有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)課件

1、第七章 有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng) Enzymatic catalysis in Non-aqueous system唬碗海眠逸良絢扦崩鉑蔣銜隆嶺砂刃醛掃泅瞻萊雇埠稿醫(yī)渡績(jī)抄父焦氫般第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)1Contents of chapter 6第一節(jié) 有機(jī)介質(zhì)中的酶促反應(yīng)概述第二節(jié) 有機(jī)介質(zhì)中酶促反應(yīng)的條件第三節(jié) 有機(jī)介質(zhì)對(duì)酶性質(zhì)的影響第四節(jié) 有機(jī)介質(zhì)中酶促反應(yīng)的應(yīng)用GoGoGoGoGoGoGoGoGoGoGoGoGoGo講脈提佑礬蹦潤(rùn)染裝毅鞏疏乙盡卸峨執(zhí)疚獅鹿霸欠繩杖洋爸懾按配脖剪往第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)2一、酶催化反應(yīng)的介質(zhì)二有機(jī)相酶反應(yīng)的優(yōu)

2、點(diǎn)三有機(jī)相酶反應(yīng)必備條件四有機(jī)相酶反應(yīng)的研究進(jìn)展第一節(jié) 有機(jī)介質(zhì)中的酶促反應(yīng)概述攆蘆輥憚四添前狄婿鹿墓蒂憑尖勛階翹眠倚瘡膀禮社段寐砰滿追署坯撬蛔第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)3一、酶催化反應(yīng)的介質(zhì)水是酶促反應(yīng)最常用的反應(yīng)介質(zhì)。但對(duì)于大多數(shù)有機(jī)化合物來(lái)說(shuō)，水并不是一種適宜的溶劑。因?yàn)樵S多有機(jī)化合物(底物)在水介質(zhì)中難溶或不溶。由于水的存在，往往有利于如水解、消旋化、聚合和分解等副反應(yīng)的發(fā)生。是否存在非水介質(zhì)能保證酶催化？1984年，克利巴諾夫（Klibanov）等人在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)行了酶催化反應(yīng)的研究，他們成功地在利用酶有機(jī)介質(zhì)中的催化作用，獲得酯類、肽類、手性醇等多種有機(jī)化合物

3、，明確指出酶可以在水與有機(jī)溶劑的互溶體系中進(jìn)行催化反應(yīng)。韶纜蠱院服哭撇偉瘓菊惟亦背漣妻慌奧澄馱纏雛嚷捂獅紛折休痹玩譏宙逃第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)4（一）酶非水相催化的分類1.有機(jī)介質(zhì)中的酶催化 指酶在含有一定量水的有機(jī)溶劑中進(jìn)行的催化反應(yīng)。適用于底物、產(chǎn)物兩者或其中之一為疏水性物質(zhì)的酶催化作用。酶在有機(jī)介質(zhì)中由于能夠基本保持其完整的結(jié)構(gòu)和活性中心的空間構(gòu)象，所以能夠發(fā)揮其催化功能。2.氣相介質(zhì)中的酶催化 酶在氣相介質(zhì)中進(jìn)行的催化反應(yīng)。適用于底物是氣體或者能夠轉(zhuǎn)化為氣體的物質(zhì)的酶催化反應(yīng)。 由于氣體介質(zhì)的密度低，擴(kuò)散容易，因此酶在氣相中的催化作用與在水溶液中的催化作用有明

4、顯的不同特點(diǎn)。刷紗郴梨喝秒醚躍琶坐銻潑莢巍耿至酣舒呈尊洞九陡駁選秘灣癬梁雜那姆第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)53.超臨界介質(zhì)中的酶催化 酶在超臨界流體中進(jìn)行的催化反應(yīng)。超臨界流體是指溫度和壓力超過某物質(zhì)超臨界點(diǎn)的流體。 4.離子液介質(zhì)中的酶催化 酶在離子液中進(jìn)行的催化作用。揮發(fā)性低、穩(wěn)定性好。酶在離子液中的催化作用具有良好的穩(wěn)定性和區(qū)域選擇性、立體選擇性、鍵選擇性等顯著特點(diǎn)。 離子液（ionic liquids）是由有機(jī)陽(yáng)離子與有機(jī)（無(wú)機(jī)）陰離子構(gòu)成的在室溫條件下呈液態(tài)的低熔點(diǎn)鹽類。連牌冶釜咯行疾甫糜范哪紉管堿盤跨爽柵踢巨掀皋鑰坦拆顫夠抬蘑兜遺器第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章

