B.丙酮酸合成工艺研究进展
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生物化学(本科)第六章脂代谢随堂练习与参考答案第一节脂类在体内的分布与功能第二节脂类的消化与吸收第三节甘油三酯代谢第四节磷脂的代谢第五节胆固醇代谢第六节血浆脂蛋白代谢1. (单选题)脂肪在体内的主要生理功能是A. 细胞膜结构的骨架B. 参与细胞间信号转导C. 储能和氧化供能D. 降低细胞膜的流动性E. 转变为前列腺素、血栓素及白三烯参考答案:C2. (单选题)脂肪酸在血中与下列哪种物质结合运输?A.载脂蛋白B.清蛋白C.球蛋白D.脂蛋白E.磷脂参考答案:B3. (单选题)关于载脂蛋白(Apo)的功能,在下列叙述中不正确的是:A.与脂类结合,在血浆中转运脂类B.Apo AⅠ能激活LCATC.Apo B能识别细胞膜上的LDL受体D.Apo CⅠ能激活脂蛋白脂肪酶E.Apo CⅡ能激活LPL参考答案:D4. (单选题)12个碳以上的长链脂肪酰辅酶A进入线粒体基质的主要影响因素是A.脂酰CoA合成酶活性B.脂酰CoA脱氢酶活性C.ATP含量B.肉毒碱脂酰转移酶Ⅰ活性E.β-酮脂酰CoA硫解酶活性参考答案:B5. (单选题)脂肪动员的关键酶是:A.组织细胞中的甘油三酯酶B.组织细胞中的甘油二酯脂肪酶C.组织细胞中的甘油一酯脂肪酶D.组织细胞中的激素敏感性脂肪酶E.脂蛋白脂肪酶参考答案:D6. (单选题)以下关于脂酸β-氧化的描述错误的是A.β-氧化的产生部位是线粒体中B.β-氧化中脱下的氢传递给NADPH+H+C.β-氧化的原料是脂酰CoAD.β-氧化的产物是乙酰CoAE.β-氧化中脱下的氢可经氧化磷酸化生成ATP参考答案:B7. (单选题)维生素PP缺乏, 可影响脂酸β-氧化过程中A.β-酮脂酰CoA的硫解B.L(+)-β-羟脂酰CoA的生成C.Δ2-反-烯脂酰CoA的生成D.β-酮脂酰CoA的生成E.FADH2的生成参考答案:D8. (单选题)线粒体内脂酰CoA的β-氧化的反应顺序为A.加氢、加水、再加氢、硫解B.加氢、脱水、再加氢、硫解C.脱氢、硫解、再脱氢、脱水D.脱氢、加水、硫解、再加水E.脱氢、加水、再脱氢、硫解参考答案:E9. (单选题)合成酮体的乙酰CoA来源于以下哪些代谢途径A.脂酸β-氧化所生成的乙酰CoAB.来源于甘油的乙酰CoAC.葡萄糖分解代谢所生成的乙酰CoAD.由丙氨酸转变而来的乙酰CoAE.由甘氨酸转变而来的乙酰CoA参考答案:A10. (单选题)血酮体浓度升高见于以下哪一种情况A.高脂饮食B.高蛋白饮食C.高糖饮食D.胰岛素分泌过多E.饥饿参考答案:E11. (单选题)关于酮体的描述以下哪一项是不正确的A.除丙酮外均是酸性物质B.酮体在线粒体内合成C.肝外组织可氧化利用酮体D.酮体只是乙酰乙酸E.肝内生成酮体参考答案:D12. (单选题)关于酮体的叙述,哪项是正确的?A.酮体是肝内脂肪酸大量分解产生的异常中间产物,可造成酮症酸中毒B.各组织细胞均可利用乙酰CoA合成酮体,但以肝内合成为主C.酮体只能在肝内生成,肝外氧化D.合成酮体的关键酶是HMG CoA还原酶E.酮体氧化的关键是乙酰乙酸转硫酶参考答案:C13. (单选题)酮体生成过多主要见于:A.摄入脂肪过多B.肝内脂肪代谢紊乱C.脂肪运转障碍D.肝功低下E.糖供给不足或利用障碍参考答案:E14. (单选题)以下哪一种代谢物可直接转变为乙酰乙酸A.β-羟脂酰CoAB.乙酰乙酰CoAC.HMGCoAD.甲羟戊酸E.β-羟丁酰CoA参考答案:C15. (单选题)关于脂酸生物合成的描述正确的是A.不需乙酰CoAB.中间产物是丙二酸单酰CoAC.主要在线粒体内进行D.需要NADH + H+E.其限速酶为乙酰CoA脱羧酶参考答案:B16. (单选题)下列物质中与脂肪酸β-氧化无关的辅酶是:A.CoASHB.FADC.NAD+D.NADP+E.ATP参考答案:D17. (单选题)在下列物质中,哪种是脂肪酸合成的原料?A. 甘油B.丙酮酸C.草酰乙酸D.酮体E.乙酰CoA参考答案:E18. (单选题)就脂肪酸分解代谢而言,下列哪一种叙述是错误的?A. 生成乙酰辅酶AB.存在于胞浆C.β-氧化活性形式是RCH2CH2CH2COSCoAD.有一种中间产物是RCH2CHOHCH2COSCoAE.反应进行时有NAD+转变为NADH+H+参考答案:B19. (单选题)下列化合物中,哪种不参与乙酰CoA合成脂肪酸的反应过程?A.丙酮酸B.HOOCCH2COSCoAC.CO2D.NADPH+H+E.ATP参考答案:A20. (单选题)脂肪酸彻底氧化的产物是:A.乙酰CoAB.脂酰CoAC.丙酰CoAD.乙酰CoA及FADH2、NADH+H+E.H2O、CO2及释出的能量参考答案:E21. (单选题)关于脂肪酸合成的叙述,不正确的是:A.在胞液中进行B.基本原料是乙酰CoA和NADPH+H+C.关键酶是乙酰CoA羧化酶D.脂肪酸合成酶为多酶复合体或多功能酶E.脂肪酸合成过程中碳链延长需乙酰CoA提供乙酰基参考答案:E22. (单选题)脂肪酸活化后,在线粒体内进行的反应不需下列哪种物质的参与?A. 脂酰CoA脱氢酶B.β-羟脂酰CoA脱氢酶C.烯脂酰CoA水化酶D.硫激酶E.硫酯解酶参考答案:D23. (单选题)下列关于肉碱功能之叙述。
