, 具有低活化能, 可用下式表示[2]： E(酶)+S（底物）ES E+P（产物），此结合是特异地进行的, 可用图1表示：
图1 酶结合底物分子示意图 3、主一客体现象，从酶结合底物这点出发, 研究结合特异性、结合驱动力和结合强度, 发展了一门主一客体化学, 可用图2表示： 图2 主一客体作用示意图 总的来说，主一客体现象存在于有机、无机、生物体反应、物质输送及亲和层析等领域中。酶反应的特异结合（主一客体识别）和其后的高选择反应, 吸引人们探索如何模拟生物体反应, 再现酶催化功能, 即模拟酶研究, 这是近年来发展起来的仿生化学的重要部分。模拟酶的催化反应, 在常温、常压、中性、水溶液中进行快速高选择反应, 有效地生成目的物,可促进化学工业向着节省能源、节省资源、无公害的理想境地发展。 在模拟酶的研究中, 对脱辅基酶的模拟为较多, 而可作为其代用品的宿主分子, 目前已有许多, 如冠醚、叶琳环、杯芳烃、环糊精、胶束……等。但迄今被广泛采用且较为优越的是环糊精[3]。 二环糊精的了解和模拟酶方面的发展 1 环糊精定义和性质 环糊精( cyclodextrins, CD) 是由环糊精糖基转移酶作用于淀粉或直链糊精生成的一种由D 吡喃型葡萄糖通过α- 1, 4 糖苷键连接的环状糖, 其中葡萄糖残基的个数一般为6、
_槲皮素药理作用在雌激素相关性疾病中的研究进展
·综述· 槲皮素，化学名为3，5，7，3’，4’-五羟基黄酮， 分子式为C 15H 10O 7，相对分子质量为302.23，是一些中草药的有效成分，如菟丝子、桑寄生、筋骨草、毛耳草、蒲黄、白花败酱草、葫芦巴、荔枝、鱼腥草等中都含有丰富的槲皮素，药典记载槲皮素是瓦松、银杏叶的主要成分。其分子结构见图1。作为植物雌激素黄酮类的一种，其结构与哺乳动物雌激素———17β-雌二醇（分子结构见图2）相似,包括一对羟基,具有相似的距离,并存在一个酚环,后者对其吸附于雌激素受体起决定性作用。用基质辅助激光解吸电离-质谱技术（MALDI -MS ）法结合化学交联测定，发现槲皮素对雌激素受体α配体结合域 （hER αLBD ）有很高的亲和力（0.01%）[1] ，是一种雌激素受体（ER ）调节剂。在0.5nmol/L 17β雌二醇存 在情况下，高剂量槲皮素对乳腺癌MCF-7细胞表现为雌激素受体拮抗作用，与染料木黄酮、黄豆苷元等 黄酮类作用截然相反[2]。同时，槲皮素在心血管、糖 槲皮素药理作用在雌激素相关性疾病中的研究进展* 杨英曹阳综述 张婷婷△朱焰曹霖审校 【摘 要】槲皮素是一种黄酮类植物雌激素。近年来，有关槲皮素的研究很多，其中在雌激素相关 性疾病研究最多,主要包括乳腺癌、骨质疏松、前列腺癌、宫颈癌等疾病。在这些疾病研究中，槲皮素主要表现为诱导肿瘤细胞凋亡，调节破骨细胞分化，调控体内雌激素代谢，对肿瘤黏附、侵袭、血管形成各过程都有影响。与其他黄酮类药物药理作用相比，槲皮素有其独特性。槲皮素在雌激素相关性疾病中的作用机制呈多元化，大体概括为两方面：①抗氧化作用，诱导细胞凋亡，调控雌激素代谢。②雌激素受体（ER ）调节作用，调控ER 下游许多底物及信号通路。 【关键词】槲皮素；雌激素类；受体，雌激素；抗氧化剂 The Pharmacologic Actions Progression of Quercetin on Estrogen Related Diseases YANG Ying,CAO Yang,ZHANG Ting -ting,ZHU Yan,CAO Lin.The Yueyang Hospital of Shanghai University of TCM,Shanghai 200437,China （YANG Ying,CAO Yang,ZHANG Ting -ting ）;Shanghai Institute of Planned Parenthood Research ，Shanghai 200032,China （ZHU Yan,CAO Lin ）Corresponding author ：ZHANG Ting -ting,E -mail ：tingting185@https://www.wendangku.net/doc/5210477940.html, 【Abstract 】Quercetin