酶催化反应的介质

第五章非水酶学非水相酶催化的优点：1、增加难溶于水的反响物的溶解度。2、在有机介质中转变反响平衡。3、酶制剂易于回收再利用。4、在有机溶剂中可增加酶的稳定性。5、在有机溶剂中可转变酶的选择性。6、不会或很少发生微生物污染。水是酶促反响最常用的反响介质。(底物)在水介质中难溶或不溶。是否存在非水介质能保证酶催化？？1984年，克利巴诺夫等人在有机介质中进展了酶催化反响的争论，他们成功地在利出酶可以在水与有机溶剂的互溶体系中进展催化反响。有机介质中的酶催化于底物、产物两者或其中之一为疏水性物质的酶催化作用。气相介质中的酶催化与在水溶液中的催化作用有明显的不同特点。超临界介质中的酶催化临界点的流体。离子液介质中的酶催化酶在离子液中进展的催化作用。离子液〔ionicliquids〕是由有机阳离子与有〔无机酶在离子液中的催化作用具有良好的稳定性和区域选择性、立体选择性、键选择性等显著特点。一、有机介质反响体系

酶悬浮体系(微水介质体系)(含水量一般小于2%)。与水互溶的有机溶剂水单相体系非极性有机溶剂水两相/多相体系(高脂溶性)相所组成的两相体系。正胶束体系相界面进展。反胶束体系的两相界面进展。的水。它们都对催化反响有显著的影响。外表活性剂局部组成的两性分子。AOT，其化学名为丁二酸-2-乙基酯磺酸钠。临胶束浓度临胶束浓度：是胶束形成时所需外表活性剂的最低浓度，用CMC来表示。反向微团：疏水尾部向外，与非极性的有机溶剂接触；极性头部向内，形成一个极性核。反胶束体系的制备便会在有机溶剂内形成聚拢体，这种聚拢体则为反胶束。二、有机相酶反响应具备的条件保证必需水含量选择适宜的酶及酶形式选择适宜的溶剂及反响体系底物及其浓度温度pH和离子强度价键相互作用来维持。对不那么重要(即由有机介质替代的那局部水不那么重要了〕。1、必需水紧紧吸附在酶分子外表，维持酶催化活性所必需的最少量水。机溶剂代替。机介质中的酶反响。如有的酶反响即使水只占0.015%酶反响，而且反响速度格外快。枯燥的酶水合过程：0-0.07g/g〔水/酶〕与外表的极性基团结合(0.07-0.25g/g)〔0.25~0.38g/g〕影响酶反响体系中需水量的因素A．不同酶需水量不同表征必需水作用的参数---热力学水活度水活度〔activityofwater,α

〕：指体系中水的逸度和纯水的逸度之比，通常可w以用体系中水的蒸汽压与一样条件下纯水的蒸汽压之比来表示。αw=p/p0式中p为在肯定条件系中水的蒸汽压，p0为同等条件下纯水的蒸汽压。面上气体的相对湿度得到。酶的选择除与酶有关，还与酶-底物、产物-溶剂间关系有关。酶粉：a-胰凝乳蛋白酶在酒精中转酯反响，觉察催化活性随反响体系中酶量的削减而显著增加。化学修饰酶：于自然SOD。固定化酶：〔如硅胶、硅藻土、玻璃珠等〕制成固定化酶，其对抗有机介质变性的力量、反响速度、热稳定性等都可提高。有机相中固定化后载体对酶的影响载体能通过安排效应猛烈地转变酶微环境中底物和产物的局部浓度。载体影响酶分子上的结合水通过选择适宜的载体可使体系中的水进展有利安排通过载体与酶之间形成的多点结合作用，可稳定酶的催化活性构象。并且对有机溶剂的抗性随酶与载体间共价键数量的增加而增加。酶动力学影响一个酶同时催化的两个反响的相对速度。解反响。溶剂及反响体系的选择水溶性有机溶剂：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、乙醚等酶促反响有机介质体系单相共溶剂体系〔水/水溶性有机熔剂〕两相体系〔水/水不溶性有机溶剂〕低水有机溶剂体系〔有机溶剂体系〕有机溶剂的极性：lgP表示。P是指溶剂在正辛醇与水两相中的安排系数。极性系数越大，说明其极性越小，极性系数越小，则极性越强。极性过强〔lgP<2〕的溶剂，会降低酶反响速度，一般状况下不选用；极性过弱〔lgP≧5〕的溶剂，催化反响速度也不高；通常选用2≦lgP≦5的溶剂作为催化反响介质。底物的选择和浓度掌握依据酶在所使用的有机介质中的专一性选择适宜的底物。—速度随底物浓度上升而增大；底物到达肯定浓度后—随底物浓度上升，速度增幅削减，趋于平衡，接近最大反响速度。温度掌握在水溶液中催化的最适温度。选择和离子强度的影响pH选择：pH值可在有机相中保持，同一种酶不同来源，对pH值敏感程度大不一样。离子强度影响三、有机溶剂对对有机介质中酶的影响有机溶剂对酶构造与功能的影响有机溶剂对酶活性的影响选择有机溶剂必需考虑因素：〔即相容性〕〔包括反响产物与溶剂的匹配性，极性产物倾向于保存在酶四周，可能引起产物抑制或不必要的副反响发生。溶剂必需对于该主反响是惰性的制剂。酯，就会生成以溶剂为根底的酯，假设溶剂是醇，也会得到类似结果。必需考虑的其他因素〔溶剂因底物而宜〕四、水对有机介质中酶的影响水活度必需水含量五、有机相酶反响的优点有利于疏水性底物的反响可提高酶的热稳定性能催化在水中不能进展的反响可转变反响平衡移动方向可掌握底物专一性可防止由水引起的副反响可扩大反响pH值的适应性酶易于实现固定化酶和产物易于回收消退底物、产物的抑制作用。可避开微生物污染外表构造、活性中心的结合部位和底物性质都会产生肯定的影响，从而显示出与水相介质中不同的催化特性。底物特异性立体选择性区域选择性键选择性热稳定性值特性专一性的结果。稳定性〔1〕热稳定性提高〔2〕储存稳定性提高pH值特性pH环境与酶