2022年武汉轻工大学生物技术专业《微生物学》期末试卷B(有答案)一、填空题1、细菌糖被的功能为:① ______、② ______、③ ______和④ ______ 等。
2、马铃薯纺锤形块茎病的病原体是______;苜蓿暂时性条斑病的病原体是______;疯牛病的病原体是______;SARS的病原体是______,艾滋病的病原体是______,禽流感的病原体是______。
3、乙醛酸循环中的两个关键酶是______英文缩写是______和______英文缩写是______,它们可使______和______等化合物源源不断地合成______,以保证微生物正常合成的需要。
4、碳源对微生物的功能是______和______,微生物可用的碳源物质主要有______、______、______、______、______和______等。
5、真菌菌丝具有的功能是______和______。
6、微生物学的发展简史可分为______、______、______,现处于______。
7、微生物的细胞分裂有两种模式:______和______。
8、有机污染物生物降解过程中经历的主要反应包括______,______, ______和______。
9、在进行转化时,受体细胞必须处于______,此时细菌细胞一般处于生长曲线上的______。
10、常用的特异性免疫治疗剂有______、______、______和______等。
二、判断题11、在G-细菌细胞壁的肽聚糖层上,含有一种跨膜蛋白,称为孔蛋白。
()12、培养基配好后,在室温下放置半天后再灭菌是不会有不良影响的。
()13、在化能自养细菌中,呼吸链的递氢作用是不可逆的。
()14、真病毒是一大类只含有核酸和蛋白质两种成分的病毒。
()15、青霉菌根据分生孢子梗的排列可分为两类,即一轮青霉和多轮青霉。
()16、API细菌数值鉴定系统对细菌的鉴定带来极大的方便,在它可鉴定的700余种细菌中,只要购买一张统一的鉴定卡,就可对其中某一细菌进行鉴定。
2022年天津大学生物科学专业《微生物学》期末试卷B(有答案)一、填空题1、细菌糖被的功能为:① ______、② ______、③ ______和④ ______ 等。
2、朊病毒与真病毒有巨大差别,例如______、______、______、和______等。
3、一个葡萄糖分子在有氧条件下,经过不同的代谢途径最终会产生不同数量的ATP,例如经EMP途径可净产______个ATP,经HMP途径产______个ATP,经ED途径产______个ATP,而经EMP+TCA途径则可产______个ATP。
4、根据______,微生物可分为自养型和异养型。
5、真菌的特点有:①______;② ______;③ ______;④ ______;⑤ ______和⑥ ______等。
6、我国古代劳动人民在微生物应用方面的主要贡献是发明用______独特工艺加工______原料以生产______。
7、有的葡萄酒酿制,其发酵的微生物就是从其原料______而来,葡萄果皮上的微生物来自于葡萄园的______。
8、______是微生物的“天然培养基”,也是它们的“大本营”,对人类来说,则是最丰富的菌种资源库。
9、根据感受态建立方式,可以分为______转化和______转化,前者感受态的出现是细胞一定生长阶段的生理特性;后者则是通过人为诱导的方法,使细胞具有摄取DNA的能力,或人为地将DNA导入细胞内。
10、巨噬细胞在非特异性和特异性免疫中主要有以下四个作用: ______,______,______和______。
二、判断题11、由于细胞壁与革兰氏染色反应密切相关,故凡是缺壁细菌,包括支原体、L-型细菌、原生质体和球状体在内,都只能染成革兰氏阴性的颜色。
()12、用涂抹法测微生物活菌数时,每个平皿中的菌液加入量是0.1ml。
()13、按米切尔的化学渗透学说来看,一切生物都可利用的通用能源就是ATP一种形式。
()14、真病毒是一大类只含有核酸和蛋白质两种成分的病毒。
智慧树知到《生物化学》章节测试答案绪论1、生物化学是运用化学的原理及方法研究生命活动规律的学科。