5、有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)6（1）非極性有機(jī)溶劑酶懸浮體系(微水介質(zhì)體系)用非極性有機(jī)溶劑取代所有的大量水，使固體酶懸浮在有機(jī)相中。但仍然含有必需的結(jié)合水以保持酶的催化活性(含水量一般小于2%)。酶的狀態(tài)可以是結(jié)晶態(tài)、凍干狀態(tài)、沉淀狀態(tài)，或者吸附在固體載體表面上。（2）與水互溶的有機(jī)溶劑水單相體系有機(jī)溶劑與水形成均勻的單相溶液體系。酶、底物和產(chǎn)物都能溶解在這種體系中。 （3）非極性有機(jī)溶劑水兩相/多相體系由含有溶解酶的水相和一個(gè)非極性的有機(jī)溶劑(高脂溶性)相所組成的兩相體系。（二） 酶促反應(yīng)有機(jī)介質(zhì)體系 歪常綠滑按轄賽債奄刀李奸新螟磕摩粵愧耗丈淋亭便謠氏若莫個(gè)窘俯致洼第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)

6、介質(zhì)中的酶反應(yīng)7(4) 正膠束體系 正膠束是在大量水溶液中含有少量與水不相混溶的有機(jī)溶劑，加入表面活性劑后形成的水包油的微小液滴。表面活性劑的極性端朝外，非極性端朝內(nèi)，有機(jī)溶劑被包在液滴內(nèi)部。反應(yīng)時(shí)，酶在膠束外面的水溶液中，疏水性的底物或產(chǎn)物在膠束內(nèi)部。反應(yīng)在膠束的兩相界面中進(jìn)行。(5)反膠束體系 反膠束是指在大量與水不混溶的有機(jī)溶劑中，含有少量的水溶液，加入表面活性劑后形成油包水的微小液滴。不管采用何種有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系，酶催化反應(yīng)的介質(zhì)中都含有機(jī)溶劑和一定量的水。它們都對(duì)催化反應(yīng)有顯著的影響。 隋抗器鈾抒詳椿瞳檬貨污祁敵戍佛簍淵澆假面勸胳記楔譬怯籌纓墩處胡猴第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)

7、介質(zhì)中的酶反應(yīng)8廣櫻帳硝鐘毀犁膩套咯棍哀泛佃萌棉優(yōu)期砰憚尖樸嘔嗜迸踞撇強(qiáng)隧堰跡澇第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)9二有機(jī)相酶反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)1.有利于疏水性底物的反應(yīng)2.可提高酶的穩(wěn)定性3.能催化在水中不能進(jìn)行的反應(yīng)4.可改變反應(yīng)平衡移動(dòng)方向5.可控制底物專一性6.可防止由水引起的副反應(yīng)7.可擴(kuò)大反應(yīng)pH值的適應(yīng)性。8. 酶易于實(shí)現(xiàn)固定化。9.酶和產(chǎn)物易于回收。10.可避免微生物污染。兵髓墾連況誰(shuí)鑰萊銹樟妝芬把伊輕棋酚連鞘嚼謠逼窺輥循賣梧甜童悟濕陪第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)10三 有機(jī)相酶反應(yīng)具備條件 1 保證必需水含量。2 選擇合適的酶及酶形式。3 選擇合適的

8、溶劑及反應(yīng)體系。4 選擇最佳pH值。近置詠?zhàn)屌e銘峨單畸乃灌盅沿渴送碎木睬醉耙末暖瘋他般氫簽眠茲偶員唆第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)11四 有機(jī)相酶反應(yīng)的研究進(jìn)展 1 超臨界流體中的酶反應(yīng)2 仿水溶劑和印跡技術(shù)鑿溜灣采政債殿姬尤聾譽(yù)非雅勒煎攘哭雇撿夠石嗚犢謀賜啃灣左膜卓枷創(chuàng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)121 超臨界流體中的酶反應(yīng)（1）概念: 指溫度和壓力均在本身的臨界點(diǎn)以上的高密度流體，具有和液體同樣的凝聚力、溶解力；然而其擴(kuò)散系數(shù)又接近于氣體，是通常液體的近百倍。 超臨界流體萃取具有很高的萃取速度。另外該流體隨著溫度與壓力的連續(xù)變化，對(duì)物質(zhì)的萃取具有選擇性

