酶十章有机溶剂中的酶催化反应ppt课件.ppt

第十章第十章 有机溶剂中的酶催化有机溶剂中的酶催化作用作用长期的观念以为长期的观念以为: : 有机溶剂是酶的变性剂、失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，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讨酶在有机介质中催化作用的研讨此前几乎毫无进展此前几乎毫无进展 这一观念直到这一观念直到19841984年，非水年，非水溶剂中酶催化的研讨才获得了突溶剂中酶催化的研讨才获得了突破性的进展破性的进展 1984年美国年美国Klibanov, A.M.在在Science上发表了一篇关于酶在有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机介质中催化条件和特点的综述Klibanov等的任等的任务——在在仅含微量水的有机介含微量水的有机介质(Microaqueous media)中中胜利地利地酶促合成了促合成了酯、、肽、手性醇等、手性醇等许多有机化合物多有机化合物　　基于研讨任务，Ｋ　　基于研讨任务，Ｋlibanov等提出等提出只需条件适宜，酶可以在非生物体系只需条件适宜，酶可以在非生物体系的疏水介质中催化天然或非天然的疏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。

剂中表现出催化活性　　这一观念无疑是对酶只能在　　这一观念无疑是对酶只能在水溶液中起作用传统酶学思想的水溶液中起作用传统酶学思想的挑战挑战　　从上世纪八十年代中期开场，　　从上世纪八十年代中期开场，酶在非水介质中催化反响的研讨酶在非水介质中催化反响的研讨非常活泼非常活泼　　现已报导，酯酶、脂肪酶、蛋白　　现已报导，酯酶、脂肪酶、蛋白酶、纤维素酶、淀粉酶等水解酶类；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、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、多细胞胆固醇氧化酶、多酚氧化酶、多细胞色素氧化酶等氧化复原酶类和醛缩酶色素氧化酶等氧化复原酶类和醛缩酶等转移酶类中的十几种酶在适宜的有等转移酶类中的十几种酶在适宜的有机溶剂中具有与水溶液中可比的催化机溶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：用于酶催化的非水介质包括：(1)含微量水的有机溶剂；含微量水的有机溶剂；(2)与水混溶的有机溶剂和水构成与水混溶的有机溶剂和水构成的均一体系；的均一体系；(3)水与有机溶剂构成的两相或多水与有机溶剂构成的两相或多相体系；相体系；(4)胶束与反胶束体系；胶束与反胶束体系；(5)超临界流体；超临界流体；(6)气相。

气相非水酶学的研讨主要集中在三个方面：非水酶学的研讨主要集中在三个方面：一、非水酶学根本实际的研讨，它包括影一、非水酶学根本实际的研讨，它包括影　　响非水介质中酶催化的主要要素以及　　响非水介质中酶催化的主要要素以及　　非水介质中酶学性质　　非水介质中酶学性质二、经过对酶在非水介质中构造与功能的二、经过对酶在非水介质中构造与功能的　　研讨，阐明非水介质中酶的催化机制　　研讨，阐明非水介质中酶的催化机制　　，建立和完善非水酶学的根本实际；　　，建立和完善非水酶学的根本实际；三、利用上述实际来指点非水介质中酶催三、利用上述实际来指点非水介质中酶催　　化反响的运用　　化反响的运用１　酶在非水介质中的存在方式１　酶在非水介质中的存在方式　　在有机溶剂中，酶分子不能　　在有机溶剂中，酶分子不能直接溶于其中，它的存在形状有直接溶于其中，它的存在形状有多种方式，主要分为两大类：多种方式，主要分为两大类：　　　　　一、固态酶，　　　　　一、固态酶，　　　　　二、可溶解酶　　　　　二、可溶解酶　　固态酶它包括冻干的酶粉或固定化酶、结晶酶　　以固体方式存在有机溶剂中可溶解可溶解酶主要包括：主要包括：————水溶性大分子共价修水溶性大分子共价修饰酶————非共价修非共价修饰的高分子的高分子——酶复复合物合物————外表活性外表活性剂——酶复合物复合物————微乳液中的微乳液中的酶等等 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， pH7.0T1/2 1.5小时T1/2 < 2 分钟胰凝乳蛋白酶正辛烷，100℃水，pH8.0, 55℃T1/2 80 分钟T1/2 15 分钟枯草杆菌蛋白酶正辛烷， 110℃T1/2 80 分钟溶菌酶环己烷110℃水T1/2 140 分钟T1/2 10 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Hind III正庚烷，55℃，30天活性没有降低酪氨酸酶氯仿，50℃水，50℃T1/2 90 分钟T1/2 10分钟酸性磷酸酯酶正十六烷，80℃水 ， 70℃T1/2 8.0 分钟T1/2 1.0分钟２２非非水水和和水水介介质质中中酶酶的的稳稳定定性性３底物特异性３底物特异性　　与水溶液中的酶催化一样，　　与水溶液中的酶催化一样，酶在有机溶剂中对底物的化学构酶在有机溶剂中对底物的化学构造和立体构造均有严厉的选择性。

造和立体构造均有严厉的选择性 　　但由于酶与底物的结合能取　　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，酶、底物及溶剂相互作用能的差，因此酶与底物的结合遭到溶剂的因此酶与底物的结合遭到溶剂的影响影响 ４对映体选择性４对映体选择性　　酶的立体选择性是指酶识别　　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外消旋化合物中某种构象对映体的才干，这种选择性是由两种对的才干，这种选择性是由两种对映体的非对映异构体的自在能差映体的非对映异构体的自在能差别呵斥的有机溶剂中酶对底物别呵斥的有机溶剂中酶对底物的对映体选择性由于介质的亲〔的对映体选择性由于介质的亲〔疏〕水性的变化而发生改动疏〕水性的变化而发生改动５位置选择性５位置选择性　　有机溶剂中的酶催化还具有　　有机溶剂中的酶催化还具有位置选择性，即酶可以选择性地位置选择性，即酶可以选择性地催化底物中某个区域的基团发生催化底物中某个区域的基团发生反响　　目前对于酶在非水介质中的　　目前对于酶在非水介质中的位置选择性研讨得比较少位置选择性研讨得比较少反响介质对酶位置选择性的影响反响介质对酶位置选择性的影响 ６化学键选择性６化学键选择性　　化学键的选择性也是非水介　　化学键的选择性也是非水介质中酶催化的一个显著特点。

质中酶催化的一个显著特点７７pH记忆与与pH忘忘记　　有机溶　　有机溶剂中的中的酶可以可以“记忆〞〞它它冻干或丙干或丙酮沉定前所在沉定前所在缓冲液冲液中的中的pH值。