A:对B:错答案: 对2、化学是在分子和原子层次上研究物质的组成、性质、结构与变化规律。
A:对B:错答案: 对3、生物的基本分子有生物大分子、有机小分子和无机分子等。
A:对B:错答案: 对4、无机分子中最重要的是(),它是生物细胞中占比最大的分子。
A:水分子B:无机盐C:激素答案: 水分子5、分解代谢是指生物大分子分解为生物小分子的过程,也称异化作用。
A:对B:错第一章1、下列氨基酸中,()是天然氨基酸。
A:鸟氨酸B:瓜氨酸C:脯氨酸D:胱氨酸答案: 脯氨酸2、下列关于蛋白质的a-螺旋的叙述,正确的()A:属于蛋白质的三级结构B:多为右手螺旋,3.6个氨基酸残基升高一圈C:二硫键起稳定作用D:离子键起稳定作用答案: 多为右手螺旋,3.6个氨基酸残基升高一圈3、下列哪种说法对蛋白质结构的描述是错误的?A:都有一级结构B:都有二级结构C:都有三级结构D:都有四级结构答案: 都有四级结构4、蛋白质变性的本质是()。
A:构象变化C:辅基脱离D:磷酸化答案: 构象变化,肽键断裂5、下列氨基酸中哪一种是非必需氨基酸?A:亮氨酸B:酪氨酸C:赖氨酸D:蛋氨酸答案: 酪氨酸6、氨基酸不具有的化学反应是()A:肼反应B:异硫氰酸苯酯反应C:茚三酮反应D:双缩脲反应答案: 双缩脲反应7、只有在pH很高或很低的环境中,氨基酸才主要以非离子化形式存在。
A:对B:错答案: 错8、所有氨基酸都具有旋光性。
A:对B:错答案: 错9、蛋白质的二级结构最基本的有两种类型,它们是α-螺旋结构和β-折叠结构。
A:对B:错答案: 对10、当氨基酸溶液的pH = pI时,氨基酸以两性离子形式存在,当pH > pI时,氨基酸以正离子形式存在。
A:对B:错答案: 错11、在水溶液中,蛋白质溶解度最小时的pH值通常就是它的等电点。
A:对B:错答案: 对12、某蛋白质在pH5.8时向阳极移动,则其等电点小于5.8。
2022年安徽农业大学食品科学与工程专业《微生物学》期末试卷B(有答案)一、填空题1、肽聚糖单体是由______和______以______糖苷键结合的______,以及______和______3种成分组成的,其中的糖苷键可被______水解。
2、烈性噬菌体生活史可分五个阶段,即______、______、______、______和______。
3、微生物有两种同化CO2的方式:______和______。
自养微生物固定CO2的途径主要有3条:卡尔文循环途径,可分为______、______和 ______3个阶段;还原性三羧酸途径,通过逆向的三羧酸循环途径进行,多数酶与正向三羧酸循环途径相同,只有依赖于ATP的______是个例外;乙酰辅酶A途径,存在于甲烷产生菌、硫酸还原菌和在发酵过程中将CO2转变乙酸的细菌中,非循环式CO2固定的产物是______和______。
4、微生物的营养类型可分为______、______、______和______。
5、叶绿体的构造由______、______和______三部分组成。
6、采用筛选抗生素相类似的程序,筛选非抗生素的生理活性物质,发展非常迅速,______、______、______、抗氧化剂和植物生长调节剂等,从微生物中纷纷筛选到,正逐渐形成了一个新的研究领域——微生物药物学。
7、1971年,McCord和Fridovich提出了一个关于厌氧菌氧毒害机制的______学说。
其根据是厌氧菌缺乏______酶,一般也缺乏______酶,因此易受______等的毒害。
8、一般来说,在土壤中,各种微生物含量按递减顺序排列如下:______、______、______、______、______和______。
9、线粒体的核糖体在大小上类似于原核生物的核糖体,线粒体与细菌之间的近缘关系,支持真核的细胞器(线粒体、叶绿体)是由______演化出来的假设。
生物化学复习题(课程代码252419)一判断题1、同种生物体不同组织中的DNA,其碱基组成也不同。
2、胰岛素分子中含有两条多肽链,所以每个胰岛素分子是由两个亚基构成。
3、功能蛋白质分子中,只要个别氨基酸残基发生改变都会引起生物功能的丧失。
4、实验证实,无论溶液状态还是固体状态下的氨基酸均以离子形式存在。
5、糖异生途径是由相同的一批酶催化的糖酵解途径的逆转。
6、蛋白质的亚基(或称为亚单位)和肽是同义词。
7、细胞色素C和肌红蛋白都是含有血红素辅基的蛋白质,它们必定具有相似的三级结构。
8、最适温度是酶特征的物理常数,它与作用时间长短有关。
9、测定酶活力时,底物的浓度不必大于酶的浓度。
10、端粒酶是一种反转录酶。
11、原核细胞新生肽链N端第一个残基为fMet,真核细胞新生肽链N端为Met。
12、DNA复制与转录的共同点在于都是以双链DNA为模板,以半保留方式进行,最后形成链状产物。
