第七章 非水介質(zhì)酶反應(yīng)考試ppt課件.ppt

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1、非水介質(zhì)的酶促反應(yīng)有機(jī)相酶反應(yīng)的優(yōu)點(diǎn)：1．有利于疏水性底物的反應(yīng)，能催化在水中不能進(jìn)行的反應(yīng)2．可提高酶的熱穩(wěn)定性.3．可改變反應(yīng)平衡移動(dòng)方向可控制底物專一性5.酶和產(chǎn)物易于回收。6.可避免微生物污染。非水介質(zhì)的組成有機(jī)溶劑超臨界流體氣相介質(zhì)低共熔混合體系：兩種或多種固體化合物混合而得到的具有一個(gè)最低共熔點(diǎn)的狀態(tài)。熱點(diǎn)：介質(zhì)工程、溶劑工程改變反應(yīng)介質(zhì)來改變酶催化反應(yīng)的選擇性，從而達(dá)到人為的改變和控制酶的立體專一性。有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系微水介質(zhì)體系水與水溶性有機(jī)溶劑組成的均一體系水與水不溶性有機(jī)溶劑組成的兩相或多相體系正膠束體系反膠束體系是由有機(jī)

2、溶劑和微量的水組成的反應(yīng)體系微量的水主要是酶分子的結(jié)合水酶以凍干粉或固定化的形式存在1微水介質(zhì)體系2水與水溶性有機(jī)溶劑組成均一體系水和有機(jī)溶劑互相混溶均一體系酶和底物都以溶解的狀態(tài)3水與水不溶性有機(jī)溶劑組成的兩相或多相體系水和疏水性較強(qiáng)的有機(jī)溶劑組成催化反應(yīng)在兩相界面進(jìn)行4正膠束體系表面活性劑：表面活性劑是由親水憎油的極性基團(tuán)和親油憎水的非極性基團(tuán)兩部分組成的兩性分子。在有機(jī)相酶反應(yīng)中用得最多的是陰離子表面活性劑：AOT(AerosolOT)，其化學(xué)名為丁二酸-2-乙基酯磺酸鈉。4正膠束體系臨膠束濃度：是膠束形成時(shí)所需表面活性劑的最低濃度，

3、用CMC來表示。CMC的數(shù)值可通過測(cè)定各種物理性質(zhì)的突變（如表面張力、滲透壓等）來確定。4正膠束體系概念：是表面活性劑分散于連續(xù)有機(jī)相中自發(fā)形成的納米尺度的一種聚集體。膠束溶液是透明的熱力學(xué)穩(wěn)定的系統(tǒng)。4正膠束體系酶在膠束外的水溶液中疏水性的底物或產(chǎn)物在膠束內(nèi)部反應(yīng)在兩相界面進(jìn)行5反膠束體系將表面活性劑溶于非極性的有機(jī)溶劑中，并使其濃度超過臨界膠束濃度（CMC），便會(huì)在有機(jī)溶劑內(nèi)形成聚集體，這種聚集體則為反膠束。5反膠束形成的影響因素反膠束的尺寸和形狀隨表面活性劑-溶劑系統(tǒng)的變化而變化，同時(shí)也受溫度、壓力、離子強(qiáng)度的影響。反膠束的大小取決于

4、反膠束的含水量Wo。Wo的定義為反膠束中水分子數(shù)與表面活性劑分子數(shù)之比，也即有機(jī)溶劑中水的摩爾濃度與表面活性劑的摩爾濃度之比。5反膠束體系A(chǔ)OT和CTAB酶分子在反膠束內(nèi)部提供了巨大的相界面積反膠束體系中含水量是影響酶活性的關(guān)鍵因素既能為反應(yīng)物和產(chǎn)物提供有機(jī)相，又能為酶分子維持其活性提供穩(wěn)定的微環(huán)境基本原理：“水殼”模型反膠束系統(tǒng)中的水通?？煞譃榻Y(jié)合水和自由水。結(jié)合水是指位于反膠束內(nèi)部形成水池的那部分水自由水即為存在于水相中的那部分水5反膠束體系“水殼”模型水殼模型很好地解釋了蛋白質(zhì)在反膠束內(nèi)的狀況，其間接證據(jù)較多。1.從彈性光散射的研究證