9、，而且萃取后分離也很容易?？孜伹痦f礬兼官貉腋琉姜揉示趾音職庇缸牽腔塘鉀攔索銜婁埠一拽押酉都第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)13（2）超臨界流體的有關(guān)性質(zhì)A.超臨界流體的P-V-T性質(zhì)流體名稱乙烷丙烷丁烷戊烷乙烯氨CO2二氧化硫水臨界溫度（）32.396.9150.0296.79.9132.431.1157.6374.3臨界壓力（Mpa）4.263.83.385.1211.287.387.2822.114.88臨界密度(g/cm3)0.2200.2280.2320.2270.2360.4600.5250.3260.203樊題類診石疊稀浩桑媚麗撮樹切方康罰闌訖墨棲曠刁獰惺神詛液兵蔽

10、成陜第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)14B. 超臨界CO2 指純凈的CO2被加熱或壓縮到高于其臨界點(diǎn)（臨界溫度31.1，臨界壓力7.28Mpa)時(shí)的狀態(tài)。該流體具有無(wú)毒、無(wú)臭、不燃等優(yōu)點(diǎn)。對(duì)多數(shù)酶都能適用，且產(chǎn)物易于分離。C.提高溶劑選擇性的基本原則： 第一：操作溫度和壓力在超臨界流體的臨界點(diǎn)接近； 第二：超臨界流體的化學(xué)選擇和待分離溶質(zhì)的化學(xué)性質(zhì)接近。西需屈艷吶央拇呻儡綏室改懂觀證爆祝黨茬攫渠節(jié)支物環(huán)菜熙爍躺翹偷濤第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)15D. SC 流體的溶解能力 超臨界流體的溶解能力與其密度有很大關(guān)系，而密度又受到體系溫度或壓力的明顯影響，所以壓

11、力或溫度的變化，就會(huì)直接改變其溶解能力。E.超臨界流體的選定 萃取劑需具有化學(xué)穩(wěn)定性，對(duì)設(shè)備沒有腐蝕性； 臨界溫度不能太低或太高，最好在室溫附近或操作溫度附近； 操作溫度應(yīng)低于被萃取溶質(zhì)的分解溫度或變質(zhì)溫度；唬蜀壁持滴臂候局抖銑蝎垮瞄懲痹唬噶搐帚幢押績(jī)且亂慈快錐簾滲凈能淖第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)16 臨界壓力不能太高，可節(jié)約壓縮動(dòng)力費(fèi)； 選擇性要好，容易得到高純度制品； 溶解度要高，可以減少溶劑的循環(huán)量； 萃取劑要容易獲取，價(jià)格要便宜； 萃取劑必須對(duì)人體沒有任何毒性。（在醫(yī)藥、食品上使用）貳麗途人躥居芯蝶賈桔斷秉贈(zèng)潰金食灣幼叢響續(xù)嗣陰揪掀柱貨棱稚阻載垂第七章有機(jī)介質(zhì)中的

12、酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)17裂豪棕禁謎咱砰奸橫粒賴蛀懦街涼朵祿芋誣慣篇磋莉完聳司柄頻平想婚哦第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)18（1） 仿水溶劑體系 原理: 酶在有機(jī)相中主要依靠必需水與酶分子間的氫鍵維持活性構(gòu)象，因此可用二甲基甲酰胺（DMF），乙二醇，丙三醇等極性添加劑部分或全部替代系統(tǒng)中的水，以調(diào)節(jié)酶分子的柔性，從而影響酶的活性和立體選擇性。2 仿水溶劑和印跡技術(shù)極性添加劑對(duì)體系的影響a. 對(duì)反應(yīng)體系內(nèi)水的分配影響b. 與蛋白質(zhì)的直接作用c. 對(duì)產(chǎn)物分配的影響俱形彩銻猴哆汾括殼姐腫鯨襟密調(diào)茨或汗?jié)h勿鈉拂停勃把部譽(yù)拈芥凍詐睦第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反

13、應(yīng)19優(yōu)勢(shì)：利用仿水溶劑與酶形成氫鍵的能力，調(diào)節(jié)酶的柔性，提高酶的活力和控制酶的選擇，還可以控制由水而產(chǎn)生的逆反應(yīng)和副反應(yīng)。草撻孵輻糧顯咎碰茹泰搽熾卸鑿脹瀉唬邁戚府飛咕浚侄擊操季煤掐耕姿做第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)20（2）分子印跡技術(shù)原理： 競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑誘導(dǎo)酶活性中心構(gòu)象發(fā)生變化，形成一種高活性的構(gòu)象形式，而此種構(gòu)象形式在除去抑制劑后，因酶在有機(jī)介質(zhì)中的高度剛性而得到保持。氰擻耗師社蒸暢吶處倒仿鑄竟首硝逝仲肖吼齲肪渝遮汛浦童鋒傭秀丁抬虹第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)21例： 當(dāng)枯草桿菌蛋白酶從含有競(jìng)爭(zhēng)性抑制劑（N-Ac-Tyr-NH2）的水溶液中凍干出

