ch5-2固定化酶的性質(zhì)(已修改)
2025-01-16 14:38 本頁(yè)面
【正文】 CH52 固定化酶的性質(zhì) 1. 固定化處理對(duì)酶性質(zhì)的影響 ? 從溶液酶的游離狀態(tài)，到固定化酶的 “ 局限 ”狀態(tài)，是一個(gè)很大的轉(zhuǎn)變。不僅酶分子本身，而且酶反應(yīng)的環(huán)境也有所不同。因而，固定化酶的性質(zhì)與溶液酶大相徑庭 ? 固定化酶的制備方法很多 ， 酶在固定化過(guò)程中 ，對(duì)酶反應(yīng)系統(tǒng)產(chǎn)生的影響各不相同 。 我們 假定酶固定化之后 ， 在載體表面或多孔介質(zhì)內(nèi)的分布完全均勻 ， 我們不考慮固定化處理過(guò)程中 ，技術(shù)操作的問(wèn)題 ， 我們 可以將固定化帶來(lái)影響概括為如下三個(gè)方面： ⑴ 構(gòu)象改變 、 立體屏蔽 酶在固定化過(guò)程中 ， 由于酶和載體之間相互作用 ， 引起酶分子構(gòu)象發(fā)生某種扭曲 ， 從而導(dǎo)致酶與底物的結(jié)合能力或催化底物轉(zhuǎn)化能力發(fā)生改變 ， 在大多數(shù)情況下 ， 固定化致使酶活性不同程度下降 。 而立體屏蔽是指固定化后 ， 由于載體孔隙太小 ， 或固定化的結(jié)合方式不對(duì) (如圖所示 )使酶活性中心或調(diào)節(jié)部位造成某種空間障礙 ， 使效應(yīng)物或底物與酶的鄰近或接觸受到限制 。 圖 固定化酶的立體屏障效應(yīng) 活性中心向里 活性中心向外 ⑵ 分配效應(yīng)和擴(kuò)散限制 這兩種效應(yīng)都和微環(huán)境密切相關(guān) 。 所謂微環(huán)境是指緊鄰固定化酶的環(huán)境區(qū)域 ， 主要是載體的疏水親水及電荷性質(zhì)帶來(lái)的影響 。 分配效應(yīng) 是由于載體性質(zhì)造成的酶的底物或其他效應(yīng)物在微觀環(huán)境和宏觀體系之間的不等性分配 ， 從而影響酶促反應(yīng)速度的一種效應(yīng) 。 擴(kuò)散限制效應(yīng) 是指底物 、 產(chǎn)物和其它效應(yīng)物在環(huán)境中的遷移運(yùn)轉(zhuǎn)速度受到的限制作用 。 有外擴(kuò)散限制和內(nèi)擴(kuò)散限制兩種類型 。 前者是指物質(zhì)從宏觀體系穿過(guò)包圍在固定化酶顆粒周圍近乎停滯的液膜層 (又稱 Nernsl層 )達(dá)到顆粒表面時(shí)所受到的限制 。 內(nèi)擴(kuò)散限制是指上述物質(zhì)進(jìn)一步向顆粒內(nèi)部酶所在點(diǎn)擴(kuò)散所受到的限制 。 ⑶ 微擾 由于載體的親水 、 疏水作用和介質(zhì)的介電常數(shù)等性質(zhì) ， 直接影響酶的催化能力或酶對(duì)效應(yīng)物作出反應(yīng)的能力 ， 這種效應(yīng)稱為微擾 。 目前還不能作定量描述 。 實(shí)際上構(gòu)象改變 ，立體屏蔽效應(yīng) ， 也還不能作定量描述 。 近年來(lái) ， 關(guān)于蛋白質(zhì) “ 可及表面 ” 計(jì)算方法的進(jìn)展 ， 似為這幾種效應(yīng)的定量討論 ， 展示了一種前景 。 以上效應(yīng)將具體表現(xiàn)在酶的動(dòng)力學(xué)性質(zhì) 、 酶的穩(wěn)定性 、 酶促反應(yīng)影響因素 、 乃至酶的底物專一性等方面 。 CH52 固定化酶的性質(zhì) 2. 固定化的酶性質(zhì) ⑴ 分配效應(yīng)對(duì) Km的影響 ?這種影響通常用分配系數(shù) (ρ )來(lái)描述： ?ρ ＝ [Si]／ [S] (1) ?式中 [Si]和 [S]分別表示底物或其它效應(yīng)物在微環(huán)境中的局部濃度和宏觀體系中的總體 (或平均 )濃度 。 對(duì)最簡(jiǎn)單的固定化酶系統(tǒng)而言 ， 其動(dòng)力學(xué)性態(tài) ， 一般仍服從米氏方程 。 當(dāng)反應(yīng)系統(tǒng)進(jìn)行充分?jǐn)嚢?， 消除外擴(kuò)散限制影響時(shí) ， 只考慮分配效應(yīng)的影響 ， 則反應(yīng)速度可表示如下： Vmax[Si] v= (2) Km+[Si] Vmax[S] ρ = (3) Km+[S] ρ Vmax[S] Vmax[S] = = (4) Km/ρ +[S] K’m+[S] [K’m= Km/ρ ] (5) 這表明分配系數(shù)的影響 ， 是改變了 Km。 K’m是分配效應(yīng)影響下的表觀米氏常數(shù) 。 由式 (1)和 (5)， 可以看出 [Si]
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