酶的非水相催化 (2)-文庫吧
2024-12-22 09:42 本頁面
【正文】 構(gòu)和性質(zhì) 1．非水介質(zhì)中酶的結(jié)構(gòu) 采用 X線衍射技術(shù)比較枯草桿菌蛋白酶結(jié)晶結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)三維結(jié)構(gòu)變化很小 、 活性保持完整 ， 用固態(tài) N磁共振 （ solidNMR）對(duì)溶菌酶活性部位組氨酸 N標(biāo)記在丙酮和水中化學(xué)位移研究結(jié)果相同 ， 用電子順磁共振 （ EPR） 技術(shù)證明在有機(jī)溶劑中乙醇脫氫酶保持天然的構(gòu)象 。 另外 ， 應(yīng)用傅立葉變換紅外光譜 （ FTIR） 和環(huán)境掃描電鏡 （ ESEM） 等其他手段對(duì)在有機(jī)溶劑和水溶液中酶蛋白的結(jié)構(gòu)和酶活性進(jìn)行比較研究后也都發(fā)現(xiàn)： 在不同介質(zhì)中酶分子活性中心的改變不大 ，而酶分子結(jié)構(gòu)的動(dòng)態(tài)變化可能是引起酶活性變化的主要原因 。 ? 剛 柔并存 ? 剛性：生物大分子結(jié)構(gòu)的精確性 ? 柔性：生物大分子局部區(qū)域具有一定的可運(yùn)動(dòng)性。 苯乙酸復(fù)合物模型中活性位點(diǎn)示意圖 圖 苯乙酸復(fù)合物模型中活性 位點(diǎn)示意圖 Scheme Environment of the active site in the phenylacetic acid plex. （ Jing, H. J. Mol. Catal. BEnzym., 2022, (11):4553.） The phenylacetic acid ligand is shown as a ball and stick representation, with the important residues in the binding site highlighted as liquorice. The mesh represents a solventaccessibility surface for the protein calculated using a 1radius probe. PGSO結(jié)合活性位點(diǎn)的電子云密度圖 圖 PGSO結(jié)合活性位點(diǎn)的電子云密度圖 Scheme Stereoview of the electron density map of PGSO bound in the active site of WTPGSO. （ Ren, . J. Mol. Catal. BEnzym., 2022, (18):311） 酶在水溶液中以一定的構(gòu)象的三級(jí)結(jié)構(gòu)狀態(tài)存在 ， 這種結(jié)構(gòu)與構(gòu)象是酶發(fā)揮催化功能所必須的 “ 緊密 ” （ pact） ， 又有 “ 柔性 ” （ flexibility） 的狀態(tài) 。 緊密狀態(tài)主要取決于蛋白質(zhì)分子內(nèi)的氫鍵 ， 而溶液中水分子與蛋白質(zhì)的功能集團(tuán)之間所形成的氫鍵使蛋白質(zhì)分子內(nèi)氫鍵受到一定的破壞后 ， 蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)變得松散而呈一種 “ 開啟 ” （ unlocking） 狀態(tài) 。 Zacs認(rèn)為酶在疏水 （ 1%） 的有機(jī)溶劑 ， 與蛋白質(zhì)分子形成分子間氫鍵的水分子極少 ， 此時(shí)蛋白質(zhì)分子內(nèi)氫鍵起主要作用 ， 蛋白質(zhì)變得 “ 剛硬 ” （ rigidity） ， 活動(dòng)的自由度的變小 ， 限制了疏水環(huán)境下的蛋白質(zhì)構(gòu)象像熱力學(xué)穩(wěn)定狀態(tài)轉(zhuǎn)化 ， 能夠維持著和水溶液中同樣的結(jié)構(gòu)與構(gòu)象 ， 不變形而且還能表現(xiàn)出催化活性 。 2．非水介質(zhì)中酶的性質(zhì) 由于受到非水介質(zhì)的影響 ， 改變底物存在的狀態(tài)及酶與底物相結(jié)合的自由能 ， 這些都會(huì)影響到非水介質(zhì)中酶某些主要的性質(zhì) ， 如熱穩(wěn)定性 、 底物特性 、立體選擇性 、 區(qū)域選擇性和化學(xué)鍵選擇性等 。 （ 1）熱力學(xué)穩(wěn)定性 酶的熱不穩(wěn)定性分為兩種情況：一種是當(dāng)酶處于高溫中隨著時(shí)間延長(zhǎng)逐步發(fā)生的不可逆的失去活性；另一種是由熱誘導(dǎo)產(chǎn)生的酶分子整體伸展失活 ， 這種通常是瞬時(shí)的 、 可逆的失活 。 在這兩種情況下 ， 水通過對(duì) Asn/Gln殘基脫氨和肽鍵的水解對(duì)蛋白質(zhì)分子的構(gòu)象變化運(yùn)動(dòng)起關(guān)鍵作用 。 ? 在低水有機(jī)溶劑體系中 ， 酶的穩(wěn)定性與含水量密切相關(guān)；一般在低于臨界含水量范圍內(nèi) ， 酶很穩(wěn)定；含水量超出臨界含水量后酶穩(wěn)定性隨含水量的增加而急劇下降 。 某些酶在有機(jī)介質(zhì)與水溶液中的熱穩(wěn)定性 酶 介質(zhì)條件 熱穩(wěn)定性 豬胰脂肪酶 三丁酸甘油酯 水， T1/2 26 h T1/2 2 min 酵母脂肪酶 三丁酸甘油酯 /庚醇 水， T1/2 = h T1/2 2 min 脂蛋白脂肪酶 甲苯， 90℃ ， 400 h 活力剩余 40％ 胰凝乳蛋白酶 正辛烷， 100℃ 水， pH , 55℃ T1/2 = 80 min T1/2 = 15 min 枯草桿菌蛋白酶 正辛烷， 110℃ T1/2 = 80 min 核糖核酸酶 壬烷， 110℃ ， 6 h 水， pH , 90℃ 活力剩余 95％ T1/2 10 min 酸性磷酸酶 正十六烷， 80℃ 水， 70℃ T1/2 = 8 min T1/2 = 1 min 腺苷三磷酸酶 ( F1ATPase) 甲苯， 70℃ 水， 60℃ T1/2 24 h T1/2 10 min 限制性核酸內(nèi)切酶 （ Hind Ⅲ ） 正庚烷， 55℃ ， 30d 活力不降低 β 葡萄糖苷酶 2丙醇， 50℃ ， 30 h 活力剩余 80％ 溶菌酶 環(huán)己烷， 110℃ 水 T1/2 =140 min T1/2 = 10 min 本章 目錄 酶活性喪失的可能原因： ? （ 1） 有機(jī)溶劑直接作用于酶 ? （ 2） 有些酶的活性會(huì)隨著某些有機(jī)溶劑濃度升高而增大，在某一濃度（最適濃度）達(dá)到最大值；若濃度再升高，則活性下降。 單相共溶劑體系中，有機(jī)溶劑對(duì)酶活性影響 低水有機(jī)溶劑體系中，大部分酶活性得以保存，但也有某些酶活性亦變化 ? 例：有人對(duì)吸附在不同載體上的胰凝乳蛋白酶或乙酸脫氫酶在各種水濃度下的酶活性研究表明，酶活性隨水活度大小而變化，在一定水活度下，酶活性隨載體不同而變化 反向微團(tuán)體系中，微
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1