【正文】 性位點的電子云密度圖 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) 。 單相共溶劑體系中，有機溶劑對酶活性影響 低水有機溶劑體系中，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 反向微團體系中，微團效應(yīng)使某些酶活性增加 ? 超活性：凡是高于水溶液中所得酶活性值的活性稱為超活性（ Superactivity）。 ? 例：醇脫氫酶催化烷醇氧化為醛，在水溶液中辛烷是最佳底物，再反向微團包裹后則丁醇更快被氧化。 利用酶與配體的相互作用，誘導(dǎo)、改變酶的構(gòu)象，制備具有結(jié)合該配體及其類似物能力的新酶稱為生物印跡酶。 ? 有機介質(zhì)中水的含量對酶催化反應(yīng)速度有顯著影響。在有機溶劑中，酶分子不能直接溶解，而是懸浮在溶劑中進行催化反應(yīng)。 有機溶劑中酶的失水與溶劑的疏水參數(shù)（ LogP）和介電常數(shù)有關(guān)，與系統(tǒng)中底物的極性、底物濃度和含水量均有關(guān)系。 與有機溶劑對酶分子的動態(tài)結(jié)構(gòu) 、 表面結(jié)構(gòu)相比 ，對酶的活性中心影響所引起催化功能的改變更加敏感和重要 。 水活度或水含量的增加會導(dǎo)致酶催化反應(yīng)中某種底物 Km值的變化?？梢员苊飧狈磻?yīng)的發(fā)生。 （ 5） 具有良好的燃料性能。缺點：對甲醇及乙醇的轉(zhuǎn)化率低，一般僅為 40%～60%，酶的使用壽命短。 但在反應(yīng)過程中使用過量的甲醇，而使后處理過程變得較為繁雜?？梢源娌裼妥鳛椴裼桶l(fā)動機的燃料使用。這大大推動了手性藥物拆分的研究和生產(chǎn)應(yīng)用。 ? Klibanov采用同位素標記底物的方法證明枯草芽孢桿菌蛋白酶催化過程的過渡態(tài)與反應(yīng)介質(zhì)的性質(zhì)有關(guān)。 P值為某溶劑在正辛醇和水中的分配系數(shù) 。 ? 有機溶劑與水之間的極性不同，在反應(yīng)過程中會影響 底物和產(chǎn)物的分配 ，從而影響酶的催化反應(yīng)。 影響酶反應(yīng)體系中必需水含量的因素 a．不同酶需水量不同 b. 同一種酶在不同有機溶劑中需水量不同；溶劑疏水性越強，需水量越少 胰脂肪酶活性與含水量的關(guān)系 表征必需水作用的參數(shù) 熱力學(xué)水活度 ? 即在一定溫度和壓力下，反應(yīng)體系中的水蒸汽壓與相同條件下純水的蒸氣壓之比。 ? 酶分子只有在空間構(gòu)象完整的狀態(tài)下，才具有催化功能。 位置選擇性和化學(xué)鍵選擇性 有機相中酶的位置特異性也能夠通過溶劑來進行控制 。 底物選擇性 底物選擇性 （ substrate selectivity） 是指酶具有區(qū)分兩個結(jié)構(gòu)相似的不同底物的能力 。 （ 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間延長逐步發(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 ， 這種通常是瞬時的 、 可逆的失活 。 反應(yīng)體積小 ， 還可以大大降低產(chǎn)物分離提純的成本 。 （ 4）反相膠束體系 反相膠束體系是指表面活性劑與少量水存在的有機溶劑體系。 Contents of chapter 10 非水介質(zhì)酶學(xué)基礎(chǔ) 非水介質(zhì)體系與非水相生物酶學(xué)特點 非水介質(zhì)中酶的結(jié)構(gòu)與性質(zhì) 水在酶催化反應(yīng)中的作用 有機溶劑對酶催化反應(yīng)的影響 有機溶劑對酶促反應(yīng)動力的的影響 非水介質(zhì)中酶催化反應(yīng)與應(yīng)用 非水介質(zhì)酶基礎(chǔ) 非水介質(zhì)體系與非水相生物酶學(xué)的特點 有機溶劑系統(tǒng) (anic solvents) 超臨界流體體系 (supercritical fluids) 氣相體系 (gases) 低共熔混合體系 (eutectic mixtures) 生物催化反應(yīng)的非水介質(zhì)體系： （ 1）水不互溶有機溶劑單向體系 有機溶劑單向體系是指用水不互溶的有機溶劑取代幾乎所有的水 ， 即有機溶劑含量 》 98%， 有機溶劑中含有微量水 《 2%， 固相酶分散在單項的有機溶劑中形成顆粒 。 1984年 ， 克立巴諾夫等人在有機介質(zhì)中進行了酶催化反應(yīng)的研究 ， 他們成功的利用酶在有機介質(zhì)中的催化作用 ， 獲得酯類 、 肽類 、 手性醇等多種有機化合物 ， 明確指出酶可以在水與有機溶劑的互溶體系中進行催化反應(yīng)；也可以在水和有機溶劑組成的雙液相體系中進行催化反應(yīng)；還可以在只含有微量水的有機溶劑 ， 又稱微水介質(zhì)中進行催化反應(yīng) 。因為許多有機化合物 (底物 )在水介質(zhì)中難溶或不溶。 近 20年來 ， 酶在非水相介質(zhì) ， 特別是有機介質(zhì)中的催化反應(yīng)受到重視 ， 發(fā)展很快 。 （ 3）水 有機溶劑兩相體系 水 有機溶劑兩相體系是指由水相和非極性有機溶劑相組成的宏觀上分相的反應(yīng)體系。 超臨界氣體對多數(shù)酶都能適用 ， 酶催化的酯化 、 轉(zhuǎn)脂 、 醇解 、 水解 、 羥化等反應(yīng)都可在此體系中進行 。 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) 。 ? 認為：超活性是由圍繞在酶分子外面的表面活性劑這一外殼之較大剛性所引起。 ? 有些在水中不能實現(xiàn)的反應(yīng)途徑，在有機介質(zhì)中卻成為主導(dǎo)反應(yīng)。 有機相生物印跡酶 酶的水解活力與溶解酶的緩沖液 pH值有很大關(guān)系 ? pH記憶：有機溶劑中的酶能夠保持它冷凍干