is one of flavones in phytoestrogen .Recently ,there have many researches about quercetin,and most of them are related with estrogen correlative diseases,such as breast cancer ,osteoporosis and prostate cancer,et al.In these diseases,there may have many effects,including promoting cell apoptosis ,controlling osteoclasts differentiation,regulation estrogen metabolism in vivo and effecting tumor cell growth progression ,involving adhesion ,invasion and angiopoiesis .Comparing with other flavones ,quercetin has its own distinct character.Many mechanisms may explain quercetin pharmacologic actions,mainly to sum up for two aspests:①Expression of antioxidation:inducing cell apoptosis and regulating estrogen metabolism.②Regulation of estrogens:as a estrogen receptor (ER)modulator,quercetin restrains tumor cell growth by influencing down -stream substrate of ER and impacting signal pathway. 【Key words 】QUERCETIN;Estrogens;Receptors,estrogen;Antioxidants （J Int Reprod Health蛐Fam Plan ，2011，30：69-72） *基金项目：上海市重点学科建设项目资助（S30303） 作者单位：200437上海市中医药大学附属中西医结合岳阳医院（杨英，曹阳，张婷婷）；上海市计划生育科学研究所（朱焰，曹霖） △ 通信作者：张婷婷，E -mail:tingting185@https://www.wendangku.net/doc/5210477940.html,
甘油生产工艺
甘油的生产工艺 1理化性质 甘油又名丙三醇，外观与性状：无色粘稠液体, 无气味, 有暖甜味, 能吸潮。可混溶于乙醇，与水混溶。可溶解某些无机物。无毒，不刺激皮肤，眼睛，易燃烧。 2原料来源 本工艺的主要原料为丙烯，是有机化工的基本原料，源于石油，是通过炼油厂提炼石油过程中蒸馏分离出来的烯烃，通过再提炼而得，还有一部分是通过对石油提炼出来的重油等物质进过催化剂的裂解而得来的。 3产品用途 广泛用于纺织、印染、造纸、印刷、洗涤剂、日化、制酒、食品、卷烟、玻璃纸、搪瓷、石油、电子、橡胶、塑料、制革、化学、化纤等行业。主要用作保湿剂、保润剂、吸湿剂、润滑剂、柔软剂、软化剂、增稠剂、增塑剂、稀释剂、防冻剂等。 4生产工艺： 4.1在钯催化剂下，丙烯与氧在常压，160—180℃下与醋酸反应生成醋酸丙烯酯，反应式为： CH2=CHCH2 + 1/2O2 + CH3COOH CH2=CHCH2OCOCH3 + H2O 4.2在常压，60—80℃下以强酸性阳离子交换树脂为催化剂醋酸丙烯酯经水解生成烯丙醇，反应式为： CH2=CHCH2OCOCH3 + H2O CH2=CHCH2OH + CH3COOH 4.3在0.1—0.3MPa，0—10℃下，烯丙醇和氯气生成二氯丙醇反应视为： CH2=CHCH2OH + Cl2CH2ClCHClCH2OH 4.4二氯丙醇与氢氧化钙发生造化反应生成环氧丙烷，反应式为： CH2ClCHClCH2OH + 1//2Ca(OH)2CH2CHCH2Cl + 1/2CaCl2 + H2O O
