酶十章-有机溶剂中的酶催化反应

《酶十章-有机溶剂中的酶催化反应》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在教育资源-天天文库。

1、第十章有机溶剂中的酶催化作用长期的观点认为:有机溶剂是酶的变性剂、失活剂这一传统酶学思想的影响下，酶在有机介质中催化作用的研究此前几乎毫无进展。这一观点直到1984年，非水溶剂中酶催化的研究才取得了突破性的进展。1984年美国Klibanov,A.M.在Science上发表了一篇关于酶在有机介质中催化条件和特点的综述。Klibanov等的工作——在仅含微量水的有机介质(Microaqueousmedia)中成功地酶促合成了酯、肽、手性醇等许多有机化合物。基于研究工作，Ｋlibanov等提出只要条件合适，酶

2、可以在非生物体系的疏水介质中催化天然或非天然的疏水性底物和产物的转化，酶不仅可以在水与有机溶剂互溶体系，也可以在水与有机溶剂组成的双液相体系，甚至在仅含微量水或几乎无水的有机溶剂中表现出催化活性。这一观点无疑是对酶只能在水溶液中起作用传统酶学思想的挑战从上世纪八十年代中期开始，酶在非水介质中催化反应的研究十分活跃。现已报导，酯酶、脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶等水解酶类；过氧化物酶、过氧化氢酶、醇脱氢酶、胆固醇氧化酶、多酚氧化酶、多细胞色素氧化酶等氧化还原酶类和醛缩酶等转移酶类中的十几种酶在适宜的有机溶

3、剂中具有与水溶液中可比的催化活性。用于酶催化的非水介质包括：(1)含微量水的有机溶剂；(2)与水混溶的有机溶剂和水形成的均一体系；(3)水与有机溶剂形成的两相或多相体系；(4)胶束与反胶束体系；(5)超临界流体；(6)气相。非水酶学的研究主要集中在三个方面：一、非水酶学基本理论的研究，它包括影　　响非水介质中酶催化的主要因素以及　　非水介质中酶学性质。二、通过对酶在非水介质中结构与功能的　　研究，阐明非水介质中酶的催化机制　　，建立和完善非水酶学的基本理论；三、利用上述理论来指导非水介质中酶催

4、　　化反应的应用。１　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：一、固态酶，　　　　　二、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可溶解酶主要包括：——水溶性大分子共价修饰酶——非共价修饰的高分子—酶复合物——表面活性剂—酶复合物——微乳液中的酶等酶条件热稳定性猪胰脂肪酶三丁酸甘油酯水，pH7.0T1/2<26小时T1/2<2分钟酵母脂肪酶三丁酸甘油酯/庚醇水，pH7.0T1/21.5小时T1/2<2分钟胰凝

5、乳蛋白酶正辛烷，100℃水，pH8.0,55℃T1/280分钟T1/215分钟枯草杆菌蛋白酶正辛烷，110℃T1/280分钟溶菌酶环己烷110℃水T1/2140分钟T1/210分钟核糖核酸酶壬烷，110℃，6小时水，pH8.0,90℃剩95%活性T1/2<10分钟F1-ATP酶甲苯，70℃水，70℃T1/2>24小时T1/2<10分钟醇脱氢酶正庚烷，55℃T1/2>50天HindIII正庚烷，55℃，30天活性没有降低酪氨酸酶氯仿，50℃水，50℃T1/290分钟T1/210分钟酸性磷酸酯酶正十六烷，80

6、℃水，70℃T1/28.0分钟T1/21.0分钟２非水和水介质中酶的稳定性３底物特异性　　与水溶液中的酶催化一样，酶在有机溶剂中对底物的化学结构和立体结构均有严格的选择性。但由于酶与底物的结合能取决于酶与底物复合物的结合能和酶、底物及溶剂相互作用能的差，因此酶与底物的结合受到溶剂的影响４对映体选择性酶的立体选择性是指酶识别外消旋化合物中某种构象对映体的能力，这种选择性是由两种对映体的非对映异构体的自由能差别造成的。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。５位置选择性有机

7、溶剂中的酶催化还具有位置选择性，即酶能够选择性地催化底物中某个区域的基团发生反应。目前对于酶在非水介质中的位置选择性研究得比较少反应介质对酶位置选择性的影响６化学键选择性化学键的选择性也是非水介质中酶催化的一个显著特点。７pH记忆与pH忘记　　有机溶剂中的酶能够“记忆”它冻干或丙酮沉定前所在缓冲液中的pH值。