酶催化反应研究进展

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1、酶催化反应研究进展1酶催化反应研究进展摘要：简述了酶催化优点和不足及近年来五种不同体系（有机溶剂体系、反胶束体系、低共熔体系、超临界流体体系、气相体系）中酶催化反应的概况并阐明了此反应体系的优势之处及还有那些不足。且酶作为一种生物催化剂，已经广泛应用于各个领域中，酶工程是现代生物技术的重要组成部分，对各领域的技术性突破具有一定的影响。随着酶工程不断地技术性突破，酶在医药工业方面、食品工业方面、轻工业、有机合成方面等都的应用越来越广泛。作为一项新技术，它对各领域势必会有一定的推进作用。关键词12酶催化反应，反应体系，应用TitleAbs

2、tract×××××××（小4号TimesNewRoman，1.5倍行距，第一个字应顶格写）Keywords1酶催化的介绍酶是一种具有特殊三维空间构象的蛋白质,它能在生物体内催化完成许多广泛且具有特异性的反应。随着生化技术的进展,酶催化反应越来越多地被有机化学家作为一种手段应用于有机合成。酶有专一的、有催化活性的性质,它们在体内几乎参与了所有的转变过程,催化生物分子的转化；也催化许多体内存在的物质发生变化,使人体得以有正常的新陈代谢。许洪高、高彦祥等人还发明了一种酶催化反应的装置。1.1酶催化的优点酶作为一种生物催化剂自然具备其特有的

3、优点，如酶催化效率高,专一性强,可减少或避免副反应；可以利用酶通过有限的步骤实现许多化学方法难以完成的反应；反应条件温和,可节省能源,减少设备费用；而且酶来自生物体本身，故它是生物体可降解的无环境毒害性物质，符合将废弃物控制在最小限度,实现原子经济的绿色化学要求。1.212酶催化的不足尽管酶催化反应有如此多的优点，以酶作为生物催化剂在工业生产中的应用到目前为止还不是很普遍主要有以下几个原因：在催化反应环境中存在的热、酸、碱、氧化剂、重金属离子，而酶本身是生物大分子，且许多酶是胞内酶，细胞内部环境通常比较稳定,故可能会因催化反应的环境中

4、的因素导致酶分子失活破坏酶的稳定性；一些酶对价格通常较昂贵的辅酶有较强的依赖性；在化学反应体系中应用酶作催化剂，酶的催化活性和选择性往往并不十分理想；酶的来源及成本问题，许多工业用酶成本较高,而且种类有限。2酶催化与有机合成反应酶的催化效率很高,在可比较的情况下其催化效率一般是无机催化剂的1010倍且酶对底物有高度的专一性,每种酶只促进一定的反应,生成一定的产物,产物的纯度很高。故将酶催化反应用于一般的有机合成,并能像在有机体内那样可在温和条件下高效地催化反应的进行,是许多有机合成工作者梦寐以求的,并为此不懈努力着,使得酶在有机合成中

5、的应用,已成为合成方法学中的一个新的亮点。2.112不同反应体系中的的酶催化反应近年来将酶催化反应的反应体系分为5种，分别是有机溶剂体系、反胶束体系、低共熔体系、超临界流体体系和气相体系中的酶催化反应。2.1.1有机介质中的酶催化反应来自生物体内的酶，一般认为只能在水溶液中发挥其催化作用，而有机溶剂则被认为是酶的变性剂，这种传统观念直到80年代中期才被打破。美国科学家首先用实验证明，酶能在有机溶剂中进行酶催化反应，从而开辟了非水酶学这一崭新的研究领域，大大扩展了酶的应用范围，也为酶学研究注入了新的生机与活力。有机溶剂中的酶有两种形式:

6、一是分散在有机溶剂中;二是包埋在反相胶团中。无论哪种形式酶都会有一定的水分，故有机溶剂中酶实际上指的是低水含量介质中的酶。研究表明，有机溶剂中的酶和水溶液中的酶一样具有高度的底物选择性。此外，有机溶剂中的酶还有以下一些特点:12在有机溶剂中，很多在水中不溶的非极性底物可以很好地溶解；有机溶剂可促使热力学平衡向合成方向移动，如蛋白水解酶在水中催化肤键水解，而在有机溶剂中则催化肤键合成；在有机溶剂中，所有有水参与的副反应将受到抑制；；在有机溶剂中酶的热稳定性显著提高，可通过提高温度加速催化反应进行；反应后产物纯化容易，酶容易回收再利用；在

7、有机溶剂中不易发生微生物污染低水环境可用于稳定具有未知催化性质的构象异构体及在水中寿命极短的酶反应中间体，这对弄清酶反应机理十分重要。有些通常用化学法难以完成的反应，现在可以用有机溶剂中的酶来完成。2.1.2反胶束体系中的酶催化反应反胶束是表面活性剂分子在非极性有机溶剂中自发形成具有热力学稳定性的纳米级聚集体,其内部可溶解水和其它亲水性分子。反胶束具有独特结构特征,它能使表面活性剂分子组成的膜将油水两相分隔开,高度分散反胶束体系不仅为酶催化反应提供巨大相界面,且还可避免酶与周围有机溶剂直接接触,从而使保持较高活性。且反胶束体系还可较好

8、模拟酶的天然环境,因此,在反胶束体系下大多数酶可保持较高活性和稳定性，有时甚至表现出超活性。许多研究表明反胶束体系下酶催化反应与水介质中相比有着许多优点。反胶束酶体系优点主要包括:稳定微环境,可进行水不溶性化合物催化转化