EnzymeEngineering酶工程.ppt

Enzyme Engineering酶工程 第四章 有机介质中的酶反应 第一节 有机介质中的酶促反应概述 第二节 有机介质中酶促反应的条件 第三节 有机介质对酶性质的影响 第四节 有机介质中酶促反应应用举例 第一节 有机介质中的酶促反应概述 一． 有机相酶反应的优点： 二． 有机相酶反应具备条件 三． 有机相酶反应的研究进展 四． 有机相酶反应的应用现状 一． 有机相酶反应的优点： 1． 有利于疏水性底物的反应。 2． 可提高酶的热稳定性. 3． 能催化在水中不能进行的反应 4． 可改变反应平衡移动方向 5． 可控制底物专一性 一． 有机相酶反应的优点： 6． 可防止由水引起的副反应。 7． 可扩大反应pH值的适应性。 8． 酶易于实现固定化。 9． 酶和产物易于回收。 10． 可避免微生物污染。 二． 有机相酶反应具备条件 1． 保证必需水含量。 2． 选择合适的酶及酶形式。 3． 选择合适的溶剂及反应体系。 4． 选择最佳pH值。 三． 有机相酶反应的研究进展 1． 超临界流体中的酶反应 2． 仿水溶剂和印迹技术 1． 超临界流体中的酶反应 超临界流体的概念: 指温度和压力均在本身的临界点以上的高密度流体，具有和液体同样的凝聚力、溶解力；然而其扩散系数又接近于气体，是通常液体的近百倍。 超临界流体的有关性质 （1）超临界流体的P-V-T性质 超临界流体的有关性质 （2）所谓超临界CO2是指纯净的CO2被加热或压缩到高于其临界点（临界温度31.1℃，临界压力7.28Mpa)时的状态。该流体具有无毒、无臭、不燃等优点。 超临界流体的有关性质 （3）提高溶剂选择性的基本原则是： 第一：操作温度和超临界流体的临界温度接近； 第二：超临界流体的化学选择和待分离溶质的化学性质接近。 超临界流体萃取的应用实例 2． 仿水溶剂和印迹技术 （1） 仿水溶剂体系 （2） 分子印迹技术 （1） 仿水溶剂体系 原理: 可用二甲基甲酰胺（DMF），乙二醇，丙三醇等极性添加剂部分或全部替代系统中的辅助溶剂水，从而影响酶的活性和立体选择性。 极性添加剂对体系的影响 a. 对反应体系内水的分配影响 b. 与蛋白质的直接作用 c. 对产物分配的影响 应用举例： 通过适当地添加少量的DMF（二甲基酰胺），脂肪酶催化布洛芬与正丁醇酯化反应产物的得率从51%提高到91%，且反应活性也有所提高。 （2） 分子印迹技术 e.g. 1 当枯草杆菌蛋白酶从含有竞争性抑制剂（N-Ac-Tyr-NH2）的水溶液中冻干出来后，再将抑制剂除去，该酶在辛烷中催化酯化反应的速度比不含抑制剂的水溶液中冻干出来的酶高100倍，但这样处理的酶在水溶液中其活性与未处理的酶相同。 分子印迹技术原理： 竞争性抑制剂诱导酶活性中心构象发生变化，形成一种高活性的构象形式，而此种构象形式在除去抑制剂后，因酶在有机介质中的高度刚性而得到保持。 酶蛋白分子在有机相中具有对配体的“记忆”功能。 第一节结束 优点 具备条件 研究进展 应用现状 第一节结束 点击返回 第二节 有机介质中酶促反应的条件 一．必需水 二．酶的选择 三．溶剂及反应体系的选择 四．pH选择和离子强度的影响 一．必需水 概念： 紧紧吸附在酶分子表面，维持酶催化活性所必需的最少量水。 一．必需水 2 ．干燥的酶水合过程： （1） 与酶分子表面带电基团结合达到0-0.07g/g（水/酶） （2） 与表面的极性基团结合(0.07-0.25g/g) （3） 凝聚到表面相互作用较弱的部位（0.25~0.38g/g） （4） 酶分子表面完全水化，被一层水分子覆盖。 3． 影响酶反应体系中需水含的因素 a．不同酶需水量不同 b. 同一种酶在不同有机溶剂中需水量不同 溶剂疏水性越强，需水量越少 胰脂肪酶活性与含水量的关系 4．表征必需水作用的参数---热力学水活度 即在一定温度和压力下，反应体系中的水蒸汽压与相同条件下纯水的蒸气压之比。该参数直接反应酶分子上水分的多少，与体系中水含量及所用溶剂无关。 二 酶的选择 1 酶种类的选择：脂肪酶、蛋白酶、次黄嘌呤氧化酶、过氧化氢酶，过氧化物酶等。 除与酶有关，还与酶-底物、产物-溶剂间关系有关。 2．酶形式的选择 （1）酶粉： 例如：有人研究a-胰凝乳蛋白酶在酒精中转酯反应，发现催化活性随反应体系中酶量的减少而显著增加。 二．酶的选择 （２） 化学修饰酶： 例如：SOD酶经糖脂修饰后变成脂溶性，它对温度、PH、蛋白酶水解的稳定性均高于天然SOD。 二．酶的选择 （３） 固定化酶： 把酶吸附在不溶性载体上（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能力、反应速度、热稳定性等都可提高。 二．酶的选择 （３） 固定化酶： 有机相中固定化后载体