酶的非水相催化ctgu-在線瀏覽
2025-02-23 09:42本頁面
【正文】 有機(jī)溶劑中，含有少量的水溶液，加入表面活性劑后形成的油包水的微小液滴。 ◆反應(yīng)時(shí)，酶分子在反膠束內(nèi)部的水溶液中，疏水性底物或產(chǎn)物在反膠束外部，催化反應(yīng)在兩相的界面中進(jìn)行。它們都對催化反應(yīng)有顯著的影響。所以酶在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行催化反應(yīng)時(shí)， 水是不可缺少的成分 之一。 ? 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。故此，酶分子需要一層水化層，以維持其完整的空間構(gòu)象。存在最適水含量 。 干燥酶的水合過程 ⑴ 與酶分子表面帶電基團(tuán)結(jié)合達(dá)到 /g酶； ⑵ 與酶分子表面的極性基團(tuán)結(jié)合 ()； ⑶ 凝聚到酶分子表面相互作用較弱的部位（ ）； ⑷ 酶分子表面完全水化，被一層水分子覆蓋。 ? “剛?cè)岵?jì)” 影響酶必需水含量的因素（酶和溶劑） a．不同酶需水量不同 ? 溶菌酶在含水量 38%以上，即每個(gè)酶分子周圍有300 個(gè)以上水分子，整個(gè)酶被一層單分子水層所包圍，酶活性才能發(fā)揮。 ? 溶劑疏水性越強(qiáng)，需水量越少。 ? а w 是一個(gè)強(qiáng)質(zhì)性質(zhì)的物理量，在平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)體系中各組分（酶、溶劑、底物和產(chǎn)物）的а w 是相同的。 ?可以排除溶劑對最適含水量的影響。 二、有機(jī)溶劑對酶催化反應(yīng)的影響 常用的有機(jī)溶劑有辛烷，正己烷，苯，吡啶，丙醇，乙腈，二氯甲烷等。 根據(jù)酶分子的特性和有機(jī)溶劑的特性的不同，保持其空間結(jié)構(gòu)完整性的情況也有所差別 。 ?當(dāng)酶懸浮于有機(jī)溶劑中，有一部分溶劑能滲入到酶分子的活性中心，會(huì)降低活性中心的極性，可能降低酶與底物的結(jié)合能力；可能與底物競爭活性中心的結(jié)合位點(diǎn)，降低底物結(jié)合能力，從而影響酶的催化活性。因此應(yīng)選擇極性適宜的溶劑，控制好介質(zhì)中的含水量， 避免酶在有機(jī)介質(zhì)中因脫水作用而影響其催化活性 。 P是指溶劑在正辛烷與水兩相中的分配系數(shù)。 ?研究表明，有機(jī)溶劑的極性越強(qiáng)，越容易奪取酶分子結(jié)合水，對酶活力的影響就越大。 （ 1） 單相共溶劑體系 中，有機(jī)溶劑對酶活性影響 ?有機(jī)溶劑直接作用于酶，破壞維持酶活性構(gòu)象的氫鍵和疏水作用力，或破壞酶周圍水化層，使酶失活或變性。 （ 2） 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。 ?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）。 超活性產(chǎn)生機(jī)理 根 據(jù) （ 1）微團(tuán)水化程度（ W） （ W=[H2O]/[表面活性劑 ]）的最佳值和酶活性的最大值呈正相關(guān)。 有機(jī)溶劑對底物和產(chǎn)物分配的影響 ◆有機(jī)溶劑與水之間的極性不同，在反應(yīng)過程中會(huì)影響底物和產(chǎn)物的分配，從而影響酶的催化反應(yīng)。 ◆一般選用 2≤lg P≤5的有機(jī)溶劑作為有機(jī)介質(zhì)為宜。 ◆ 在有機(jī)介質(zhì)中，由于酶分子活性中心的結(jié)合部位與底物之間的結(jié)合狀態(tài)發(fā)生某些變化，致使酶的底物特異性會(huì)發(fā)生改變。在極性較強(qiáng)的有機(jī)溶劑中，疏水性較強(qiáng)的底物容易反應(yīng)；而在極性較弱的有機(jī)溶劑中，疏水性較弱的底物容易反應(yīng)。 ◆酶在有機(jī)介質(zhì)中催化，與在水溶液中催化比較，由于介質(zhì)的特性發(fā)生改變，而引起酶的對映體選擇性也發(fā)生改變。 區(qū)域選擇性 酶在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行的催化反應(yīng)具有區(qū)域選擇性（ regioselectivity） , 即酶能夠選擇底物分子中某一區(qū)域的基團(tuán)優(yōu)先進(jìn)行反應(yīng)。鍵選擇性與酶的來源和有機(jī)介質(zhì)的種類有關(guān)。 60℃ 對烏桕脂和硬脂酸甲酯的轉(zhuǎn)化反應(yīng) 24小時(shí)后，酶仍保持 82%。 pH值特性 ◆在有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)中，酶所處的 pH 環(huán)境與酶在凍干或吸附到載體上之前所使用的緩沖液 pH 值相同。 ◆酶在有機(jī)介質(zhì)中催化反應(yīng)的最適 pH值通常與酶在水溶液中反應(yīng)的最適 pH 值接近或者相同。 有機(jī)相酶反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn) 1．有利于疏水性底物的反應(yīng)， 能催化在水中不能進(jìn)行的反應(yīng)。 3．可改變反應(yīng)平衡移動(dòng)方向。 5. 酶和產(chǎn)物易于回收。 有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的條件及其控制 ◆ 酶在有機(jī)介質(zhì)中可以催化多種反應(yīng)，主要包括：合成反應(yīng)、轉(zhuǎn)移反應(yīng)、醇解反應(yīng)、氨解反應(yīng)、異構(gòu)反應(yīng)、氧化還原反應(yīng)、裂合反應(yīng)等。 ?酶種類的選擇： 應(yīng)具有對有機(jī)介質(zhì)變性的潛在能力，在有機(jī)介質(zhì)中能保持其催化活性構(gòu)象，還要特別注意酶的穩(wěn)定性、底物專一性、對映體選擇性、區(qū)域選擇性、鍵選擇性等。 ⑵ 化學(xué)修飾酶： SOD 經(jīng)糖脂修飾后變成脂溶性，對溫度、pH、蛋白酶水解的穩(wěn)定性均高于天然 SOD。 酶的選擇 固定化載體的影響 ① 載體能通過分配效應(yīng)劇烈地改變酶微環(huán)境中底物和產(chǎn)物的局部濃度。 ② 載體影響酶分子上的結(jié)合水 ③ 通過載體與酶之間形成的多點(diǎn)結(jié)合作用，可穩(wěn)定酶的催化活性構(gòu)象。 生物印跡 (bioimprint)是一種通過酶與配體問的相互作用、誘導(dǎo)，從而改變酶的構(gòu)象的方法。 利用生物印跡方法可以調(diào)控酶的底物專一性、立體選擇性和對映體選擇性等。 人們利用酶與配體的相互作用性質(zhì) ， 誘導(dǎo)改變酶分子的構(gòu)象 ， 制備出具有結(jié)合特定配體能力的新型酶制劑 。 生物印跡的實(shí)例 底物的選擇和濃度控制 ?酶在有機(jī)介質(zhì)中的底物專一性與在水溶液中的專一性有些差別，所以要根據(jù)酶在所使用的有機(jī)介質(zhì)中的專一性選擇適宜的底物。當(dāng)?shù)孜镞_(dá)到一定濃度以后，再增加底物濃度，反應(yīng)速度的增大幅度逐漸減少，最后趨于平衡，逐步接近最大反應(yīng)速度。 ?有機(jī)溶劑的極性選擇要適當(dāng) ?極性過強(qiáng)（ lgP 2）的溶劑，會(huì)奪取較多的酶分子表面結(jié)合水，影響酶分子的結(jié)構(gòu)，并使疏水性底物的溶解度降低，從而降低酶反應(yīng)速度，在一般情況下不選用； ?極性過弱（ lgP ＞ 5）的溶劑，雖然對酶分子必需水的奪取較少，疏水性底物在有機(jī)溶劑中的溶解度也較高，但是底物難于進(jìn)入
教學(xué)課件相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號(hào)-1