4.5环氧丙烷经90℃水解一小时用盐酸中和到为6为止冷却生成粗甘油，反应式为： CH2OH CH2 CHCH2Cl + H2O CHOH O CH2OH 4.6纯化，经中和的产品是甘油水的饱和食盐溶液加入少量多聚氯化铝净水剂静置过夜过滤去除不净杂质去除表层浮油再经浓缩，精馏得到产品 SiH4
青蒿素类抗疟药的研究进展
青蒿素类抗疟药的研究进展 【摘要】青蒿素及其衍生物是一类全新结构的抗疟药，具有抗疟作用迅速、高效、低毒，且与大多数抗疟药无交叉抗性等特点。 【关键词】：青蒿素；抗疟；作用机制。 Abstract：Artemisinin and its derivatives with endoperoxide function are new and important antimalarial drugs，and their antimalarial action is quick，efficient and without cross resistance. key words：artemisinins；antimalarial；action mechanism. 疟疾是目前最严重的传染病之一，每年有大约5亿人患疟疾，死亡人口数达275万之多【1】。在众多的抗疟药物中，青篙素类药物独树一帜。青篙素及其衍生物的抗疟作用是我国科技工作者从中国的传统中草药中发现的。它们具有独特的化学结构和作用机制，抗疟效果非常明显，作用快，毒性低，而且价格便宜，因此颇受全球医药工作者和广大疟疾患者的青睐。从七十年代始，国内外己有卜千篇青篙素及其衍生物的有关研究报道，本文拟就青篙素类药物抗疟作用机制的近年研究进展作一综述。 一、细胞水平的研究 1.青篙素类药物与血细胞结合 青篙素及其衍生物通过与尚未确定的受体结合而选择性地集中在被疟原虫感染的红细胞，被感染的红细胞中的青篙素浓度是末被感染红细胞中的青篙素浓度的100多倍【2】。Asawamahasakda和他的同事们【3】发现用3H标记的青篙素被分离的红细胞膜吸收，但却不能被末感染的红细胞吸收。超过一半的膜关联药物能被乙酸乙醋抽提的磷脂酶A:所分解.41-42%的残留药物似乎与红细胞膜蛋白结合。 2.引起疟原虫细胞超微结构变化 青篙素及其衍生物能较其它抗疟疾药物更具抗疟效果，必定有其独特的作用机制。为探明其作用机制，科学家们进行了大量直有成效的工作。早期通过光学显微镜技术、电子显微镜技术等，观察到青篙素类药物主要作用于疟原虫的膜结构。在红细胞内期，青篙素及其衍生物能引起疟原虫膜结构发生变化，如由胞膜部分形成食物泡、核质，线粒体、内质网、核膜等也相应地出现相关变化，这些变化最终导致自噬泡形成并使细胞质减少，从而致死疟原虫【4】。 3.影响营养物质运输 红细咆内期原,虫被纳虫泡包.裹，许多管状饱从泡膜上突出出来、形成复杂的网络，伸向红细胞周边，是疟原虫获得外源性营养物质的通道，同时可运输包括青篙素类小分子药物通过，因此管状泡网被认为是感染疟原虫红细胞内能聚集大量青蒿素类药物的前提【5】。有人研究发现，青篙素类药物可破坏管状泡网的组成及膜结构，从而破坏其转运营养物质功能力。 二、生物化学及分子水平的研究 1.过氧桥与抗疟作用
槲皮素纳米制剂研究进展
槲皮素纳米制剂研究进展 【摘要】槲皮素是一种存在于多种植物体内的黄酮类化合物，具有多种药理活性，如抗氧化、抗肿瘤等。但由于其水中溶解性差、口服生物利用度低、注射无法给药等因素导致应用受到极大的限制。近年来越来越多的制剂技术已被运用于槲皮素溶解性的改善，本文就近几年槲皮素纳米制剂的发展情况进行归纳整理。 【关键词】槲皮素；纳米粒；脂质体；胶束 槲皮素是一种广泛存在的黄酮类化合物，由于其具有的多种生物及药理活性而受到广泛关注。研究发现槲皮素具有多种活性，如抗氧化、抗炎、抗肿瘤、肾脏保护[1-3]。然而，由于槲皮素具有不稳定性、水溶性差，生物利用度低等问题限制了其临床应用。近些年来，纳米给药系统的发展，很大程度上提高了难溶性药物的水中溶解性，提高生物利用度等作用。因此将难溶性药物制备成纳米制剂是提高药物疗效，扩大临床应用非常具有前景的选择。本综述就近几年内槲皮素纳米制剂的发展状况进行分析整理。 1. 