13、在非竟争性抑制剂存在下,加入足够量的底物,酶促反应能够达到正常的V max。
14、蛋白质的变性是其立体结构的破坏,因此常涉及肽键的断裂。
15、磷酸肌酸是高能磷酸化合物的贮存形式,可随时转化为ATP供机体利用。
16、在高等植物体内蔗糖酶即可催化蔗糖的合成,又催化蔗糖的分解。
17、三羧酸循环提供大量能量是因为经底物水平磷酸化直接生成ATP。
18、多核苷酸链内共价键的断裂叫变性。
19、脂肪酸的从头合成需要柠檬酸裂解提供乙酰-CoA。
20、限制性内切酶切割的片段都具有粘性末端。
21、胰蛋白酶专一性水解芳香族氨基酸的羧基形成的肽键。
22、辅酶与酶蛋白的结合不紧密,可以用透析的方法除去。
23、一个酶作用于多种底物时,其最适底物的Km值应该是最小。
24、生物体内氨基酸脱氨的主要方式是联合脱氨基作用。
25、动物脂肪酸合成所需的NADPH+ H+主要来自磷酸戊糖途径,其次为苹果酸酶催化苹果酸氧化脱羧提供。
26、真核细胞mRNA的一级结构中,3’端具有帽子结构,5’端有一段多聚腺苷酸结构。
工业化发酵法生产丙酮酸发酵科技通讯第38卷丙酮酸是一种重要的小分子有机酸,它既具有羧酸和酮的性质,又具有α-酮酸的性质。
丙酮酸是最简单的α-酮酸,属于羰基酸,也是生物体内产生的三碳酮酸,它是糖酵解途径的最终产物,在细胞质中还原成乳酸供能,或进入线粒体内氧化生成乙酰辅酶A,进入三羧酸循环被氧化成二氧化碳和水,完成葡萄糖的有氧氧化供能过程。
因此,丙酮酸是糖代谢中具有关键作用的中间产物。
丙酮酸可通过乙酰辅酶A和三羧酸循环实现体内糖、脂肪和氨基酸间的互相转化,因此,丙酮酸在三大营养物质的代谢联系中起着重要的枢纽作用。
世界上许多专家学者经过几十年的研究发现:丙酮酸盐具有加速脂肪消耗、减轻体重、增强人体耐力、提高竞技力、吞噬自由基和抑制自由基生成的显著效果,使其最初是在运动领域中脱颖而出,随后又风靡全社会成为一种新型膳食补充剂,并作为一种全新的减肥保健新概念,在美国一上市便被评为A级膳食补充剂,荣获1997年度美国医药发明奖,1998年成为全美减肥产品销量冠军。
以丙酮酸钙为主的减肥品迅速风靡全球。
丙酮酸盐的开发应用已成为国内外研究的热点,新的用途不断被开发,发展前景十分广阔[1]。
目前生产丙酮酸的方法主要有化学法、酶转化法和生物发酵法。
自1977年日本研究所率先实现由酒石酸为原料化学合成法生产丙酮酸的工业化,丙酮酸工业化生产的历史已有30余年[2]。
直至20世纪90年代,工业上还一直沿用化学法生产丙酮酸,产率可达到50%~55%,该法工艺简便易行,是国内生产丙酮酸的主要方法,但是化学方法生产的丙酮酸对环境污染比较严重,设备损耗大,且丙酮酸产品是消旋体[3]、底物转化率低、生产成本高,缺乏市场竞争力。
酶转化法虽然具有很大的优越性,但是在工业化方面有较大的困难,迄今还未见工业化生产成功的报道。
发酵法生产丙酮酸的研究起始于20世纪50年代。
日本学者经过近四十多年的研究选育出了丙酮酸的高产菌株,并于1989年实现了工业化发酵生产,其发酵产酸水平最高达67.8g/ L,转化率0.494g/g[4]。
丙酮酸产业调研报告1 概述1.1 丙酮酸简介COCOOH,分子量:88.06,原称丙酮酸(pyruvic acid),分子式CH3焦性葡萄酸,别名2-氧代丙酸,乙酰甲酸,无色至淡黄色液体,呈醋酸香气和愉快酸味,熔点 13.6 ℃,沸点 165 ℃并分解。
能与水、醇混溶。
丙酮酸是参于整个生物体基本代谢的中间产物之一,在生物体的代谢过程中位于无氧分解和有氧分解的交界点上,是极为重要的中间产物。
此外,从丙酮酸可直接生成丙氨酸,因为它可以与氨基转移反应相结合,故在氮代谢方面也起着重要的作用。
另外,它和CoA反应能形成乙酰CoA,与脂肪酸的代谢也有重要的关系。
1.2 丙酮酸的应用丙酮酸是一种用途非常广泛的有机酸,是生产色氨酸、苯丙氨酸、蛋白糖和维生素B的主要原料,是很多药物如L-多巴(多巴用来治疗帕金森综合症)等的原料,是乙烯聚合物的起始剂,是制备谷物保护剂的原料,是多种化工、医药产品的主要原料,属于基本有机化工类产品。
2 丙酮酸的生产工艺方法丙酮酸的生产方法主要有化学催化合成法、微生物发酵法和生物催化法。
化学催化合成法是目前国内丙酮酸生产的主流生产工艺;微生物发酵法以天富生化为代表;生物催化法目前还没有工业化应用。
2.1 化学催化合成法丙酮酸的化学催化合成路线很多,这里仅就具有代表性的方法作简要介绍。
2.1.1 酒石酸法酒石酸与焦硫酸钾混合加热,酒石酸发生脱水脱羧作用生成丙酮酸。
由酒石酸与焦硫酸钾反应而得。
先将酒石酸和焦硫酸钾充分拌匀后,投入搪玻璃反应锅中,用油浴加热至180℃左右,固体开始熔融,并有大量泡沫上升,开动搅拌器,打散泡沫,防止溢出,再升温至220℃,即有丙酮酸蒸出,油温保持在245℃,待丙酮酸蒸完为止。