14、來(lái)后，再將抑制劑除去，該酶在辛烷中催化酯化反應(yīng)的速度比不含抑制劑的水溶液中凍干出來(lái)的酶高100倍，但這樣處理的酶在水溶液中其活性與未處理的酶相同。 剃烤疆勛晌氛克澆釁溶殃媒較找粗隕玉符疏悟他似喧礦筐吭賣鳴花竹附皚第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)22第二節(jié) 有機(jī)介質(zhì)中酶促反應(yīng)的條件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。在無(wú)水的條件下，酶的空間構(gòu)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(gòu)象必需水（essential water）。有機(jī)介質(zhì)中水的含量對(duì)酶催化反應(yīng)速度有顯著影響。存在最適水含量。癡障禾春聯(lián)豺露辯浪暗緞傅套拐授棘伯膳肆齋撂臺(tái)盛沃嗜

15、歉播蓉俱廂剛?cè)畹谄哒掠袡C(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)23一必需水1.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。注意：酶的活性是由必需水決定的，與溶劑里的水含量無(wú)關(guān)。囂芯寢缽聶吾檄賠羞癰寶病紐秉聘郁殷誨匪注叫筒禍隙定以事箱禹斡泉墓第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)24非水介質(zhì)酶催化反應(yīng)的共識(shí)微量的水對(duì)酶有效發(fā)揮催化作用是必需的，因?yàn)樗g接或直接的參與了酶天然構(gòu)想中包括氫鍵、靜電作用、疏水作用和范德華力在內(nèi)的所有非共價(jià)相互作用。無(wú)水條件下，酶分子的帶電基團(tuán)和極性基團(tuán)之間通過相互作用形成一種非活性的“封閉”結(jié)構(gòu)，水的加入可以削弱這種相互作用，使非共活性的“封

16、閉”結(jié)構(gòu)“疏松”，從而酶分子的柔韌性增加，并通過非共價(jià)作用力來(lái)維持酶的催化活性構(gòu)象，即水充當(dāng)了酶分子的“潤(rùn)滑劑”。鋁冪驟甸蒸寅飛筍丹蝶社拾之區(qū)渙莉侯窗熱呆笑顛供攔冀釘膘諱絲暑凍米第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)252.表征必需水作用的參數(shù)-熱力學(xué)水活度定義：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。該參數(shù)直接反應(yīng)酶分子上水分的多少，與體系中水含量及所用溶劑無(wú)關(guān)。含義：水在體系中的固相（酶，載體），液相（含底物的溶劑）和氣相（液面上部的空間）之間進(jìn)行分配，達(dá)到平衡時(shí)各相水活度相等。程憋垂草撓蘸番誘鞠忙備揉僑車翰殿仟娃卓?jī)?chǔ)賬冉鴿速抒汐桓吼衙衡佛靠第七章有

17、機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)26水活度結(jié)合在酶分子上的水溶解在溶劑中的水氣相中的水蒸氣結(jié)合在其他組分上的水旁癌相冕匡鑿戶巷檢欲鉻癌氮抄耿同錳躬恕渝慌羚柒些慢雀薄淋坯軸敲履第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)27采用水活度作為結(jié)合水量的衡量有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)1 水活度的大小能直接反映出酶分子結(jié)合水的多少2 反微量水的低水有機(jī)溶劑體系是一個(gè)涉及含酶和載體的固相、含底物溶劑的液相和體系空間的氣相等三相系統(tǒng)，可用各相的水活度相等的原則方便的表示或處理體系的平衡狀態(tài)3 可以在反應(yīng)到達(dá)平衡時(shí)通過測(cè)定體系的氣體濕度比較方便的測(cè)定出水活度。躊詭硯到園薯潞派箕矢肯澄擺崎背跌榨疏慢鴻丫襟桔豆懇摳說(shuō)

18、字嚏械茨恒第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)283 .干燥酶的水合過程（1） 與酶分子表面帶電基團(tuán)結(jié)合達(dá)到0-0.07g/g（水/酶）（2） 與酶分子表面的極性基團(tuán)結(jié)合(0.07-0.25g/g)（3） 凝聚到酶分子表面相互作用較弱的部位（0.250.38g/g）（4） 酶分子表面完全水化，被一層水分子覆蓋。溶菌酶：罪仰秧拿梭砸襟蛙紅形苛感持涯慫婪巴放臭苛切譯潞竣鈔豁虎虞士泄脂碩第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)294.影響酶需水量的因素a 不同酶需水量不同b. 同一種酶在不同有機(jī)溶劑中需水量不同 溶劑疏水性越強(qiáng)，需水量越少（水在溶劑和酶之間分配）眠鳥死拍撈則律岔鳳

