生物转化2-苯乙醇辅因子NADH/NAD+的检测研究(2)
致谢 25
1前言
1.1国内外研究进展
2-苯乙醇是具有玫瑰香型的芳香醇，是一种普遍为人们所接受的香料，广泛应用于各个领域中，如在我国2-苯乙醇大量应用于日用化学和食品工业中。生产2-苯乙醇的方法有很多，最常见的2-苯乙醇生产途径有：1）化学法合成2-苯乙醇，化学法合成2-苯乙醇主要是以苯乙烯为原料合成2-苯乙醇，首先是将苯乙烯氧化为环氧苯乙烷，然后环氧苯乙烷在铂等催化剂催化下加氢生成2-苯乙醇。2）天然2-苯乙醇的来源，主要存在于花类和一些植物中，直接从植物的香精油中提取可得到2-苯乙醇。3）生物法合成2-苯乙醇，生物转化2-苯乙醇的前体L-苯丙氨酸和苯丙酮酸途径：在一些酵母细胞中，2-苯乙醇经过莽草酸途径形成分枝酸后，分枝酸在变位酶作用下，转变成预苯酸，经过脱水、脱羧后形成苯丙酮酸；苯丙酮酸脱羧产生苯乙醛，苯乙醛脱氢便生成2-苯乙醇。一般从植物中直接提取的方法价格昂贵，企业往往通过化学合成的方法得到，虽然价格低廉但其本身的性质使消费者避而远之。而通过酵母发酵生产的2-苯乙醇与天然提取的并无差别，并且发酵法产2-苯乙醇成本低廉，操作简单正渐渐的被企业和市场所接纳。为了提高2-苯乙醇的含量就要弄清酵母的代谢过程。其中酵母代谢过程中有2个关键的辅酶NADH/NAD+。
酵母发酵代谢网络中的2种重要的关键辅因子为还原型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NADH）和氧化型烟酰胺腺嘌呤二核苷酸（NAD+）。其中N指的是烟酰胺，A指的是腺嘌呤，D是指的是double。NAD+是氧化态而NADH则是它的还原态。生命现象的各种生命活动和细胞的更新，整个生命结构的文持和平衡都需能量才能顺利地进行，而NADH/NAD+则是细胞能量代谢所必需的辅酶，它是一种转递电子的辅酶。NAD+的基本生理功能是文持细胞的生长、分化和能量的代谢；NAD+通常出现在细胞很多新陈代谢反应中。它可以被还原，最多携带两个电子；NAD+同时也是脱氢酶的辅酶，它在糖酵解、糖异生、三羧酸循环和呼吸链中发挥着不可替代的作用。NAD+的分解曾经被认为是一种非特异的过程，而现在认识到NAD+的分解与细胞内外控制细胞基因表达的信号、Ca2+ 的活化、细胞的凋亡密切相关。而NADH则在生物体内的糖酵解、柠檬酸循环和光合作用等过程中，在细胞内起着电子传递的重要作用。NADH不仅是一种重要的生化试剂，同时也能作为一种生化药物发挥细胞保护作用，研究发现细胞NADH荧光水平持续下降则能反映细胞代谢的衰竭同时也预示细胞死亡发生。NADH用于糖酵解和细胞呼吸作用中的柠檬酸循环。在酵母细胞内 NAD+和NADH二者可以相互转化，同化或异化的过程都会导致NAD+被还原为NADH。为文持细胞内的氧化还原平衡，NADH需要被重新氧化。酵母细胞内的 NADH/NAD+的水平在一定程度上能够决定细胞内的代谢流分布，酵母细胞内的NADH/NAD+水平与细胞所处环境的氧化还原状态息息相关。酵母细胞内NADH/NAD+比例不仅调节着氧化还原的平衡，而且是细胞代谢活性的指标，在代谢过程及控制上有着极为重要的作用。NAD+是糖酵解和TCA循环的主要氢受体，生成的NADH经呼吸电子链传递把电子交给氧，同时NADH再生为NAD+。NAD+主要通过糖酵解-三羧酸循环（EMP-TCA）还原生成NADH，后者通过呼吸电子 传递链氧化再生为NAD+。所以对酵母内NADH/NAD+的研究对酵母代谢有极其重要的意义。
1.2酵母细胞内辅因子NAD+、NADH代谢机制
NADH/NAD+参与的多酶氧化还原体系是生物体细胞呼吸链电子传递过程的主要生物氧化体系，糖、脂、蛋白质的三大代谢物质分解中的氧化反应绝大部分也都是通过这一体系完成的。如图1-1所示，在细胞内NAD+和NADH二者互为依存，互为消长，葡萄糖在被逐级氧化的同时将NAD+还原为以NADH形式存在的还原当量，另外一些代谢途径则将NADH再生为NAD+以保持氧化还原的平衡。其典型的反应关系是：