酶的非水相催化(5)

由含有溶解酶的水相和一个非极性的有机溶剂(高脂溶性)相所 组成的两相体系。 不管采用何种有机介质反应体精系品医，学酶ppt催化反应的介质中都含有机溶剂5 和 一定量的水。它们都对催化反应有显著的影响。
7.2 有机介质反应体系（二）
（正）胶束体系 在大量水溶液中含有少量与水不相混溶的有机溶剂，加入表明活性剂
非极性有机溶剂酶悬浮体系(微水介质体系) 用非极性有机溶剂取代所有的大量水，使固体酶悬浮在有机相
中。但仍然含有必需的结合水以保持酶的催化活性(含水量一般小 于2%)。
酶的状态可以是结晶态、冻干状态、沉淀状态，或者吸附在固 体载体表面上。 与水互溶的有机溶剂水单相体系
有机溶剂与水形成均匀的单相溶液体系。酶、底物和产物都能 溶解在这种体系中。 非极性有机溶剂水两相/多相体系
后形成的水包油（O/W）的微小液滴。表明活性剂是由亲水憎油的极性基 团和亲油憎水的非极性基团两部分组成的两性分子，既能溶解水溶性物质 又能增溶疏水性物质。 反胶束体系
反胶束是由水/表明活性剂/有机溶剂所组成的低水含量的油包水（W/O） 微乳滴。它是一种宏观均匀、微观多相的热力学稳定体系，该体系是一种 两亲介质，既能溶解水溶性物质，又能增溶疏水性物资，其中有机相（简 称油相）是连续相，水相是疏水相，油相与水相之间通过表明活性剂单分 子层隔开形成球状的反胶束微粒。
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反应体系中有机溶剂对酶催化反应的影响
常用的有机溶剂有辛烷，正己烷，苯，吡啶，季丁醇，丙醇，乙 腈，已酯，二氯甲烷等。
在水溶液中，酶分子均一地溶解于水溶液中，可以较好地保持其 完整的空间结构。在有机溶剂中，酶分子不能直接溶解，而是悬 浮在溶剂中进行催化反应。根据酶分子的特性和有机溶剂的特性 的不同，保持其空间结构完整性的情况也有所差别。
但对于大多数有机化合物来说，水并不是一种适宜的溶剂。因为 许多有机化合物(底物)在水介质中难溶或不溶。 由于水的存在，往往有利于如水解、消旋化、聚合和分解等副反 应的发生。
是否存在非水介质能保证酶催化？？
1984年，克利巴诺夫（Klibanov）等人在有机介质中进行了酶催化反应
的研究，他们成功地在利用酶有机介质中的催化作用，获得酯类、肽类、
极性较强的有机溶剂，如甲醇，乙醇等，会夺取酶分子的结合水， 影响酶分子微环境的水化层，从而降低酶的催化活性,甚至引起酶 的变性失活。因此应选择好所使用的溶剂，控制好介质中的含水 量，或者经过酶分子修饰提高酶分子的亲水性，避免酶在有机介 质中因脱水作用而影响其催化活性。
有机溶剂与水之间的极性不同，在反应过程中会影响底物和产物 的分配，从而影响酶的催化反应。
反胶束微粒的大小取决于反胶束的含水量（W0），即反胶束中水分子 数与表明活性剂分子数之比。不同酶有不同的最适W0值，该值取决于表明 活性剂和酶的性质，即反胶束的精品内医核学p体pt 积与酶分子体积要相适应。 6
反应体系中水对酶催化反应的影响
酶都溶于水，只有在一定量的水存在的条件下，酶分子才能进行 催化反应。所以酶在有机介质中进行催化反应时，水是不可缺少 的成分之一。有机介质中的水含量多少对酶的空间构象、酶的催 化活性、酶的稳定性、酶的催化反应速度等都有密切关系，水还 与酶催化作用的底物和反应产物的溶解度有关。
离子液介质中的酶催化
酶在离子液中进行的催化作用。离子液（ionic liquids）是由有机阳离
子与有机（无机）阴离子构成的在室温条件下呈液态的低熔点盐类，挥
发性低、稳定性好。酶在离子液中的催化作用具有良好的稳定性和区域
选择性、立体选择性、键选择性等精品显医学著pp特t 点。
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7.2 有机介质反应体系（一）
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。故此，酶分子 需要一层水化层，以维持其完整的空间构象。维持酶分子完整的 空间构象所必需的最低水量称为必需水（essential water）。
有机介质中水的含量对酶催化反应速度有显著影响。存在最适水 含量。
手性醇等多种有机化合物，明确指出酶可以在水与有机溶剂的互溶体系
中进行催化反应。
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酶非水相催化的几种类型
有机介质中的酶催化 有机介质中的酶催化是指酶在含有一定量水的有机溶剂中进行
的催化反应。适用于底物、产物两者或其中之一为疏水性物质的酶 催化作用。酶在有机介质中由于能够基本保持其完整的结构和活性 中心的空间构象，所以能够发挥其催化功能。
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有机介质酶催化反应的优点
酶在有机介质中由于水分子的减少，相对来说酶分子的构象表现 出比水溶液中更具有“刚性”特点。因而使通过选择不同性质的溶剂 来调控酶的某些特性成为可能。例如在有机溶剂中，可以利用酶与配 体的相互作用性质，诱导改变酶分子的构象，调控酶的底物专一性、 立体选择性和手性选择性等。
由于引起酶变性的许多因素都与水的存在有关, 因此在有机介质 中酶的稳定性得到显著提高。
第七章 酶的非水相催化
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Contents of chapter 7
Go 1、酶催化反应的介质 Go 2、有机介质反应体系 Go 3、酶在有机介质中的催化特性 Go 4、有机介质中酶催化反应的条件及其控制 Go 5、酶非水相催化的应用
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7.1 酶催化反应的介质
水是酶促反应最常用的反应介质。
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7.3 酶在有机介质中的催化特性
酶在有机介质中起催化作用时，由于有机溶剂的极性与水有很大差 别，对酶的表面结构、活性中心的结合部位和底物性质都会产生一定的 影响，从而显示出与水相介质中不同的催化特性
底物专一性 立体选择性 区域选择性 键选择性 热稳定性 pH值特性
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气相介质中的酶催化 酶在气相介质中进行的催化反应。适用于底物是气体或者能够转化
为气体的物质的酶催化反应。 由于气体介质的密度低，扩散容易，因此 酶在气相中的催化作用与在水溶液中的催化作用有明显的不同特点。
超临界介质中的酶催化 酶在超临界流体中进行的催化反应。超临界流体是指温度和压力超
过某物质超临界点的流体。