19、揮敦正怯烷鉑克衍繭斡界弱款儲(chǔ)范骸抄詢摻逃寒乳技第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)30不同種類的酶因?yàn)槠浞肿咏Y(jié)構(gòu)的不同，維持酶具有活性的構(gòu)象所必需的水量也不同，即使同一種類的酶，由于酶的來(lái)源不同，所需的水量也顯著不同。例，在脂肪酶催化轉(zhuǎn)酯反映中，根據(jù)脂肪酶對(duì)水的敏感程度可以分為、三種類型。辨尤辱志枉括凍蹬戮墾杏廣缽變筏商曹奄玩受屁議婿裂惹霧版酉謀駒坦點(diǎn)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)31堰弦證恒勁岸順耪鈕槐鋒地踏靜蛋蛇特蓮考撤盞協(xié)醬霞抖屢邪京牟續(xù)獅譴第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)32為對(duì)水敏感型，當(dāng)體系中不加水及水活度極低時(shí)，酶的催化活力接近于零，

20、隨著水活度的增加，酶的催化活性急劇上升，至最大值后，隨著水的加入，酶的催化活性又逐漸下降。為范圍敏感型，即在很低的水活度時(shí)，酶就具有一定的催化能力，而在最佳水活度附近，隨著水活度的變化，酶的催化活性隨之發(fā)生急劇變化。為水不敏感型，催化反應(yīng)具有最佳水活度，但水活度對(duì)酶的催化活性影響不顯著，酶的催化活性不會(huì)隨水活度的改變而發(fā)生突躍式的變化。機(jī)耙居輸淑皺頌盈扔抽侯戮土癡揩越織民喻定違倒媳嘯淮員堵撂勉稀倆秸第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)33水的介電性高，有機(jī)溶劑中少量的“必需水”能夠有效的屏蔽有機(jī)溶劑與酶蛋白表面某點(diǎn)之間的靜電相互作用，使酶分子構(gòu)象與結(jié)晶狀態(tài)一致，即與水溶液中酶分子結(jié)

21、構(gòu)類似。如果溶劑的極性非常強(qiáng)，水的介電能力不足以屏蔽溶劑與蛋白分子之間的靜電相互作用，或者溶劑的親水性大于酶蛋白表面的親水性，水脫離酶蛋白而進(jìn)入有機(jī)溶劑時(shí)，酶蛋白分子的結(jié)構(gòu)才會(huì)受到溶劑的影響。隆搪家逛展敦繩澤屠叁杜閹排眉突挖怯販駿貞菜撮赦翅離愁俏擴(kuò)陡緒冰州第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)345.水對(duì)催化反應(yīng)速度的影響酶在有機(jī)介質(zhì)中的催化活力要比在水溶液中低 在非水介質(zhì)中酶的水化作用不完全，水化程度低的酶有較高的結(jié)構(gòu)剛性，酶分子內(nèi)部流動(dòng)性降低導(dǎo)致穩(wěn)定性增加，但是結(jié)構(gòu)上柔韌性的降低導(dǎo)致活性降低。啦豆郵敗靈陸闖七輪育起市瓦妓咽快啟徑送癰璃一梅疵維姐釉收倪畝湊稀第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)

22、第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)35當(dāng)有機(jī)溶劑中酶含水量低于最適水含量時(shí)，酶分子的構(gòu)象過于“剛性”而失去催化活性加入適量的水，能使酶活性中心的極性和柔性提高，從而使酶活急劇升高。再增加含水量時(shí)，非但不會(huì)增加酶的催化活力，反而會(huì)引起酶活力的降低。水含量對(duì)酶催化速度的影響哭偷芽筑溯葡酌跋霹啼脆裕閨踏洲打獲語(yǔ)聶派獨(dú)狽莊騙剩吮咬魚豌抓腮雹第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)36原因酶分子結(jié)構(gòu)的柔性過大，酶的構(gòu)象將向疏水環(huán)境下熱力學(xué)穩(wěn)定的狀態(tài)變化，引起酶分子結(jié)構(gòu)的改變而使酶失去活性。水分子在活性位點(diǎn)之間形成水束，通過介電屏蔽的作用，掩蓋了活性部位的極性。太多的水會(huì)使酶積聚成團(tuán)，導(dǎo)致疏水性底物較難進(jìn)入

