醇脱氢酶的提取与纯化+文献综述(3)
还包括过氧环及磷酸酯的水解或形成等反应。
1.1.3 生物催化的主要方式
生物催化包括 2 种催化剂——酶和细胞或细胞器等有机体,细胞主要指微生物细
胞。本质上说,这 2 种催化剂都是通过酶来发挥作用,不同的是,在细胞中利用的是多
种酶及一些辅酶组成的酶系。与单纯的酶催化法相比,通过细胞的生物催化具有方便
快捷的特点,但是,细胞的生物催化法对反应条件要求更高,产物纯度不高,分离也比较困难[4]。
生物催化几乎能应用于所有化学反应，对于某些很难进行、甚至不能进行的化学
反应也能应用。生物催化的方式有添加前体发酵法，游离酶，体止细胞，固定化酶，
固定化细胞等，可以在水相、有机相和水－有机溶剂双相等溶剂系统中进行[5]。
用于生物转化的生物催化剂的物理状态可以是多种多样的。使用或多或少经过纯
化的分离的酶还是完整的微生物细胞，是以游离的形式还是固定化的形式使用，取决
于许多因素：反应的类型、是否需要循环利用辅因子以及生物转化必须实施的规模等。
全细胞生物催化剂是一个方便及稳定的酶源，这些酶通常是细胞在应答底物的存
在时合成的。一旦发现酶具有所要求的活性，现代分子生物学技术就可以为工业化过
程提供在异体上表达的具有高活性的新酶。使用全细胞生物催化剂在立体选择性合成
手性化合物的过程中具有许多游离酶所不能满足的优点，当前应用于昂贵的手性中间
体的全细胞生物转化方法极具竞争力。
1.2 醇脱氢酶研究概况
1.2.1 醇脱氢酶简介
醇脱氢酶(alcohol dehydrogenase，简称ADH)属氧化还原酶第一亚类，是以烟酰
胺腺嘌呤二核昔酸(NAD+，称辅酶I)、烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸(NADP+，称辅酶II)
或PQQ为辅酶，催化伯醇和醛之间的可逆反应的一种广泛专一性含锌金属酶，属于胞内酶[6]。
醇脱氢酶广泛分布于自然界中，在人和哺乳动物的肝脏、植物组织及微生物细胞
中均已发现，具有广泛的底物特异性。在哺乳动物体内，ADH 和乙醛脱氢酶(ALDH)构
成了乙醇脱氢酶系；植物 ADH 是其无氧呼吸的主要酶，乙醇发酵是根系厌氧胁迫时的
主要产能途径，ADH 则是关键酶之一，因此植物 ADH 的主要生理作用是通过巴斯德效
应文持较高的能荷来延长植株在缺氧条件下的存活时间，它对植物在缺氧条件下的应
激是非常重要的，另外其它方面，在番茄果实的成熟和软化以及植物芳香气的产生
过程中，ADH 都发挥了重要作用；微生物体内，ADH 是主要的短链醇代谢的关键酶，
可逆地催化氧化短链醇、芳香醇等为相应的羟基化合物，在不同的微生物中，其生理作用有所不同。
手性化合物由于其独特的光学活性，广泛应用于医药、食品、化工、农药等领域，
随着对不同光学异构体药物药理作用的研究进展和对外消旋药物申报和使用的种种
限制，手性药物成为近年来研究的热点和方向。带手性羟基的化合物在药物中间体合
成上有着广泛的应用，而醇脱氢酶能将前手性酮、酮酸或酮酯还原成手性醇或手性羟基酸[7]
。所以，利用微生物或其细胞内的醇脱氢酶催化前手性酮的还原已成为制备手性醇的重要方法。
1.2.2 醇脱氢酶催化氧化还原反应的机理
氧化还原酶催化氧化还原反应过程中，需辅酶NADH或NADPH参与。氢和两个电子
首先被转移到辅酶的烟酞胺基上，提供氢的化合物被氧化，辅酶的烟酞胺环的 4 位上
有两个非对映的氢，分别为pro-S氢和pro-R氢；然后辅酶烟酞胺基上的氢和电子再被