酶催化反應(yīng)的介質(zhì)

第五章非水酶學(xué)非水相酶催化的優(yōu)點(diǎn)：1、增加難溶于水的反響物的溶解度。2、在有機(jī)介質(zhì)中轉(zhuǎn)變反響平衡。3、酶制劑易于回收再利用。4、在有機(jī)溶劑中可增加酶的穩(wěn)定性。5、在有機(jī)溶劑中可轉(zhuǎn)變酶的選擇性。6、不會(huì)或很少發(fā)生微生物污染。水是酶促反響最常用的反響介質(zhì)。(底物)在水介質(zhì)中難溶或不溶。是否存在非水介質(zhì)能保證酶催化？？1984年，克利巴諾夫等人在有機(jī)介質(zhì)中進(jìn)展了酶催化反響的爭(zhēng)論，他們成功地在利出酶可以在水與有機(jī)溶劑的互溶體系中進(jìn)展催化反響。有機(jī)介質(zhì)中的酶催化于底物、產(chǎn)物兩者或其中之一為疏水性物質(zhì)的酶催化作用。氣相介質(zhì)中的酶催化與在水溶液中的催化作用有明顯的不同特點(diǎn)。超臨界介質(zhì)中的酶催化臨界點(diǎn)的流體。離子液介質(zhì)中的酶催化酶在離子液中進(jìn)展的催化作用。離子液〔ionicliquids〕是由有機(jī)陽(yáng)離子與有〔無機(jī)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)。一、有機(jī)介質(zhì)反響體系

酶懸浮體系(微水介質(zhì)體系)(含水量一般小于2%)。與水互溶的有機(jī)溶劑水單相體系非極性有機(jī)溶劑水兩相/多相體系(高脂溶性)相所組成的兩相體系。正膠束體系相界面進(jìn)展。反膠束體系的兩相界面進(jìn)展。的水。它們都對(duì)催化反響有顯著的影響。外表活性劑局部組成的兩性分子。AOT，其化學(xué)名為丁二酸-2-乙基酯磺酸鈉。臨膠束濃度臨膠束濃度：是膠束形成時(shí)所需外表活性劑的最低濃度，用CMC來表示。反向微團(tuán)：疏水尾部向外，與非極性的有機(jī)溶劑接觸；極性頭部向內(nèi)，形成一個(gè)極性核。反膠束體系的制備便會(huì)在有機(jī)溶劑內(nèi)形成聚攏體，這種聚攏體則為反膠束。二、有機(jī)相酶反響應(yīng)具備的條件保證必需水含量選擇適宜的酶及酶形式選擇適宜的溶劑及反響體系底物及其濃度溫度pH和離子強(qiáng)度價(jià)鍵相互作用來維持。對(duì)不那么重要(即由有機(jī)介質(zhì)替代的那局部水不那么重要了〕。1、必需水緊緊吸附在酶分子外表，維持酶催化活性所必需的最少量水。機(jī)溶劑代替。機(jī)介質(zhì)中的酶反響。如有的酶反響即使水只占0.015%酶反響，而且反響速度格外快?？菰锏拿杆线^程：0-0.07g/g〔水/酶〕與外表的極性基團(tuán)結(jié)合(0.07-0.25g/g)〔0.25~0.38g/g〕影響酶反響體系中需水量的因素A．不同酶需水量不同表征必需水作用的參數(shù)---熱力學(xué)水活度水活度〔activityofwater,α

