非水介质中酶促反应zg.pptVIP

应该说，有机溶剂对酶催化反应的影响是一个综合而复杂的过程，其中包括溶剂对水-酶相互作用的扰动和扭曲、与固定化酶微环境之间的匹配以及对底物和产物的溶剂与扩散等因素。有机溶剂对酶选择性的影响

应该说有机溶剂对酶选择性的影响是非常大的，由于有机溶剂的存在是酶蛋白分子的刚性得以增强，使之具有水溶液中所不可比拟的优越性：良好的对映体选择性或区域选择性。目前的模型都是在针对特定的酶、底物和体系的研究过程中建立起来的，尚不足以总结出普遍适用的规律。水对非水介质中酶催化的影响

现有的研究成果已经证明，酶只有在一定量水的存在下，才能进行催化反应，无论是在水溶液或是在有机介质中进行酶的催化反应，水都是不可缺少的条件之一。特别是在有机介质中的酶催化反应，水含量的多少对酶的空间构象、催化活性、稳定性、催化反应的速度、底物和产物的溶解度等都有密切关系。必需水

已经知道，酶分子只有在空间构象完整的状态下才具有催化功能。在无水的条件下，酶的空间构象被破坏，酶将变性失活。必需水是酶在非水介质中进行催化反应所必需的，它会直接影响酶的催化活性和选择性，通过必需水的调控，可以调节有机介质中酶催化反应中酶的催化活性和选择性。02在有机介质中，酶分子需要一层水化层以维持其完整的空间构象。一般将维持酶分子完整空间构象所必需的最低水含量称为必需水。01由于必需水是维持酶分子结构中氢键、盐键等所必需的，而氢键、盐键等又是酶空间结构的主要稳定因素，酶分子一旦失去必需水，就必将使其空间构象破坏而失去催化功能。1有机介质反应体系中含有的水主要有两类:2一类是与酶分子紧密结合的结合水;3另一类是溶解于有机溶剂的游离水， 可以认为，在有机介质反应体系中，结合水是影响酶催化活性的关键因素。用一个饱和盐水溶液分别预平衡底物溶可以通过向反应体系中直接加一种水合盐；

向每一溶剂中加入不同量的水等三种方

式来获得恒定的水活度

等方式来控制反应体系的水活度。液和酶制剂；有机介质中水的含量对酶催化反应速度有显著影响。01多年来的研究使人们在非水介质酶催化反应中存在了一个共识，即微量的水对酶有效发挥催化作用是必需的，因为水间接或直接地参与了酶天然构象中包括氢键、静电作用、疏水相互作用和范德华力在内的所有非共价相互作用。022水对酶催化反应速度的影响一般认为酶蛋白分子的水化过程可以分为四个步骤：

酶蛋白分子的离子化基团水化过程，在此过水与酶蛋白分子表面极性基团结合；

水吸附到酶蛋白分子表面相互作用较弱的部程中，水与酶蛋白分子表面的带电基团结合；

酶蛋白分子中的极性部分水簇的生长过程，即位；

酶蛋白分子表面完全水化，被单层水分子所覆盖。大量研究表明，非水介质中酶的活性比水溶液中要低好几个数量级酶在有机溶剂中活力低的原因原因说明解决办法扩散限制有机溶剂中的扩散要比水中小，限制了底物的扩散增加搅拌速度；降低酶的颗粒大小封闭活性中心导致酶活力降低几倍用结晶酶替代构象改变冻干过程及其他脱水过程造成的使用冻干保护剂；制备有机溶剂中可溶解的可与两亲性物质络合的酶底物去溶剂化疏水性底物严重，可导致酶活力降低至少100倍选择溶剂以获得有利的底物-溶剂相互作用过渡态不稳定化当过渡态至少部分暴露于溶剂时才发生选择溶剂以期获得与过渡态有利的相互作用构象柔性降低无水的亲水溶剂尤为显著，会夺取酶分子上必需的结合水，从而导致酶活力降低至少100倍使水活度(aw)最适化；水合溶剂;使用疏水溶剂；使用仿水和变性共溶添加剂亚最适pH值导致至少100倍的酶活力降低从酶的最适pH水溶液中脱水；使用有机相缓冲液水对酶活性的影响

在低水含量的非水介质酶催化反应体系中，水分的影响是至关重要的，要使酶能够表现出最大的催化活力，确定适宜的体系水活度就显得十分重要。不同种类的酶因为其分子结构的不同，维持酶具有活性的构象所必需的水量也就不同，即使是同一种类的酶，由于酶的源不同，所需的水量也会有显著不同。酶在非水介质中的存在形式在有机溶剂中，酶分子不能直接溶于其中，它的存在状态有多种形式，主要分为两大类：

固态酶，

可溶解酶。固态酶它包括冻干的酶粉或固定化酶、结晶酶以固体形式存在有机溶剂中01可溶解酶主要包括：03——非共价修饰的高分子—酶复合物05——微乳液中的酶等02——水溶性大分子共价修饰酶04——表面活性剂—酶复合物五、非水介质中的酶催化反应类型

酶用于有机合成的范围在不断扩大，在机相中酶催化可完成的反应有：氧化、还原、脱氧、脱氨、羟化、甲基化、酰胺化、磷酸化、异构化、环氧化、开环、卤化等。C-O键的形成酯类：酯酶和脂肪酶可催化酯合成反应、转酯反应和酸酐水解反