生产瓜尔豆胶时睛水合酶的催化机理

睛化合物一般属于高毒性化合物，然而一些微生物却能利用此类化合物作为它们生长所必需的碳源和氮源。一些学者对这些菌进行分离纯化及进一步的驯化培养，获得了多株产睛水合酶的高产菌株，能将睛类化合物水解为酞胺类或梭酸类化合物。目前，已知能产生睛水合酶的微生物有红球菌、诺卡氏菌、假诺卡氏菌、棒状杆菌、假单胞菌、产碱杆菌、短杆菌等，由此可见产睛水合酶菌的分布是相当广泛的C22。    

虽然产睛水合酶菌的种类不同，但所有菌产生的睛水合酶却有一共同点—酶的活性部位都鳌合有金属离子作为辅助因子。按所含的金属离子的不同，可将睛水合酶分为两类，即钻型睛水合酶和铁型腊水合酶。如含钻离子的有玫瑰红球菌Rhodococcus Rhodochropus J和嗜热假诺卡氏菌Pseudonocarda thermophila Jc M3095等，含铁离子的有棒状杆菌Coryne-bacterium pseudocli phterium ZBB-41和红球菌Rhodococcus sp. N-774等。丙烯睛水合反应的终产物为丙烯酸。    

随着丙烯酞胺需求量的不断增大，在睛水合酶产生菌方面的研究已成为一个热点，国内的许多学者在睛水合酶产生菌的分离选育、酶的形成条件和发酵优化等方面都做了大量的工作，并取得了可喜的成果。近年来，国外学者对睛水合酶的分子结构和性质进行了深人研究，从分子水平上揭示了睛水合酶的催化机理。这些性质的研究对提高酶的催化活性和稳定性有着重要的意义。    

睛水合酶中的钻离子起Lewis酸的作用，首先，钻离子与睛及周围的水分子结合，激活睛基中的三键，并在辅酶PQQ的共同作用下水合，一睛基靠近OH-(或者一个与金属离子形成共价键的水分子);然后，OH-(如图3-4a所示)或者水分子(像广义上的碱一样被活化，如图3-4b所示)攻击睛基中的碳负离子，形成一个亚酞胺(R-C(-OH) NH);最后，亚酸胺异构化生成酞胺。正是由于这种独特的催化机理，使得睛水合酶能有效地催化月青类化合物的水解。