3。4。4 小结 35

结  论 36

致  谢 37

参考文献 38

第一章 绪论

1。1 酶与生物催化

酶（Enzyme）是指具有生物催化功能的高分子物质。大多是蛋白质，少数是RNA。蛋白酶大多含有三级结构，少数含有四级结构，存在于每个生物个体中，并在生物个体中指挥着所有的生理生化反应，保证每个个体的正常运动，例如微生物的发酵，人体体内的三羧酸循环等。随着生物技术的发展，酶的种类已经超过了3700种[1]。在细胞的整个生长过程中，酶的三种特性：专一性、高效性和温和性均起到了相当大的作用。酶催化反应与化学、物理催化相比，酶催化可改变酶的活性，而且能够加快反应速率，提高催化效率[2]。论文网

研究发现，通过很多方式可改变酶对活化能的需求，主要是降低其对活化能的需要。使得反应底物的动能高于酶所需的活化能，大大地提高反应速率。酶在整个反应中并不与底物发生化学反应，仅仅是物理碰撞，因此整个催化反应中酶基本没有损耗，同时反应平衡也不会受到任何影响。酶催化可分为正向催化和负向催化两种[3]。近些年来，酶催化的研究受到越来越多的青睐与关注，特别是应用于生物合成领域[4]。

1。1。1 生物催化与转化

生物催化与转化（Biotransformation and Biocatalysis）是指通过生物组织、细胞等体系作为催化剂得以实现物质之间的转化，所以生物催化可替代传统合成方法，并有利于可持续发展这一社会需求。生物转化与催化作为制备功能多样、结构复杂、高附加值、含量多的精细生物品的高效途径，它被视为生物制造中最有前景、开发度最高的创新技术之一[5]。其中，酶学经过了长久的发展与改进，逐步发展成为了十分完善的酶催化体系。许多研究机构将这一方法与生物合成和物质优化过程当中，例如利用脂肪酶催化合成维生素C的反应，得到纯化的、改进的、有更多功能的水溶性维生素[6]。

酶促反应是以水作为介质的，但是以往实验中水相与有机相的不相溶而发生分层；所以酶触及不到有机相中的底物，且会导致酶构象发生变化，从而活性变化。因此，用非水物质作为反应介质这一思想逐渐产生，包括无介质酶催化反应、离子液体中酶催化反应等[7]，这些反应体系大大地促进了生物合成中酶催化的发展。酶脱离了水环境后极其的不稳定，并十分容易失活。鉴于在实验室里酶不易存活，因此在条件更加苛刻的生产车间里就更难以长时间存活，所以对大规模生产效率产生影响，甚至得不到预期的效果。近年来，酶催化反应对环境的保护性、易于回收性和高催化性，使其在诸多反应方法中首当其冲，随着科学技术的发展与不断创新，酶催化具有极大的研究价值。因此，怎样更高效地合成所需的酶，成为了酶催化的首要问题。 

1。1。2 生物催化剂

（1）游离酶

目前，游离酶的利用率最高，酶促反应包括水解、脱水缩合和聚合反应等[8]。此外，还有酯化、脱氨基反应和开闭环聚合反应等[8]。与普通化学合成相比，这些反应在游离酶的催化下反应温和，而且酶与底物具有良好的亲和力，比如在催化合成一些有特殊功能的大分子时，拥有相当大的优越性。在徐虹[1]等人对天冬氨酸的研究中（反应过程见图1。1），利用游离酶，将富马酸转氨可高效合成天冬氨酸。文献综述

图1。1 富马酸转氨生成天冬氨酸