5、實(shí)在蛋白質(zhì)分子周圍至少存在一個(gè)單分子的水層。2.α-糜蛋白酶在反膠束中的熒光特性與在主體水中的特性很相象。3.反膠束中酶顯示的動(dòng)力學(xué)特性接近于在主體水中的特性。一水對(duì)微水介質(zhì)中酶催化的影響豬胰脂肪催化甘油三丁酸酯和正庚醇的轉(zhuǎn)酯反應(yīng)1水的作用必需水：緊緊吸附在酶分子表面，維持酶催化活性所必需的最少量水稱為必需水2．酶活與水的關(guān)系水分子直接或間接地通過氫鍵、疏水鍵及范德華力等非共價(jià)鍵相互作用來維持酶的催化活性所必需的構(gòu)象。酶活最大時(shí)——蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)剛性和熱力學(xué)穩(wěn)定性（柔性）之間達(dá)到最佳平衡點(diǎn)?！皠?cè)岵?jì)”3．影響酶必需水含量的因素（酶和溶

6、劑）a．不同酶需水量不同在辛烷中糜蛋白酶催化僅需吸附50個(gè)水分子，而脂肪酶僅需幾個(gè)水分子就可顯示出活性。b.同一種酶在不同有機(jī)溶劑中最適反應(yīng)需水量不同溶劑疏水性越強(qiáng)，需水量越少。4．表征必需水作用的參數(shù)---熱力學(xué)水活度水活度（wateractivity)：指特定的溫度和壓力條件下，反應(yīng)體系中水的摩爾分?jǐn)?shù)Xw與水活度系數(shù)гw的乘積：аw=гw*Xw水活度系數(shù)гw是溶劑疏水性的函數(shù)，溶劑疏水性越大，гw越大。水活度的大小直接反應(yīng)出酶分子上結(jié)合水分的多少，與體系中含水量及所用溶液無(wú)關(guān)。аw是一個(gè)強(qiáng)質(zhì)性質(zhì)的物理量，在平衡狀態(tài)時(shí)，反應(yīng)體系中各組分（

7、酶、溶劑、底物和產(chǎn)物）的аw是相同的。研究水活度的意義：1最佳水活度與溶劑的極性幾乎無(wú)關(guān)，大約在0.55左右2可以排除溶劑對(duì)最適含水量的影響3水活度可由反應(yīng)體系中水的蒸汽壓除以在相同條件下純水的蒸汽壓而測(cè)得。Aw=p/p0獲得恒定水活度的方法：1用一個(gè)飽和鹽水溶液分別預(yù)平衡底物溶液和酶制劑。2向反應(yīng)體系中直接加一種水合鹽3向每一溶劑中加入不同量的水二有機(jī)溶劑對(duì)微水介質(zhì)中酶催化的影響1有機(jī)溶劑對(duì)酶結(jié)構(gòu)的影響：(1）有機(jī)溶劑能通過直接與酶相互作用起抑制或失活A(yù)增大酶反應(yīng)的活化能來降低酶反應(yīng)速度B降低中心內(nèi)部極性并加強(qiáng)底物與酶之間形成的氫鍵，使酶

8、活性下降。C酶三級(jí)結(jié)構(gòu)變化，間接改變酶活性中心結(jié)構(gòu)影響失活1．有機(jī)溶劑對(duì)酶結(jié)構(gòu)的影響（2）有機(jī)溶劑與擴(kuò)散的底物或產(chǎn)物相互作用而影響酶活（3）有機(jī)溶劑直接與酶附近的必需水相互作用。