纳米混悬剂 Sun等[4]制备了槲皮素纳米混悬剂，平均粒径为393.5nm，平均电位为-35.75mV，且水中溶解度较原药粉增大了70倍。且与槲皮素原药相比，口服给药后血浆清除率降低了7.5倍，AUC增加了15.6倍，明显提高了口服生物利用度。Wang等[5]采用复乳化法用PEG-PLA制备了槲皮素-硅量子点纳米混悬剂，并考察了其对HepG2细胞的体外毒性实验，由于硅量子点具有产生荧光的特性，因此可以监控药物的转运过程。另外，Gao等[6]以普朗尼克F68/卵磷脂（3：1，w/w）为稳定剂，分别采用溶剂沉淀法和高压均质法制备槲皮素纳米混悬剂，平均粒径分别为251.56nm与192.47nm，冻干复溶稳定性好，在不同程度上解决了槲皮素水溶性差的难题。 2. 纳米粒 李厚丽等[7]采用高温乳化-低温固化制备了槲皮素固体脂质纳米粒，平均粒径为217.3nm，平均包封率为48.50%，实验结果表明与槲皮素原药粉相比，口服该剂型后可长时间黏附与小肠壁而不被排入大肠，可有效延长药物在小肠的滞留时间从而提高药物在肠道的吸收。 谭启等[8]采用溶剂注入法制备得到槲皮素磷脂-壳聚糖纳米粒，平均粒径为95.3nm，平均载药量和包封率为2.45%与48.47%。透皮实验结果表明将槲皮素制备获得磷脂-壳聚糖纳米粒后可促进药物的透皮吸收，从而有利于槲皮素抗炎抗氧化作用的充分发挥。 3. 脂质体
酶工程的发展
酶工程的发展 酶工程，从定义上来说，是酶制剂在工业上的大规模应用，主要由酶的生产、酶的分离纯化、酶的固定化和生物反应器四个部分组成。简而言之，酶工程就是将酶或者微生物细胞，动植物细胞，细胞器等在一定的生物反应装置中，利用酶所具有的生物催化功能，借助工程手段将相应的原料转化成有用物质并应用于社会生活的一门科学技术。它包括酶制剂的制备，酶的固定化，酶的修饰与改造及酶的反应器等方面内容。 酶工程的前景 酶因其反应的专一性，高效性和温和性的特点，已和生物工程，信息科学和材料科学构成了当今的三大前沿科学。而作为生物工程的重要组成部分，将在未来的发展中，在世界科技和经济发展中起着主导和支柱作用。而工业用酶日益广泛地应用于化学，医药，纺织，农业，日化，食品，能源，化妆品以及环保等行业。据报道，到2003年，欧洲工业用酶的市场增加至9亿美元，年增长率达百分之十；而2000年的中国，酶制剂总产量达272吨，同比增长8.8%，可谓发展迅速，前景十分广阔。 酶工程的发展 酶工程的发展，是一部科学的成长史。在二次世界大战后,酶工程发展成为新的工业领域—酶工程工业。酶工程的发展历史从那时算起, 至今已经三十多个年头了。六十年代以后, 由于固定化酶、固定化细胞及固定化活细胞的崛起, 使酶制剂的应用技术面貌一新。七十年代以后，伴随着第二代酶——固定化酶及其相关技术的产生，酶工程才算真正登上了历史舞台。固定化酶正日益成为工业生产的主力军，在化工医药、轻工食品、环境保护等领域发挥着巨大的作用。几十年来酶制剂的品种和应用不断扩大。不仅如此，还产生了威力更大的第三代酶，它是包括辅助因子再生系统在内的固定化多酶系统，它正在成为酶工程应用的主角。近年来, 国际上酶工程技术发展迅速, 硕果累累,主要有基因工程、蛋白质工程、
甘油生产工艺流程设计
海南大学 化学工程与工艺专业 化工工艺课程设计 说明书 题目年产5000 吨甘油生产工艺流程设 学 号： 姓名 ： 年级 ： 指导教 师： 完成日 期： 2012 年月日
目录 1. 总论?????????????????????????????6 1.1 概述????????????????????????????6 1.1.1 甘油的性质?????????????????????????6 1.1.2 产品用途??????????????????????????7 1.1.3 甘油在国民经济中的重要性??????????????????7 1.1.4 甘油的市场需求???????????????????????7 1.2 设计的目的和意义?????????????????????8 1.2.1 设计的目的?????????????????????????8 1.2.2 设计的意义?????????????????????????8 1.3 项目设计依据和原则????????????????????8 1.3.1 设计依据??????????????????????????8 1.3.2 设计原则??????????????????????????8 1.4 设计范围??????????????????????????9 1.5 甘油生产能力及产品质量标准????????????????9 1.5.1 生产能力??????????????????????????9 1.5.2 产品质量标准????????????????????????9 2. 