ZASTOWANIE LIAZ W PRODUKCJI OPTYCZNIE CZYNNYCH
ZWIAZKOW
Główne grupy enzymów
1. Oksydazy
2. Transferazy
3. Hydrolazy
4. Liazy
5. Izomerazy
6. Ligazy
Liazy działają na wiązanie C C, C N i C O. W reakcjach eliminacji katalizują
wiązanie podwójne lub odwrotnie ,katalizują addycje do wiązań podwójnych.
Reakcje eliminacji
REAKCJA LIAZA
DEKARBOKSYLACJA DEKARBOKSYLAZA
DEHYDRATACJA DEHYDRATAZA
ą �, -ELIMINACJA PLP-ZALEŻNE LIAZY
Reakcje addycji
REAKCJE LIAZY
HYDRATACJA HYDRATAZA
KONDENSACJA ACYLOINOWA TTP-ZALEŻNA
DEKARBOKYLAZA ą-KETO KW.
KONDESACJA ALDOLOWA ALDOLAZA
ZALETY:
" Nie wymagają ciągłego odtwarzania kofaktora
" Wykazują absolutną stereospecyficzność
" W teorii mogą osiągać 100% zysk katalizowanych reakcji
Product Substrate Lyase Origin of
biocatalyst
Lyase-catalysed fine- production by
chemical addition
1)L-Aspartate Fumarate Aspartase Escherichia coli
2)L-Phenylalanine trans-Cinnamic acid Phenylalanine Rhodotorula rubra
ammonia-lyase
Pyruvate, catechol,
3)L-DOPA Tyrosine-phenol Erwinia herbicola
NH4+
lyase
4)L-Malate Fumarate Fumarase Brewbacterium
flavum
5)D-�-Hydroxy isobutyric Isobutyric acid An enoyl-CoA Candida rugosa
acid hydratase
6)L-Carnitine ł-Butyrobetaine An enoyl-CoA Rhizobiaceae
hydratase
7)(R)-Phenylacetyl-carbinol Benzaldehyde, Pyruvate Saccharomyces sp.
acetaldehyde
decarboxylase
Prunus amygdalus
8)(R)-Cyanohydrins Aldehydes, HCN (R)-Oxynitrilase
(bitter almonds)
9)Acrylamide Acrylonitrile Nitrile hydratase Rhodococcus
rhodochrous
Lyase-catalysed fine- production by
chemical elimination
10)L-Alanine L-Aspartate L-Aspartate-p- Pseudomonas
decarboxylase dacunhae
11)L-Alanine + D-Aspartate D,L-Aspartate L-Aspartate-p- Pseudomonas
decarboxylase dacunhae
12)Urocanic acid L-Histidine L-Histidine Achromobacter
ammonia-fyase liquidum
Zalety reakcji katakizowanych enzymatycznie:
" Umiarkowane warunki prowadzenia reakcji: pH 5-8 Temp. 20-40�C
" Reakcje ragio- i stereospesyficzne
" Mniej produktów ubocznych
" Mniejszy wplyw na środowisko
Podzial reakcji katalizowanych przez liazy .
1. Addycja do podwojnego wiazania
2. Reakcje tworzenia wiązania podwójnego -C=C-
" Kondensacja acyloinowa
" Tworzenie hydroksykarbonitryli
" Kondesacja aldolowa
" Kondensacja typu Claisen a
" ą ,�-eliminacja
3.Dekarboksylacje
Stereospecyficznosc
KLASA SUBSTANCJA PRODUKT MAX. LIAZA
STARTOWA TEORETYCZNY KATALIZUJ
CA
ZYSK PROCES
I) roztwór Mieszanina Optycznie 50 Reakcja
optyczny racemiczna czynny eliminacji,
dekarboksylaza
II) pula Optycznie Optycznie 100 Dekarboksylazy,
związków czynny czynny reakcja �,ł-
chiralnych substrat wymiana
III) Substrat Optycznie 100 Addycja,
asymetryczna prochiralny czynny reakcja
synteza tworzenia C=C
dekardoksylazy
IV) Substrat Optycznie 100 Dekarboksylaza
deracemizacja racemiczny czynny acetooctowa,
liaza tyrozyno-
fenolowa
V) Produkt Optycznie 100 Nie opisana
stereoinwersja racemiczny czynny
WADA!
Enzym może być użyty do produkcji tyko jednego enancjomeru.
SPOSÓB!!
Lizy katalizują reakcje addycji w pozycji cis- lub trans- do wiązań podwójnych
co skutkuje otrzymywaniem różnych enancjomerów.
PRODUKCJA ZWI
ZKÓW NIECHHIRALNYCH
Zalety (w porównaniu z drogą chemiczną):
" mniej produktów ubocznych
" wysoki zysk
" nie wymagają stosowania drogich katalizatorów
" są bardziej ekonomiczne
RAGIOSPECYFICZNOŚĆ
" wykazują absolutną ragiospecyficzność w katalizowanych reakcjach
" katalizują reakcje addycji typu Markownikowa i anty-Markownikowa
" reakcje katalizowane w warunkach fizjologicznych nie powodują
tautomeryzacji acyloin
SPECYFICZNOŚĆ SUBSTRATOWA
" specyficzność substratowa uważana za wadę
" większość hydrataz i liaz amonowych mają wąską stereospecyficzność
" aldolaza, dekarboksylaza, oksynitrylaza mają szeroką sterospecyficzność
" stereospecyficzność poszczególnych liaz różni się w zależności od
pochodzenia
KOFAKTORY
" nie ma netto reakcji redukcji i utleniania (kofaktor nie wymaga
odtwarzania)
" liazy wymagają kofaktora do :
o wiązania substratu
o polaryzacji substratu
o przejściowego wiązania nukleofila
o stabilizacja intermediatów