酶非水相催化.ppt

一、底物专一性有机介质中酶活性中心结合部位与底物的结合状态发生改变,致使酶的底物特异性发生改变;水溶液中底物与酶活性中心结合靠疏水作用;有机介质中有机剂与底物的疏水作用更强;①N-乙酰-L丝氨酸乙酯②N-乙酰-L-苯丙氨酸乙酯疏水性:②﹥①介质水辛烷蛋白酶②﹥①①﹥②水解速度底物第30页,共57页，星期六，2024年，5月底物专一性(续)不同的有机介质，酶的底物专一性也不一样；极性较强的有机溶剂中,疏水性较强的底物易反应;极性较弱的有机溶剂中,疏水性较弱的底物易反应;①N-乙酰-L丝氨酸乙酯②N-乙酰-L-苯丙氨酸乙酯疏水性:②﹥①二氯甲烷吡啶枯草杆菌蛋白酶①﹥②+丙醇(极性较强)底物介质反应速度②﹥①第31页,共57页，星期六，2024年，5月二、对映体选择性（enantioselectivity)又称立体选择性或立体异构专一性，是酶在对称的外消旋化合物中识别一种异构体的能力大小的指标；立体选择系数越大，酶催化的对映体选择性越强立体选择系数：第32页,共57页，星期六，2024年，5月有机溶剂中酶对底物的对映体选择性由于介质的亲(疏)水性的变化而发生改变。酶在水溶液中立体选择性强，疏水性强的有机溶剂中的酶的立体选择性差。这种选择性是由底物的两种对映体把水分子从酶分子疏水结合位置换出来的能力不同；介质的疏水性加大，L型底物置换水的过程在热力学上不利。原因第33页,共57页，星期六，2024年，5月溶剂的几何形状也影响酶的对映体选择性，如Ottolina报道一些脂肪酶、蛋白酶在（R）-香芹酮及（S）-香芹酮中立体选择性不同；对映体选择性意义：蛋白酶在水溶液中对L-氨基酸起作用，而在有机介质中可用D-氨基酸为底物合成手性药物，有重要应用。第34页,共57页，星期六，2024年，5月三、区域选择性（regioselectivity）酶能够选择性地催化底物分子中某个区域的基团优先发生反应；用区域选择系数Krs的大小衡量。与立体选择系数相似，用1、2代替构型；反应的位置选择因子：K1，2=（kcat/Km)1/（kcat/Km)2例：1,4-二丁酰基-2-辛基苯丁醇脂肪酶转脂反应+甲苯乙腈K4，120.5第35页,共57页，星期六，2024年，5月四、键选择性（chemoselectivity)即同一个底物分子中有2种以上化学键可与酶反应，酶对其一优先反应；6-氨基-1-己醇黑曲霉脂肪酶毛霉脂肪酶羟基酰化氨基酰化占优意义：可在不需基团保护下合成氨基醇脂；第36页,共57页，星期六，2024年，5月五、热力学稳定性有机溶剂中酶的热稳定性和储存稳定性都比水溶液中高；有机溶剂中酶的热稳定性还与介质中水含量有关；原因：可能是有机介质中缺少引起酶变性的水分子；Klibanov和Volkin认为：由于有机溶剂中缺少使酶热失活的水分子，由水引起的蛋白质热失活的全过程难以进行。第37页,共57页，星期六，2024年，5月六.pH值特性有机溶剂中的酶能够“记忆”在冷冻干燥或丙酮沉淀前所在缓冲液中的PH，pH记忆，pH印记;现象：脂肪酶催化三丁酸甘油与正庚醇的转酯反应，酶的反应速度与其冷冻干燥前水溶液的的PH密切相关，反应的最适PH接近于水溶液中的最适PH原因：在有机溶剂中酶分子表面的必需水只要在特定的PH和离子强度下，酶分子活性中心周围的基因才能处于最佳的离子化状态检测：根据缓冲液中磷原子的核磁共振谱的变化核利用分子探针技术，可以检测酶从缓冲液中冷冻干燥或有机溶剂沉淀后，转入吸水有机溶剂中的PH第38页,共57页，星期六，2024年，5月在有机介质中酶所处的pH环境与酶在冻干或吸附到载体上之前所使用的缓冲液pH值相同，称为pH-imprinting;当酶分子从水溶液转移到有机介质时，原有的解离状态不变，被保持在有机介质中；有机介质中酶催化反应的最适ph通常与在水溶液的pH接近；但有些有机溶剂中酶的最PH与水溶液中相差较大，还与缓冲液种类和离子强度有关;可用有机相缓冲液(疏水性酸与对应盐或疏水性碱与对应盐）控制酶的解离状态，消除酶pH印记特性的影响；第39页,共57页，星期六，2024年，5月第四节有机介质中酶催化反应的

条件及其控制酶在有机介质中的催化反应受各种因素影响，主要应控制的条件有:酶的种类和浓度底物的种类和浓度有机溶剂的种类水含量温度pH离子强度第40页,共57页，星期六，2024年，5月一、有机介质中酶催化反应的类型1、合成反应2、转移反应3、醇解反应4、氨解反应5、异构反应6、氧