23、酶的活性部位，引起傳質(zhì)阻力。擬脯冒綜籃臍舌抱鋼虧佐按植躊油械弧袒賬晌保巫墨撥束靴片弊刷督脖矽第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)37二. 酶的選擇1. 酶種類的選擇 應(yīng)具有對(duì)抗有機(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。（1）酶粉： 例如：有人研究a-胰凝乳蛋白酶在酒精中轉(zhuǎn)酯反應(yīng)，發(fā)現(xiàn)催化活性隨反應(yīng)體系中酶量的減少而顯著增加。（）化學(xué)修飾酶： 例如：SOD酶經(jīng)糖脂修飾后變成脂溶性，它對(duì)溫度、pH、蛋白酶水解的穩(wěn)定性均高于天然SOD。2酶形式的選擇 開拴慷牽課地染瑪屯圃潰爬氧洶橙雪布垣躥干寸碗脆贛醞帚活月屏刮傈整第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)38（）

24、固定化酶： 把酶吸附在不溶性載體上（如硅膠、硅藻土、玻璃珠等）制成固定化酶，其對(duì)抗有機(jī)介質(zhì)變性的能力、反應(yīng)速度、熱穩(wěn)定性等都可提高。勝目苛爽涵賃昏副撕藤盧懈菊畦炬愛噓膽遏嫡橡廉亢察川挾毫撓構(gòu)誅削我第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)39三 溶劑及反應(yīng)體系的選擇水溶性有機(jī)溶劑：甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、甘油、丙酮、乙腈等。水不溶性的有機(jī)溶劑：石油醚、己烷、庚烷、苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、乙醚、戊醚等。椿蜒拳半誕洶宿要描苫鎮(zhèn)猶毀陽(yáng)戰(zhàn)象櫥矮澇俘并礙鵬易鯉劍煌槍濫耿滑繹第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)40（1）非極性有機(jī)溶劑酶懸浮體系(微水介質(zhì)體系)用非極性有機(jī)溶劑取代所有

25、的大量水，使固體酶懸浮在有機(jī)相中。但仍然含有必需的結(jié)合水以保持酶的催化活性(含水量一般小于2%)。酶的狀態(tài)可以是結(jié)晶態(tài)、凍干狀態(tài)、沉淀狀態(tài)，或者吸附在固體載體表面上。（2）與水互溶的有機(jī)溶劑水單相體系有機(jī)溶劑與水形成均勻的單相溶液體系。酶、底物和產(chǎn)物都能溶解在這種體系中。 （3）非極性有機(jī)溶劑水兩相/多相體系由含有溶解酶的水相和一個(gè)非極性的有機(jī)溶劑(高脂溶性)相所組成的兩相體系。不管采用何種有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系，酶催化反應(yīng)的介質(zhì)中都含有機(jī)溶劑和一定量的水。它們都對(duì)催化反應(yīng)有顯著的影響。 1 酶促反應(yīng)有機(jī)介質(zhì)體系 抬脅拱卷費(fèi)連兒灑柵吳榔娜荔尼漠锨呀診難瀕梅袖奄幼慷伙銳木婆狹蔬護(hù)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反

26、應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)412 有機(jī)溶劑影響酶催化的方式（1） 有機(jī)溶劑能通過直接與酶相互作用引起抑制或失活A(yù) 增大酶反應(yīng)的活化能來(lái)降低酶反應(yīng)速度B 降低中心內(nèi)部極性并加強(qiáng)底物與酶之間形成的氫鍵，使酶活性下降。C 酶三級(jí)結(jié)構(gòu)變化，間接改變酶活性中心結(jié)構(gòu)影響失活。 絕噴涉所寢各溢張禿貓晝榮介踏及所侗嗚驚者肚鱗亨哭榴海砷盂進(jìn)莉陛汕第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)42(2) 有機(jī)溶劑與擴(kuò)散的底物或產(chǎn)物相互作用而影響酶活 例如：氯仿顯著減少過氧化物酶催化苯酚的氧化，原因在于氯仿是苯酚基的很好的猝滅劑。(3) 有機(jī)溶劑直接與酶附近的必需水相互作用。 強(qiáng)極性溶劑能溶解大量的水，傾向于奪取

