有机介质中的酶促反应.ppt

酶在有机介质中反应的优点可进行水不溶或水溶性差化合物的催化转化改变了催化反应的平衡点对底物的专一性提高热稳定性提高回收和重复利用变得容易有效减少或防止由水引起的副反应的产生避免了杂水溶液中进行长期反应时微生物引起的污染第2页,共25页，星期六，2024年，5月酶促反应的有机介质体系(1)与水混溶的有机溶剂-水形成的单相体系(2)水-非极性有机溶剂形成的两相或多相体系(3)胶束与反胶束体系(4)非极性有机溶剂-酶悬浮体系(5)非极性有机溶剂-PEG修饰酶单项体系(6)微水有机介质体系第3页,共25页，星期六，2024年，5月与水混溶的有机溶剂-水

形成的单相体系由水和极性较大的有机溶剂互相混溶组成的反应体系，体系中水和有机溶剂的含量均较大酶和底物是以溶解状态存在于体系之中，由于极性大的有机溶剂对一般酶的催化活性影响较大，所以能在这类反应体系中进行催化反应的酶较少。第4页,共25页，星期六，2024年，5月水-非极性有机溶剂形成的

两相或多相体系由水和疏水性较强的有机溶剂组成的两相或多相反应体系。游离酶、亲水性底物或产物溶解于水相，而疏水性底物或产物则溶解于有机溶剂相中。一般这种体系仅适用于底物和产物或其中的一种是疏水化合物的酶催化反应。其中，最常用的是两相体系。第5页,共25页，星期六，2024年，5月胶束与反胶束体系当水和有机溶剂同时存在于反应体系时，加入表面活性剂后，两性的表面活性剂会形成球状或椭球状的胶束，其大小与蛋白质分子在同一数量级上。第6页,共25页，星期六，2024年，5月当体系中水浓度高于有机溶剂时，形成胶束的表面活性剂的极性端朝向胶束的外侧，而非极性端则朝向胶束的中心，有机溶剂就被包在胶束的内部，此时的胶束就称为正相胶束或简称为胶束；当体系中水浓度低于有机溶剂时，形成胶束的表面活性剂的极性端朝向胶束的中，而非极性端则朝向胶束的外侧，水就被包在胶束的内部，此时的胶束就称为反相胶束或简称为反胶束。第7页,共25页，星期六，2024年，5月有机溶剂-酶悬浮体系用非极性有机溶剂取代所有的作为溶剂的大量水，使酶悬浮在有机水相中。整个体系虽然含水量很低，但是水在维持酶分子的催化活性上起着极为重要的作用。底物分子以扩散的形式通过酶分子表面的水层进入活性中心，完成催化后再扩散进入有机相。酶的状态可以是结晶、冻干、沉淀，或者吸附在固体载体表面上。第8页,共25页，星期六，2024年，5月非极性有机溶剂-PEG

修饰酶单项体系聚乙二醇（PEG）具有亲水和疏水两种特性，用PEG修饰的赖氨酸残基，增加酶分子表面的疏水性，可使酶在有机介质中溶解性增加，使酶反应体系处于一种均相状态，同时为酶分子表面创造了一个亲水的微环境。PEG修饰的酶既能在宏观的有机环境中与疏水性底物充分接触，又能在少量水的微环境中发挥催化能力。被修饰的酶在有机介质中的稳定性大幅提高。第9页,共25页，星期六，2024年，5月微水有机介质体系微水有机介质体系是由有机溶剂和微量的水组成的反应体系，也是有机介质酶催化中应用最为广泛的一种反应体系。酶分子的结合水对维持酶分子的空间构象和催化活性至关重要。一般酶都是以冻干粉或固定化酶的形式悬浮于有机介质之中，在悬浮状态下进行催化反应。第10页,共25页，星期六，2024年，5月不同反应体系中

酶的一些催化行为比较参数微水有机介质体系水-有机溶剂两相体系反胶束体系酶活力酶负载量产率产物回收酶重复使用连续操作低高低容易可能可能低高低一般难可能高低高难难难第11页,共25页，星期六，2024年，5月热稳定性?许多酶在非水介质中的热稳定性和储存稳定性比相同酶在水溶液中更好?这种热稳定性和储存稳定性的提高难以用化学交联、固定化甚至是蛋白质工程的手段所能达到的?这种稳定性还与介质中的水含量有关第12页,共25页，星期六，2024年，5月酶在非水介质中的性质热稳定性底物专一性对映体选择性区域选择性化学键选择性pH记忆第13页,共25页，星期六，2024年，5月底物专一性酶在非水介质中对底物的化学结构和立体结构均有严格的选择性不同的有机溶剂具有不同的极性，因此，在不同的有机溶剂中酶的底物专一性也是不同的在极性较强的有机溶剂中，疏水性较强的底物容易进行反应，而在极性较弱的有机溶剂中，疏水性较弱的底物容易进行反应。第14页,共25页，星期六，2024年，5月酶条件热稳定性猪胰脂肪酶三丁酸甘油酯,水，pH7.0T1/226hT1/22min酵母脂肪酶三丁酸甘油酯/庚