〕：指體系中水的逸度和純水的逸度之比，通?？蓋以用體系中水的蒸汽壓與一樣條件下純水的蒸汽壓之比來表示。αw=p/p0式中p為在肯定條件系中水的蒸汽壓，p0為同等條件下純水的蒸汽壓。面上氣體的相對(duì)濕度得到。酶的選擇除與酶有關(guān)，還與酶-底物、產(chǎn)物-溶劑間關(guān)系有關(guān)。酶粉：a-胰凝乳蛋白酶在酒精中轉(zhuǎn)酯反響，覺察催化活性隨反響體系中酶量的削減而顯著增加。化學(xué)修飾酶：于自然SOD。固定化酶：〔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)變性的力量、反響速度、熱穩(wěn)定性等都可提高。有機(jī)相中固定化后載體對(duì)酶的影響載體能通過安排效應(yīng)猛烈地轉(zhuǎn)變酶微環(huán)境中底物和產(chǎn)物的局部濃度。載體影響酶分子上的結(jié)合水通過選擇適宜的載體可使體系中的水進(jìn)展有利安排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。并且對(duì)有機(jī)溶劑的抗性隨酶與載體間共價(jià)鍵數(shù)量的增加而增加。酶動(dòng)力學(xué)影響一個(gè)酶同時(shí)催化的兩個(gè)反響的相對(duì)速度。解反響。溶劑及反響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、乙晴等水不溶性的有：石油醚、己烷、庚烷、苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、乙醚等酶促反響有機(jī)介質(zhì)體系單相共溶劑體系〔水/水溶性有機(jī)熔劑〕兩相體系〔水/水不溶性有機(jī)溶劑〕低水有機(jī)溶劑體系〔有機(jī)溶劑體系〕有機(jī)溶劑的極性：lgP表示。P是指溶劑在正辛醇與水兩相中的安排系數(shù)。極性系數(shù)越大，說明其極性越小，極性系數(shù)越小，則極性越強(qiáng)。極性過強(qiáng)〔lgP<2〕的溶劑，會(huì)降低酶反響速度，一般狀況下不選用；極性過弱〔lgP≧5〕的溶劑，催化反響速度也不高；通常選用2≦lgP≦5的溶劑作為催化反響介質(zhì)。底物的選擇和濃度掌握依據(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?！俣入S底物濃度上升而增大；底物到達(dá)肯定濃度后—隨底物濃度上升，速度增幅削減，趨于平衡，接近最大反響速度。溫度掌握在水溶液中催化的最適溫度。選擇和離子強(qiáng)度的影響pH選擇：pH值可在有機(jī)相中保持，同一種酶不同來源，對(duì)pH值敏感程度大不一樣。離子強(qiáng)度影響三、有機(jī)溶劑對(duì)對(duì)有機(jī)介質(zhì)中酶的影響有機(jī)溶劑對(duì)酶構(gòu)造與功能的影響有機(jī)溶劑對(duì)酶活性的影響選擇有機(jī)溶劑必需考慮因素：〔即相容性〕〔包括反響產(chǎn)物與溶劑的匹配性，極性產(chǎn)物傾向于保存在酶四周，可能引起產(chǎn)物抑制或不必要的副反響發(fā)生。溶劑必需對(duì)于該主反響是惰性的制劑。酯，就會(huì)生成以溶劑為根底的酯，假設(shè)溶劑是醇，也會(huì)得到類似結(jié)果。必需考慮的其他因素〔溶劑因底物而宜〕四、水對(duì)有機(jī)介質(zhì)中酶的影響水活度必需水含量五、有機(jī)相酶反響的優(yōu)點(diǎn)有利于疏水性底物的反響可提高酶的熱穩(wěn)定性能催化在水中不能進(jìn)展的反響可轉(zhuǎn)變反響平衡移動(dòng)方向可掌握底物專一性可防止由水引起的副反響可擴(kuò)大反響pH值的適應(yīng)性酶易于實(shí)現(xiàn)固定化酶和產(chǎn)物易于回收消退底物、產(chǎn)物的抑制作用?？杀荛_微生物污染外表構(gòu)造、活性中心的結(jié)合部位和底物性質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生肯定的影響，從而顯示出與水相介質(zhì)中不同的催化特性。底物特異性立體選擇性區(qū)域選擇性鍵選擇性熱穩(wěn)定性值特性專一性的結(jié)果。穩(wěn)定性〔1〕熱穩(wěn)定性提高〔2〕儲(chǔ)存穩(wěn)定性提高pH值特性pH環(huán)境與酶