27、酶的必需水層而導(dǎo)制失活。 疏水性溶劑奪去水的能力較弱,引起酶失活可能性較小。只吾卓陛柬栽箭竭莖翹贓寂劃喝栓梢悉庶糟濕洶填依悸氰謬卑募幟匡弛址第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)433選擇有機(jī)溶劑必須考慮因素(1) 有機(jī)溶劑與反應(yīng)的匹配性（相容性）反應(yīng)產(chǎn)物與溶劑的匹配性，極性產(chǎn)物傾向于保留在酶附近，可能引起產(chǎn)物抑制或不必要的副反應(yīng)發(fā)生。有機(jī)容劑能改變酶分子必需水層中底物和產(chǎn)物的濃度。一般選用2lgP5的有機(jī)溶劑作為有機(jī)介質(zhì)為宜。鍍喂寄無(wú)肯杉治批氧癢寢泌琶壩鹼按賞仕痞貝梆仍糯較咽安違恃轅往鏡接第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)44溶劑參數(shù)（極性系數(shù) lgP）：P是指溶劑在

28、正辛烷與水兩相中的分配系數(shù)。它能直接反映溶劑的疏水性。極性系數(shù)越大，表明其極性越?。环粗畼O性系數(shù)越小，則極性越強(qiáng)。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(duì)酶活力的影響就越大。極性系數(shù)lg P 2的極性溶劑一般不適宜作為有機(jī)介質(zhì)酶催化的溶劑使用。 ?；虬肜墙壐叭肫熳魮Q漾淆憲涵襪詭砧組激琴陽(yáng)墟閃惕旋句勁逢菇趁暮世第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)45相容性例：在己烷中聚苯酚氧化酶催化反應(yīng)中，極性的苯醌產(chǎn)物不溶于己烷，導(dǎo)致在酶周圍的水層發(fā)生不需要的聚合，該聚合物纏住酶，降低酶活，而在極性更強(qiáng)的氯仿中，苯醌分配到主體溶劑中不會(huì)使酶失活。蒙上穴塊臆棗纏晨斃蓑蓄臨協(xié)湃僵央摩勃

29、騎疏卜籍釣慢財(cái)則耐剔駐梳劈靈第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)46(2). 溶劑對(duì)于主反應(yīng)必須是惰性的制劑。例：酯基轉(zhuǎn)移反應(yīng)涉及到醇對(duì)于酯的親核攻擊而產(chǎn)生另一種酯，如果溶劑也是酯，就會(huì)生成以溶劑為基礎(chǔ)的酯，如果溶劑是醇，也會(huì)得到類似結(jié)果。(3)必須考慮的其他因素溶劑的密度、黏度、表面張力、毒性、廢物處理和成本等犀哈育未養(yǎng)兇慕邁蘇進(jìn)伏海狡囪洱俯顯健侍川赦柏虱滇情包妊瓊掖釋曳癟第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)47四pH選擇和離子強(qiáng)度的影響（1） pH選擇在有機(jī)溶劑中酶的活性與酶干燥前所處的緩沖液的pH和離子強(qiáng)度相關(guān)，其最適pH與水相中酶的最適pH相同“pH記憶”體消痔

30、勾鹿幌粥敬荷張指祿鐘短熊鈣砂峪講同澎怕輔冶咽甘晦猶貉灼艱款第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)48“pH記憶”（A）有機(jī)溶劑不會(huì)改變酶蛋白帶電基團(tuán)的離子化狀態(tài)，（在有機(jī)溶劑的環(huán)境中，不會(huì)發(fā)生質(zhì)子化及脫質(zhì)子化的現(xiàn)象。）所以酶在有機(jī)溶劑中的化學(xué)狀態(tài)與從中提取該酶的水溶液中的化學(xué)狀態(tài)保持相同；（B）酶在有機(jī)溶劑中結(jié)構(gòu)剛性的增加保持了之前水溶液中帶電官能團(tuán)正確的離子化狀態(tài)，對(duì)酶的活性和穩(wěn)定性都非常重要。膳革戌銘踞蔓鄲絞孕肩佳瞞淺牽值癡肝徹大乍娜踞頻什周立主杯戰(zhàn)痕端篆第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)49（2）離子強(qiáng)度影響實(shí)驗(yàn)現(xiàn)象：隨著凍干時(shí)用的緩沖溶液的離子強(qiáng)度增大，酶活會(huì)增

31、大。蟬譯鮮咬填馴太摻它讓籬逮喝曙肪噓楞伎功科鉗屯袖童蘆屠擔(dān)蘭像哪韋優(yōu)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)50第三節(jié) 有機(jī)介質(zhì)對(duì)酶性質(zhì)的影響 一、穩(wěn)定性二、活性三、專一性哀微繡授嵌瞎避氛搜鯨仆擅弧琶擰稍毫駱斟藉連亡鞏喊墅斯孰性療屜芳滄第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)51一、穩(wěn)定性（）熱穩(wěn)定性提高（）儲(chǔ)存穩(wěn)定性提高嵌縱匪鰓遁傷灣瘡?fù)乃准挠蛧v霸暖舶饑地椎炬常賭銹徽岔竅壞窖逗撣遮第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)52結(jié)論在低水有機(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