生产方案选择??????????????????????10 2.1 生产方法??????????????????????????10 2.1.1 以天然油脂为原料的生产???????????????????10 2.1.2 合成甘油的生产???????????????????????11 2.1.3 发酵甘油的生产???????????????????????14 2.2 生产方案确定??????????????????????16 3. 生产工艺流程设计与说明????????????????17 3.1 生产工艺流程图???????????????????????17 3.2. 生产工艺流程说明??????????????????????19 4. 工艺计算??????????????????????????22 4.1 物料衡算??????????????????????????22 4.1.1 原辅物料的计算???????????????????????22 4.1.2 物料衡算汇总列表??????????????????????26 4.1.3 水、电、煤的用量计算????????????????????27 4.2 热量衡算??????????????????????????28
青蒿素的研究进展
青蒿素的研究现状 1 前言 青蒿素是一种倍半萜内脂类化合物［1］，分子式为C15H22O5，有抗疟、抗孕、抗纤维化、抗血吸虫、抗弓形虫、抗心律失常和抑制肿瘤细胞毒性等作用［2］。目前，青蒿素用于疟疾防治的价值已被人类认识和接受，世界卫生组织已把青蒿素的复方制剂列为国际上防治疟疾的首选药物。青蒿素因其在丙酮、醋酸乙酯、氯仿、苯及冰醋酸中易溶，在乙醇和甲醇、乙醚及石油醚中可溶解，传统提取方法一般采用有机溶剂法，后来又出现了超临界CO2萃取技术、超声提取技术、大孔吸附树脂提取技术、微波辅助萃取技术、快速溶剂萃取技术以及联用技术。 青蒿分布地域狭窄, 青蒿素含量低(0.01%~0.5%). 化学合成青蒿素产率不理想, 成本高. 随着全球疟疾发病率(3.8 亿人/年)和死亡率(4600 万人/年)逐年升高[3], 青蒿素类抗疟药需求量迅猛增长, 导致青蒿素原料药供不应求, 市场价格飙升[4]。近10 年来,为了从根本上解决青蒿素的供需矛盾, 国内外争相开展了青蒿素合成生物学及代谢工程研究, 一方面尝试在微生物体内重建青蒿素生物合成途径[5], 另一方面对青蒿中原有的青蒿素生物合成途径进行遗传改良[6]。我国在“九五”期间开展青蒿素的开发研究将具有可观的经济效益和社会效益。本文将对目前国际上青蒿素研究的现状从以下几个方面进行论述。
2青蒿素的发现及历史 青蒿入药, 最早见之于马王堆三号汉墓出土( 公元前168 年左右) 的帛书《五十二病方》,其后在《神农本草经》, 《大观本草》及《本草纲目》等均有收录。从历代本草及方书医籍的记载, 青蒿入药治疗疟疾是经过长期的临床实践经验所肯定的。在现代临床上用于对恶性疟疾、发热、血吸虫病、腔黏膜扁平苔藓、红斑狼疮、心律失常的治疗［7］，并且对类风湿性关节炎的免疫有显著疗效［8］。 1971 年以来, 中医研究院青蒿素研究小组通过整理有关防治疾病的古代文献和民间单验方, 结合实践经验, 发现中药青蒿乙醚提取的中性部分具有显著的抗疟作用。在此基础上, 于1972 年从青蒿中分离出活性物质——青蒿素,在青蒿素药理实验的基础上, 人们又进行了大量的药理和临床疗效研究。1973 年9 月, 青蒿素首次用于临床, 到目前为止, 已有十几种衍生物的抗疟效果比青蒿素活性高出多倍。自我国开展有关青蒿素的研究后, 世界各国相继开展此方面的重复性研究, 获得的结果显示了抗疟的特效性。