其反应式如下: CHOHCOOH 焦硫酸钾∣ ──────→ CH 3COCOOH CHOHCOOH该法是制备丙酮酸的传统方法,目前我国大部分厂家均采用此法生产,但该法污染较重,生产成本较高。
丙酮酸的应用及合成研究进展吴晓燕(食品系生化101班14号)摘要:丙酮酸是一种重要的有机酸,广泛应用于制药、日化、农用化学品和食品等工业中。
本文从化学合成法,酶转化法,微生物发酵法介绍了丙酮酸合成现状及其研究进展,并对丙酮酸的发展前景进行了展望。
关键词:丙酮酸应用合成丙酮酸(Pyruvate),分子式CH3COCOOH,分子量88.06,原称焦性葡萄酸,是体内产生的三碳酮酸, 它是糖酵解途径的最终产物, 在细胞浆中还原成乳酸供能, 或进入线粒体内氧化生成乙酰CoA, 进入三羧酸循环, 被氧化成二氧化碳和水, 完成葡萄糖的有氧氧化供能过程。
丙酮酸又称2- 氧代丙酸、α- 酮基丙酸或乙酰基甲酸,为无色至淡黄色液体,呈醋酸香气和酸味,是最重要的α- 氧代羧酸之一。
1、丙酮酸的应用丙酮酸不仅在生物能量代谢中具有十分重要的作用,而且是多种重要化合物的前体,因此,丙酮酸作为一种重要的精细化工中间体,广泛应用于医药、农药、食品等领域,尤其是作为医药中间体,具有良好的发展前景,其用途如表1 所示[1]。
表1 丙酮酸( 盐) 及其衍生物的主要用途用途示例制药工业用于酶法合成L2色氨酸、L2酪氨酸、L2多巴,合成L2胱氨酸、L2亮氨酸、VB6 、VB12 ;合成血管紧张肽Ⅱ抗药、系列酶蛋白抑制剂、镇静剂、辛可芬、异烟肼丙酮酸钙、22苯基喹啉242羧酸、恩波吡维胺、磷酸烯醇丙酮酸、42甲唑甲酸、噻咪等。
丙酮酸钙可用作减肥保健药品。
合成治疗高血压的药物,蛋白酶抑制剂,杭病毒剂,镇静剂等。
日化工业丙酮酸乙酯可抑制表皮中的酪氨酸酶的形成,美白肌肤;可用作化妆品的防腐剂和抗氧化剂;用作空气清新剂农用化学品是合成乙烯系聚合物、氢化阿托酸、谷物保护剂、成熟剂等多种农药的起始原料,作为杀菌剂,除草剂。
]食品、饲料工业 GB276021996 规定为酸味添加剂;作为添加剂具有防腐保鲜功能细胞培养与乳酸组成抗氧化剂,降低对细胞的伤害,是动物细胞培养的重要底物生化试剂用于伯醇及仲醇的检定;转氨酶的测定;是脂肪族胺的显色剂传感器与电子材料与乳酸、锂构成人工胰脏,作为体外传感器测定葡萄糖的含量;丙酮酸酯类产品作为特种溶剂用于电子材料方面养殖业[2] 丙酮酸对改善心功能、增强机体抗氧化功能、调节反刍动物的瘤胃发酵类型以及提高采食量等方面都有积极地作用,对奶牛酮病有一定的预防和治疗效果2、丙酮酸的合成方法[3]丙酮酸合成方法有化学合成法,酶转化法和微生物发酵法。
丙酮酸(酯)的合成方法评述姜胜斌,喻宗沅,袁 华(湖北省化学研究所,湖北武汉430074) 摘 要:介绍了制备丙酮酸(酯)的几种方法,并对其优缺点进行了评述。
关键词:丙酮酸;丙酮酸盐;氧化;催化剂中图分类号:TQ225162 文献标识码:A 文章编号:1004-0404(1999)05-0001-031 前言丙酮酸是一种十分重要的有机化工中间体,在农药方面可作杀菌剂、除草剂;在医药方面可作镇静剂[1]、抗病毒剂以及用于合成治疗高血压的药物[2],在化妆品方面可作增白剂[3]、抗氧剂[4],丙酮酸乙酯还可用作食品添加剂,此外,将丙酮酸乙酯作为一种高效的活性成分加入到空气清新剂中,可有效地清除空气中的氨及甲硫醇[5],在生化研究中,丙酮酸可用作检定伯醇和仲醇的试剂,检定脂肪胺的显色剂,并可用来测定转氨酶。
丙酮酸是糖类代谢和酶化的碳水化合物降解的中间产物,通过羰基酶的作用丙酮酸转化为乙醛和二氧化碳,肌肉中的丙酮酸(由糖原衍生而来),在运动时还原为乳酸而在休息时又重新氧化,并部分重新转化为糖原。
肝脏能够将丙酮酸转化为丙氨酸[6]。
近年来丙酮酸盐作为营养剂被广泛使用而使得需求剧增。
自1881年E rlenm eyer首次提出由酒石酸二酯脱水、脱羰合成丙酮酸酯的方法以来,又有多种合成方法问世,现按原料路线将除发酵法以外的几种主要的合成方法概述如下。
2 合成工艺211 酒石酸(盐)法21111 酒石酸法[7]将酒石酸与焦硫酸钾或硫酸氢钾充分拌匀后,投入搪玻璃反应锅里,用油浴加热至180℃左右,固体开始熔融,并有大量气泡上升,开动搅拌器,打散泡沫,防止溢出,再升温至220℃,即有丙酮酸蒸出,再将馏出物减压蒸馏,收集75~80℃ 3825Pa馏分,即得到产品丙酮酸,产率可达到50%~55%。
这是常规的较为传统的生产方法,其反应式为:CHOHCOOHCHOHCOOH 焦硫酸钾或硫酸氢钾CH3C COOH 目前,我国的主要生产厂家均采用此法,它的最大缺点是成本过高,产品售价达到15万元 t。