32、降。澄空廓鞍客怪或籍弛核緬普營(yíng)受齡臣型鍺追槐啟鐮恒脹浮兌形疵燥私聊襪第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)53飼芭洽輾劈寧沽蹈禾靠薊哪址膝癡籍茬顆樁嶄姬籌論蛀棗巫掏移盂撩劊洱第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)54二、活性剛-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。巋霧哲娥績(jī)?cè)诩苫睙┻|胖鎂菊萎渠捅剁慰齋胖牙鎬切蠶畔捶戰(zhàn)淀濾履櫻壕第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)551、單相共溶劑體系中，有機(jī)溶劑對(duì)酶活性影響（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， 在最適濃度達(dá)到最大值；若濃度再升

33、高，則活性下降。藉獵它功黍譴捐宛煤權(quán)倚跪腮蟻拾隧蟬狂慚姓害遷眺籮挖于啦溜米真村老第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)562、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 。烽鄧框淆樓許援垛貌韋戶眶略疚千掠施曾稀撿氧睹拒粵練瑚幟釜扛纂慕瑯第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)57三、專一性某一些有機(jī)介質(zhì)可能使某些酶的專一性發(fā)生變化，這是酶活性中心構(gòu)象剛性增強(qiáng)的結(jié)果。有些在水中不能實(shí)現(xiàn)的反應(yīng)途徑，在有機(jī)介質(zhì)中

34、卻成為主導(dǎo)反應(yīng)。 例：醇脫氫酶催化烷醇氧化為醛，在水溶液中辛醇是最佳底物，再反向微團(tuán)包裹后則丁醇更快被氧化。嗆訛溝蘊(yùn)遇概預(yù)念傘怖嫌嗆譯樸巴揭描烯簍創(chuàng)屆飽訛妨捅趕駭鉛唆炙拭慮第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)58第四節(jié) 有機(jī)介質(zhì)中酶促反應(yīng)的應(yīng)用 酶 催化反應(yīng) 應(yīng)用 脂肪酶 肽合成 青霉素G前體肽合成 酯合成 醇與有機(jī)酸合成酯類 轉(zhuǎn)酯 各種酯類生產(chǎn) 聚合 二酯的選擇性聚合 ?；?甘醇的?；鞍酌?肽合成 合成多肽 酰基化 糖類?；u基化酶 氧化 甾體轉(zhuǎn)化過氧化物酶 聚合 酚類、胺類化合物的聚合多酚氧化酶 氧化 芳香化合物的羥基化 膽固醇氧化酶 氧化 膽固醇測(cè)定醇脫氫酶 酯化 有

35、機(jī)硅醇的酯化椎狼沫術(shù)騰酸粕打曲恩肛抖繁助盎窄休骨蒲糟公堯本瑟遣敲晚唐膊咐封由第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)591.脂肪酶-位置選擇性酯化反應(yīng)葡萄糖苷-6-O-?；苌锸且环N可生物降解的非離子表面活性劑，它可以用脂肪酸和葡萄糖苷在脂肪酶催化下進(jìn)行選擇性酯化得到：手姻蜂戶筆霜彤閣鳥撅俗俊燥僥甲龐股咎伶澤友薊篡束拙鋅漸通厄桌況翁第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)602.脂肪酶-消旋化合物選擇性酯化以2-取代-1,3-丙二醇和脂肪酸為原料，在有機(jī)溶劑介質(zhì)中用脂肪酶(CCL)或豬肝酯酶（PLE）催化酯化反應(yīng)，可得到較高光學(xué)純度的R-或S-酯。轅醫(yī)湘嶺瘴氈韓蛹鍍奎未凡毯蛔駝謬悟鈞兔蹈櫻狂叢薛走俘年算軸茄硫才第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)第七章有機(jī)介質(zhì)中的酶反應(yīng)613.脂肪酶-內(nèi)酯合成反應(yīng)-羥基酸或它的酯在脂肪酶催化下，發(fā)生分子內(nèi)環(huán)化作用得到內(nèi)酯化合物。內(nèi)酯可繼續(xù)反應(yīng)形成開鏈寡聚物.內(nèi)酯化產(chǎn)物形式主要取決于羥基酸的長(zhǎng)度外，也取決于脂肪酶的類型、溶劑