酶的非水相催化(2)(編輯修改稿)
2025-02-02 09:42 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 團效應使某些酶活性增加 ? 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）。 ? 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。 超活性產(chǎn)生機理 （ 2）酶的特異性 當一種溶劑轉入另一種溶劑時 ， 酶的特異性發(fā)生了改變 。 酶的這些特異性包括底物特異性 、 對映體選擇性 、 潛手性選擇性 、 位置選擇性和化學鍵選擇性 。 底物選擇性 底物選擇性 （ substrate selectivity） 是指酶具有區(qū)分兩個結構相似的不同底物的能力 。 它取決于底物疏水性能的差異 。 在有機相中有機溶劑取代了水后情況就大不相同 ， 因為底物與酶之間的疏水作用不重要了 。 溶劑的改變會引起底物在水與有機溶劑兩相分配系數(shù)的改變 ， 從而導致在有機溶劑中底物專一性的改變 。 ? 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。 ? 有些在水中不能實現(xiàn)的反應途徑，在有機介質中卻成為主導反應。 立體選擇性 從有機合成的角度看最有價值的酶的特異性是立體選擇特異性 （ stereoselectivity） ， 尤其是對映體特異性 （ enantioselectivity） 和潛手性選擇性 （ prochiral selecftivity） 。 有機溶劑能夠改變酶的對映體特異性和潛手性特異性 。 位置選擇性和化學鍵選擇性 有機相中酶的位置特異性也能夠通過溶劑來進行控制 。 酶可以選擇性地催化底物中某個區(qū)域的基團反應 ， 稱為位置特異性 （ regioselectivity） 。 化學鍵特異性 （ chemoselectivity） 是指酶選擇性地催化底物分子中不同功能基團中某個基團反應 ， 與傳統(tǒng)的化學催化所不同的是這個選擇性可以在沒有基團保護下進行催化反應 。 （ 3）其他特性 1）分子記憶 2） pH記憶和離子強度 有機相生物印跡酶 枯草桿菌蛋白酶溶液 含 NAcTyrNH2 凍干 除去抑制劑 枯草桿菌蛋白酶 枯草桿菌蛋白酶溶液 不含 NAcTyrNH2 凍干 枯草桿菌蛋白酶 （ 1） （ 2） 在辛烷中催化酯化反應的速度比較： 反應（ 1）中得到的酶比反應（ 2）中得到的酶高 100倍 在水溶液中其活性 ： 相同 有機相生物印跡酶 酶在含有其配體的緩沖液中，肽鏈與配體之間的氫鍵等相互作用使酶的構象改變，這種新構象除去配體后在無水有機溶劑中仍可保持，并且酶通過氫鍵能特異地結合該配體，這種方法叫生物印跡。 利用酶與配體的相互作用，誘導、改變酶的構象，制備具有結合該配體及其類似物能力的新酶稱為生物印跡酶。 有機相生物印跡酶 酶的水解活力與溶解酶的緩沖液 pH值有很大關系 ? pH記憶：有機溶劑中的酶能夠保持它冷凍干燥前或沉淀前所在緩沖液中的 pH時的狀態(tài) ? 應用：控制有機相中酶催化的最適 pH 反應體系中水對酶催化反應的影響 ? 一．必需水 ? 二．酶的選擇 ? 三．溶劑及反應體系的選擇 ? 四． pH選擇和離子強度的影響 反應體系中水對酶催化反應的影響 ? 酶都溶于水，只有在一定量的水存在的條件下，酶分子才能進行催化反應。所以酶在有機介質中進行催化反應時， 水是不可缺少的成分 之一。有機介質中的水含量多少對酶的 空間構象 、酶的 催化活性 、酶的 穩(wěn)定性 、酶的 催化反應速度 等都有密切關系，水還與酶催化作用的 底物和反應產(chǎn)物的溶解度 有關。 ? 酶分子只有在空間構象完整的狀態(tài)下，才具有催化功能。在無水的條件下，酶的空間構象被破壞，酶將變性失活。故此，酶分子需要一層水化層，以維持其完整的空間構象。 維持酶分子完整的空間構象所必需的最低水量稱為必需水（ essential water） 。 ? 有機介質中水的含量對酶催化反應速度有顯著影響。存在 最適水含量 。 必需水 ? 概念： ? 緊緊吸附在酶分子表面，維持酶催化活性所必需的最少量水。 干燥的酶水合過程： ? （ 1） 與酶分子表面帶電基團結合達到 （水/酶） ? （ 2） 與表面的極性基團結合 () ? （ 3） 凝聚到表面相互作用較弱的部位（ ~） ? （ 4） 酶分子表面完全水化，被一層水分子覆蓋。 影響酶反應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系 表征必需水作用的參數(shù) 熱力學水活度 ? 即在一定溫度和壓力下，反應體系中的水蒸汽壓與相同條件下純水的蒸氣壓之比。該參數(shù)直接反應酶分子上水分的多少，與體系中水含量及所用溶劑無關。 在有機反應體系中控制水活度的方法 ，在一定溫度壓力下建立平衡 有機溶劑對酶催化反應的影響 ? 常用的有機溶劑有辛烷，正己烷，苯，吡啶，季丁醇，丙醇，乙腈，已酯，二氯甲烷等。 ? 在水溶液中，酶分子均一地溶解于水溶液中，可以較好地保持其完整的空間結構。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。 根據(jù)酶分子的特性和有機溶劑的特性的不同，保持其空間結構完整性的情況也有所差別 。 ? 極性較強的有機溶劑，如甲醇，乙醇等，會奪取酶分子的結合水，影響酶分子微環(huán)境的水化層，從而降低酶的催化活性 ,甚至引起酶的變性失活。因此應選擇好所使用的溶劑，控制好介質中的含水量，或者經(jīng)過酶分子修飾提高酶分子的親水性， 避免酶在有機介質中因脫水作用而影響其催化活性 。 ? 有機溶劑與水之間的極性不同，在反應過程中會影響 底物和產(chǎn)物的分配 ，從而影響酶的催化反應。 1
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