丙酮酸生产工艺丙酮酸是一种重要的有机化合物,广泛应用于化工、医药、食品等领域。
下面将介绍丙酮酸的生产工艺。
一、丙酮酸的生产方法丙酮酸的主要生产方法有氧化法、醋酸酯化法和乙炔法。
1. 氧化法:这是目前丙酮酸的主要生产方法之一。
该方法利用丙酮作为原料,经过氧化反应得到丙酮酸。
具体的反应过程如下:丙酮 + 氧气 -> 丙酮酸氧化法具有反应速度快、反应条件温和等优点,且对环境友好,被广泛应用于工业生产中。
2. 醋酸酯化法:该方法是利用醋酸与乙醇进行酯化反应,生成乙酸乙酯,然后在适当的条件下进行酸解反应,得到丙酮酸。
具体的反应过程如下:醋酸 + 乙醇 -> 乙酸乙酯乙酸乙酯 + 酸 -> 丙酮酸醋酸酯化法具有原料易得、反应条件温和等优点,但是反应过程较为复杂,产率相对较低。
3. 乙炔法:该方法是利用乙炔与二氧化碳进行反应,生成乙酸乙炔酯,然后经过水解反应得到丙酮酸。
具体的反应过程如下:乙炔 + 二氧化碳 -> 乙酸乙炔酯乙酸乙炔酯 + 水 -> 丙酮酸乙炔法具有反应简单、原料易得等优点,但是乙炔的生产和储存具有一定的危险性,使用时需要注意安全。
二、丙酮酸的工业生产过程以氧化法为例,介绍丙酮酸的工业生产过程。
1. 原料准备:将纯度较高的丙酮与氧气进行混合,并将混合气体送入反应釜中。
2. 反应:在适当的温度和压力条件下,将混合气体在催化剂的作用下进行氧化反应,生成丙酮酸。
反应过程需要控制好反应温度和反应时间,以提高反应的选择性和产率。
3. 分离纯化:将反应产物进行分离纯化,通常采用蒸馏等方法。
通过蒸馏,可以将目标产物丙酮酸从其他杂质中分离出来,得到高纯度的丙酮酸。
4. 后处理:对分离纯化后的丙酮酸进行干燥、包装等处理,使其符合工业要求。
三、丙酮酸的应用领域丙酮酸作为一种重要的有机化合物,在化工、医药、食品等领域有广泛的应用。
1. 化工领域:丙酮酸可以作为溶剂和中间体,在聚合物、树脂、涂料等的生产中发挥重要作用。
丙酮酸的生成引言丙酮酸是一种重要的有机化合物,广泛应用于医药、化工等领域。
本文将探讨丙酮酸的生成途径及其相关反应机制。
丙酮酸的结构与性质丙酮酸的化学式为C3H6O3,是一种无色液体。
它是一个α-酮酸,具有两个官能团:羧基和酮基。
丙酮酸具有较高的沸点和熔点,可溶于水和有机溶剂。
在酸性条件下,丙酮酸容易发生酸解反应,生成丙酮和二氧化碳。
丙酮酸的生成途径1. 乙醇酸化反应乙醇可以通过酸化反应生成丙酮酸。
该反应通常在酸性条件下进行,常用的酸催化剂有硫酸、磷酸等。
反应机制如下: 1) 乙醇质子化:乙醇在酸性条件下质子化,生成乙醇离子。
2) 乙醇离子解离:乙醇离子进一步解离,生成丙酮酸根离子。
3) 丙酮酸根离子质子化:丙酮酸根离子在酸性条件下质子化,生成丙酮酸。
此反应生成的丙酮酸纯度较高,适用于工业生产。
2. 醛的氧化反应醛可以通过氧化反应生成丙酮酸。
常用的氧化剂有高锰酸钾、过氧化氢等。
反应机制如下: 1) 醛氧化:醛被氧化剂氧化,生成羧酸。
2) 羧酸质子化:羧酸在酸性条件下质子化,生成丙酮酸。
该方法适用于实验室规模的合成。
3. 脂肪酸的裂解反应脂肪酸可以通过热裂解反应生成丙酮酸。
反应机制如下: 1) 脂肪酸裂解:脂肪酸在高温条件下裂解,生成丙酮酸和烯烃。
2) 丙酮酸生成:裂解产物中的烯烃经过氧化反应,生成丙酮酸。
该方法适用于工业生产,但产物纯度较低。
丙酮酸的反应机制1. 酸解反应在酸性条件下,丙酮酸容易发生酸解反应。
反应机制如下: 1) 羧基质子化:丙酮酸中的羧基质子化,生成羧离子。
2) 羧离子解离:羧离子进一步解离,生成酮离子和二氧化碳。
3) 酮离子质子化:酮离子在酸性条件下质子化,生成丙酮。
此反应在丙酮酸的储存和运输过程中需要注意,避免酸解反应的发生。
2. 氧化反应丙酮酸可以被氧化剂氧化,生成二氧化碳和水。
常用的氧化剂有高锰酸钾、过氧化氢等。
反应机制如下: 1) 丙酮酸氧化:丙酮酸被氧化剂氧化,生成羧酸。
丙酮酸化学是一门重要的化学分支,涉及到丙酮酸的合成、衍生物的合成、反应机理以及生物学的应用。
首先,丙酮酸的合成方法有多种,其中最常用的是酯化法,即将烃与醋酸反应,生成酯,然后在酯的基础上加热水解,产生丙酮酸。
另外,Hantzsch合成也是生成丙酮酸的常用方法,它是将吡啶和芳基醛反应,得到芳基丙酮酸,然后加热水解,生成丙酮酸。
其次,丙酮酸可以用来合成许多有用的衍生物,如丙酮酸乙酯、丙酮酸丁酯等。
丙酮酸乙酯是一种常用的有机合成原料,可以用来合成醋酸酯、醛类等有机化合物。
丙酮酸丁酯是一种重要的溶剂,可以用来溶解许多有机物质,也可以用来催化反应,如Michael加成反应。
此外,丙酮酸的反应机理也是一个重要的研究课题,目前已经发现丙酮酸可以与多种有机物质发生反应,并且反应机理也十分复杂。
