有机介质中的酶反应.ppt

一、有机介质中的酶促反应概述（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。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。第2页,共23页，星期六，2024年，5月（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第3页,共23页，星期六，2024年，5月二、有机介质中酶促反应的条件1．必需水2．酶的选择3．溶剂及反应体系的选择4．pH选择和离子强度的影响第4页,共23页，星期六，2024年，5月（一）必需水1、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。第5页,共23页，星期六，2024年，5月（二）影响酶反应体系中需水含量的因素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。第6页,共23页，星期六，2024年，5月（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。（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。（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。第7页,共23页，星期六，2024年，5月（三）溶剂及反应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、戊醚等酶促反应有机介质体系：（1）单相共溶剂体系（水/水溶性有机熔剂）（2）两相体系（水/水不溶性有机溶剂）（3）低水有机溶剂体系（有机溶剂体系）（4）反胶束体系☆第8页,共23页，星期六，2024年，5月反胶束体系概念表面活性剂分散于连续有机相中自发形成的纳米尺度的一种聚集体。反胶束溶液是透明的热力学稳定的系统。表面活性剂：表面活性剂是由亲水憎油的极性基团和亲油憎水的非极性基团两部分组成的两性分子。在有机相酶反应中用得最多的是阴离子表面活性剂：AOT(AerosolOT)，其化学名为丁二酸-2-乙基酯磺酸钠。第9页,共23页，星期六，2024年，5月有机溶剂影响酶催化的方式（1）有机溶剂能通过直接与酶相互作用引起抑制或失活A增大酶反应的活化能来降低酶反应速度。B降低中心内部极性并加强底物与酶之间形成的氢键，使酶活性下降。C酶三级结构变化，间接改变酶活性中心结构影响失活。（2）有机溶剂与扩散的底物或产物相互作用而影响酶活（3）有机溶剂直接与酶附近的必需水相互作用第10页,共23页，星期六，2024年，5月（四）pH选择和离子强度的影响（1）pH选择：在有机溶剂的环境中，不会发生质子化及脱质子化的现象。酶在水相的pH值可在有机相中保持，同一种酶不同来源，对pH值敏感程度大不相同。（2）离子强度影响随冻干时用的缓冲溶液离子强度增大，酶活会增大。第11页,共23页，星期六，2024年，5月三、有机介质对酶性质的影响1、稳定性2、活性3、专一性4、反应平衡方向第12页,共23页，星期六，2024年，5月1、稳定性（１）热稳定性提高（２）储存稳定性提高结论：在低水有机溶剂体系中，酶的稳定性与含水量密切相关；一般在低于临界含水量范围内，酶很稳定；含水量超出临界含水量后酶稳定性随含水量的增加而急剧下降。第13页,共23页，星期六，2024年，5月2、活性刚-柔并存刚性：生物大分子结构的精确性柔性：生物大分子局部区域具有一定的可运动性。（1）单相共溶剂体系中，有机溶剂对酶活性影响1）有机溶剂直接作用于酶。2）有些酶的活性会随着某些有机溶剂浓度升高而增大，在某一浓度（最适浓度）达到最大值；若