最后,丙酮酸也被广泛用于生物学领域。
微生物代谢产物乙酰丙酮酸(ACP)可以用来抗生素合成,丙酮酸乙酯也可以用来制备磺胺类抗生素。
此外,丙酮酸也可以用来合成一些抗癌药物,如喹诺酮类抗癌药物。
总之,丙酮酸化学是一个重要的化学分支,它也是一个复杂的研究领域,涉及到丙酮酸的合成、衍生物的合成、反应机理以及生物学的应用等多方面。
未来,研究者将继续努力,开发更多新的丙酮酸化学反应,为人类社会发展做出贡献。
丙酮酸的化学
丙酮酸,化学式为C3H6O3,是一种酸性有机化合物。
它是一种无色液体,具有特殊的气味。
丙酮酸在化学领域有着广泛的应用,尤其在工业生产和实验室研究中起着重要的作用。
丙酮酸是一种重要的有机酸。
它具有两个羧基(-COOH)基团,使得它具有酸性。
丙酮酸可以与碱反应生成丙酮酸盐,并释放出二氧化碳。
这种反应在生物体内也会发生,例如在人体肌肉运动时会产生大量的丙酮酸,造成肌肉酸痛。
丙酮酸在工业生产中有着重要的应用。
它可以作为有机合成的中间体,用于合成各种有机化合物,如酯类、酰胺和酰化剂等。
丙酮酸也可以用作染料、涂料和塑料等的溶剂,具有良好的溶解性能。
丙酮酸还被广泛应用于实验室研究中。
它可以作为一种酸催化剂,参与有机合成反应。
丙酮酸催化的反应具有高效、简便的特点,因此在有机合成中得到广泛应用。
丙酮酸还可以用作分析试剂,用于测定一些金属离子的含量。
丙酮酸还具有一定的生物学意义。
在生物体内,丙酮酸是三羧酸循环的重要中间产物之一。
它参与了有机物的氧化代谢过程,为细胞提供能量。
丙酮酸也可以被一些微生物利用,用于生产乙醇和丙酮等化合物。
总结起来,丙酮酸是一种重要的有机化合物,具有广泛的应用领域。
它在工业生产中用作有机合成的中间体和溶剂,在实验室研究中用作催化剂和分析试剂。
丙酮酸还在生物体内参与了有机物的氧化代谢过程。
丙酮酸的独特性质和多样的应用使得它在化学领域中备受关注和重视。
浙江省温州市2021-2022学年高一上学期期期末生物试题(B卷)学校_________ 班级__________ 姓名__________ 学号__________一、单选题1. 某同学经常头晕,经检查发现血红蛋白含量偏低,被诊断为贫血,医生建议该同学补充()A.Fe2+B.Mg2+C.K+D.Ca2+2. 我国南方地区的主食是大米,大米中含量最多的有机物是()A.水B.糖类C.蛋白质D.油脂3. 下列属于原核生物的是()A.伞藻B.蓝细菌C.洋葱D.黑藻4. 下列物质不能体现人体细胞分化的是()A.血红蛋白B.胰岛素C.唾液淀粉酶D.ATP合成酶5. 下列各对性状中,属于相对性状的是()A.狗的短毛和卷毛B.人的身高和体重C.豌豆的高茎和矮茎D.羊的黑毛和兔的白毛6. 脂质是一类不溶于水的有机物,下列关于脂质生物学功能的叙述,正确的是()A.维生素D能促进人和动物对氮和磷的吸收B.极地动物的皮下脂肪具有储能、保温、防震等功能C.细胞膜的主要组成成分是磷脂和胆固醇D.性激素是动物重要的贮能物质7. 蛋白质是生命活动的主要承担者,蛋白质的功能取决于其特定的结构,下列关于蛋白质结构的叙述,错误的是()A.蛋白质都由两条及两条以上肽链组成B.氨基酸脱水缩合过程中,脱去的水中的氢来自氨基和羧基C.不同肽链的差别在于氨基酸的种类、数目和排列顺序D.蛋白质的空间结构不稳定,会随温度的升高而发生改变8. 下图为某同学进行的四组实验操作过程,其中能出现相应颜色反应的是()A.B.C.D.二、选择题组9. 阅读下列材料,完成下面小题。
俄国科学家埃利·梅奇尼科夫发现了动物体内的“吞噬细胞”,建立了对抗病原微生物感染的“吞噬学说”、并于1908年获得诺贝尔生理学。
“吞噬细胞”在识别到外来入侵者(如细菌)后会将其吞噬进细胞内形成吞噬泡,再通过某种细胞器将其“消灭”。
【小题1】依据上述材料分析,“消灭”外来入侵者的细胞器是()A.液泡B.内质网C.溶酶体D.高尔基体【小题2】依据上述材料分析,“吞噬细胞”在吞噬过程中()A.需要消耗能量,主要由线粒体提供B.细胞膜的面积会变大,是因为形成了吞噬泡C.细胞发生了形变,依赖于细胞膜的选择透过性D.需要对吞噬对象进行识别,依赖于细胞膜上的磷脂分子三、单选题10. 下图为某些细胞器的示意图。
丙酮酸合成工艺的研究进展
王飞娟,张爽,王燕(陕西国际商贸学院,陕西咸阳712046)
摘要:丙酮酸是药物合成与有机合成的重要中间体。
本文本要阐述其化学合成法和生物技术法合成的现状、研究进展及其发展前景,并将各种方法进行对比,目的为以后的生产、研究提供参考。
关键词:丙酮酸;化学合成;生物技术;酶催化法;生物工程;微生物发酵法;
丙酮酸[1],又称a-氧代丙酸,结构为CH3COCOOH,是所有生物细胞糖代谢及体内多种物质相互转化的重要中间体,因分子中包含活化酮和羧基基团,所以作为一种基本化工原料广泛应用于化学、制药、食品、农业及环保等各个领域中[2]。
丙酮酸可通过化学合成和生物技术多种方法制备。
1 化学合成法
1.1酒石酸脱水脱羧法此法工艺简单易行:将酒石酸与硫酸氢钾混合物在220℃下蒸馏,馏出物再经真空精馏即得丙酮酸。
此法的特点是加入导热油之后,在一个均匀体系中进行反应,降低了反应温度,减少氧化程度,可操作性大幅度提高,适合继续反应生成丙酮酸系列产品。
其缺点是丙酮酸产率较底,得1g丙酮酸需消耗5g硫酸氢钾。
仅原料成本就达8万元每吨,因成本过高而无法为大多数厂家所接受。
1.2乳酸氧化法以乳酸为原料,氧化脱氢一步法生产丙酮酸[3]。
但乳酸直接制取丙酮酸非常困难,根据工艺不同必须选用合适的催化剂。
可以选择的催化剂有磷酸铁、钼酸碲盐、银、钒等[4]。
此法酒石酸的氧化脱羧法相比,具有能耗低、污染小、产率高等优点,适合工业化生产。
其缺点是成本也较高,约6万元每吨。
2 生物技术法
生物技术法生产丙酮酸,由于成本较低、产品质量较高、对环境污染小而得到发展,主要有酶催化法和微生物发酵法。
2.1 酶催化法用酶或微生物细胞作催化剂,使葡萄糖或三羧酸循环的某些中间代谢产物,在一定条件下,转化为丙酮酸的技术,称为酶催化法。
其主要过程是先进行小规模的微生物培养,菌体收集,直接转化或用载体包埋成固定化酶,然后转化生成丙酮酸[5]。
酶催化法设备投资小,能耗低,转化率高,但底物来源较窄、成本比较高约5万元每吨,因此其进一步推广受到限制。
2.2 基因工程技术利用基因重组技术构建高表达乙醇酸氧化酶、过氧化氢酶等的基因工程菌,用于生产丙酮酸的技术。
这些酶能催化乳酸与氧反应生成丙酮酸。
其技术是先将乙醇酸氧化酶基因和过氧化氢酶基因分别与DNA载体重组,构成重组子,并分别转入宿主细胞,分别获得两种酶高表达的基因工程酵母,按0.713mol/LL-乳酸钠溶液每100ml加湿重转化体5g,同时加一定量渗透剂,在5个大气压下,以70psig氧压通入氧气,5℃搅拌转化4小时,丙酮酸产率大97.7%[6]。
本技术底物转化率高,但技术难度大。
2.3微生物发酵法微生物代谢过程中,利用葡萄糖积累丙酮酸的过程称为微生物发酵法。
微生物发酵法生产丙酮酸研究已有50年历史,但因丙酮酸高产菌株选育十分困难,虽有一些微生物能够积累丙酮酸,但其产量无法达到工业化要求[7]。
该法生产丙酮酸真正取得突破,是在1988年时,日本东丽工业株式会社的研究人员宫田令子和米原辙选育出一系列丙酮酸产量超过50g/L的球拟酵母菌株,使微生物发酵法生产丙酮酸的工业化成为可能。
1992年,日本开始采用微生物发酵法生产丙酮酸[8]。
产量为400吨每年,成本约为2-3万元每吨。
与化学合成法和酶转化法相比,微生物发酵法因原料来源广,能耗低,污染少,成本低而更具有优越性[9]。
但微生物发酵法缺点是转化率比较低,这是因为丙酮酸是糖酵解途径的关键中间产物,在细胞中,丙酮酸作为一种重要的中间代谢产物连接了EMP和TCA中心代谢途径,又与多条分支代谢途径相关联,可转化为多种发酵产物而无法在体内积累。
因此需要切断或弱化其进一步代谢,才能使其在细胞中大量积累。
即加快葡萄糖向丙酮酸的转化率,减弱向TCA 循环的通量,切断或减弱其分支代谢途径,促进分泌,减弱丙酮酸的再利用,最终实现丙酮酸的大量积累。
为达此目的,就必须对微生物发酵法生产丙酮酸的影响因素进行研究。
微生物发酵法生产丙酮酸的影响因素有:菌种选育,营养条件,维生素水平,供氧模式,葡萄糖的质量浓度等等,其最关键的是菌种选育和营养条件[10]。
为了提高微生物发酵法生产丙酮酸的竞争力,对微生物发酵生产丙酮酸的工业化在发酵部分还需要:①进一步改善丙酮酸生产菌的产酸能力和遗传稳定性,提高糖酸转化率,缩短发酵时间;②提高生产菌对高浓度丙酮酸的耐受性,以期进一步提高丙酮酸浓度,便于下游处理;③目前原料成本中葡萄糖的费用占了很大的比例,因此,要提高生产菌株对廉价底物(如糖蜜、淀粉糖)等的利用能力。
今后的研究工作应集中在:①在保证细胞正常代谢的前提下,尽可能减少丙酮酸的降解或转化,这是获得丙酮酸高产量和高产率的必要条件;②加快从葡萄糖到丙酮酸的代谢速度,以确保获得丙酮酸的高生产强度。
随着人民生活水平的不断提高,丙酮酸的应用范围日渐扩大,需求不断增长,但丙酮酸系列产品大多需要进口且价位较高。
其生产工艺的改革并实现工业化势在必行。
传统工艺生产的产品质量差、成本高且对环境污染大。
而生物技术法的工艺更为绿色,更为对环境友好,生物技术法新工艺取代传统工艺指日可待,前景广阔,值得进一步研究。
参考文献
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