水在有机介质酶催化反应中的作用

本文针对有机介质酶催化反应中水的作用,结合最新研究进展作了综合评述。指出水在有机介质中对维持酶的活力构象起到“润滑剂”作用,水活度是衡量水作用的有效参数。分析了酶的水化程度、水化方式、有机溶剂及固定化载体对酶活力的影响及其作用机理,并对反应过程中水的控制问题进行了讨论。     

超声对酶的影响

超声对酶的影响与超声的强度和介质的性质有关。适宜的超声可提高酶促反应速度,较低强度的超声可提高酶的活性,而较高强度的超声会降低酶促反应速度甚至使酶失活。介质性质不同时,超声对酶活力的促进效果与稳定性不同。非极性介质中酶对于超声的抗性要优于水溶液。在较低强度的超声作用下,超声增加了底物的传质作用,并可导致酶分子的构象发生变化。     

脂肪酶催化有机硅化合物的生物转化

C.cylindracea脂肪酶可催化有机介质中有机硅醇与脂肪酸的酯化反应。微水有机介质比水-水不溶有机介质更有利于酶的反应,有机硅醇是比其碳结构类似物更好的酰基受体。对不同有机硅醇底物,当其空间障碍大时,不利于酶催化酯化反应,对不同脂肪酸底物,有机硅醇未影响该脂肪酶的脂肪酸底物特异性。     

有机相中酶促有机硅烷醇的转酯

在有机介质中,脂肪酶L-1754可以催化非天然有机硅烷醇与脂肪酸酯的转酯反应.反应介质、反应体系水活度和底物的结构对酶促转酯反应有显著的影响.适宜的反应介质为正辛烷,反应体系最适水活度为0.55.     

有机介质中酶催化反应研究进展

本文介绍了近期有机介质中酶催化反应研究的进展,比较系统地归纳了有机介质中酶催化反应的条件以及有机介质对酶性质的主要影响。     

大孔树脂固定化脂肪酶及在微水相中催化合成生物柴油的研究

以不同大孔树脂吸附法固定化假丝酵母99_125脂肪酶,在微水有机相中的应用表明非极性树脂NKA是最佳的固定化载体。分别以正庚烷及磷酸盐缓冲液作为固定化介质,发现在正庚烷介质中树脂NKA的固定化效率能够达到98.98%,与采用磷酸盐缓冲液作为介质相比,固定化酶的水解活力和表观酶活回收率分别提高了4.07和3.43倍。考察了在微水相中固定化酶催化合成生物柴油的催化性能,结果表明,在给酶量为1.92∶1(初始酶粉与树脂的质量比),pH值为7.4,体系水含量为15%(水与油的质量比),反应温度为40℃条件下,固定化酶具有最佳的催化能力;以正庚烷为介质固定化脂肪酶催化合成生物柴油,采用三次流加甲醇的方式,单批转化率最高达到97.3%,连续反应19批以后转化率仍保持为70.2%。     

“构象记忆”的辣根过氧化物酶的微水相共价固定化

本研究利用酶在微水溶剂中的"构象记忆"特性,以壳聚糖微球为载体,以辣根过氧化物酶(Horseradish peroxidase,HRP)为研究对象,将HRP于活性构象下冻干"固定"后,在二氧六环:水=99:1(V/V)微水介质中与载体进行共价交联,同时与传统水介质中共价交联固定化的HRP进行比较。结果发现,两种介质中固定化HRP的最适温度都提高到60°C,最适pH均为6.5,而微水相中固定的酶活力损失较低,酶活比传统水相中固定的酶高6倍以上;70°C保温30min后,微水相中固定的酶保留75.42%的活力,而水相中固定的HRP仅存15.4%的活力;微水相中固定的HRP具有更好的操作稳定性和热稳定性,60°C下连续操作5次之后,微水相固定的HRP保留77.69%的酶活,而水相固定的HRP仅存16.67%的酶活;微水相中固定的HRP在苯酚的去除中表现得更具优势;微水相中共价交联制备的CS-HRP-SWCNTs/Au酶修饰电极对H2O2的响应信号比水相中共价固定的酶电极强2.5倍,灵敏度更高。本研究表明利用酶的"构象记忆"在微水介质中进行共价交联是固定化酶的一种可行方法,所制备的固定化酶具有更优良的性质。     

麦长管蚜唾液中几种酶的鉴定、活力测定与功能分析

用Parafilm膜夹营养液法,以两种食料介质饲喂麦长管蚜Macrosiphum avenae 3龄若蚜并收集其唾液,对唾液中的酶类进行了鉴定、活力测定和功能分析。结果表明,在20%蔗糖介质提取液中,鉴定有果胶酶、多酚氧化酶和纤维素酶; 在水介质提取液中鉴定有纤维素酶; 两种介质提取液中都未鉴定出过氧化物酶。酶活力测定结果表明, 在20%蔗糖介质提取液中, 每30头蚜虫分泌的果胶酶、多酚氧化酶和纤维素酶的酶活力分别为2.59×10^-3 U/g、7×10^-3 U/g和7.89×10^-3 U/g; 在水介质提取液中,纤维素酶活力为3.68×10^-3 U/g。行为反应试验结果表明,果胶酶处理麦苗的挥发物组分能引起麦长管蚜寄生性天敌燕麦蚜茧蜂Aphidius avenae和捕食性天敌七星瓢虫Coccinella septempunctata 的嗅觉偏好反应,因此,果胶酶在麦长管蚜取食诱导小麦植株的间接防御反应中具有重要作用。     

有机介质中的固定化酶反应

近年来非水介质中的酶催化反应正获得越来越多的研究和应用。使用有机介质替代传统的水溶液作为酶反应的介质,通常是为了增加疏水性底物或产物的溶解度,或者是为了促使水解反应逆向进行,以便利用水解酶催化合成一些非常有用的化合物。有机介质包括合少量有机助溶剂的均相水溶液系统、水／有机溶剂双相系统,以及含微量水的有机溶剂均相系统等几种类型[1],具体使用时要根据生物催化剂的性质、反应物的溶解性和反应器的型式等特点细加选择。尽管在有机溶剂中可直接使用酶粉作催化剂[k],但是效果并不太好。一方面天然酶在有机溶剂中容易变…     

非离子反胶束中木素过氧化物酶催化性能研究

木素过氧化物酶（LiP）在环己烷/Brij30/水反胶束体系中可体现催化活力,然而在水/醇/TritonX100/环己烷反胶束体系中却没有催化活力。对影响Brij30反胶束中LiP催化活力各主要因素进行了优化并测定了LiP在其中的时间稳定性;结果表明,20℃下,使LiP体现最佳活力的Brij30反胶束介质条件为：ω₀＝8.5,pH＝2.2,［Brij30］＝600mmol/L;在此条件下,LiP的半衰期可达到50h;与水介质相比,酶活力下降了,但稳定性却提高了。直链醇是TritonX100形成反胶束的必要组分,为揭示醇的作用,还考察了戊醇对Brij30 反胶束中LiP催化活力的影响,发现高浓度戊醇对LiP有失活作用。据此推测助表面活性剂醇可能是LiP在环己烷/TritonX100/戊醇/水反胶束中不能体现催化活力的主要原因。     

酪氨酸酶在有机介质中的酶活性

研究了蘑菇酪氨酸酶在有机溶剂中催化邻苯二酚向邻苯醌的转化反应,结果表明酪氨酸酶在有机介质中能保持较高的活性,其活性主要受体系中的水活度控制.在适当控制酶分子上结合水的条件下,酶活性随温度升高而增大.无机盐的水合物可用于控制这种低水有机介质中的水活度.     

低水有机介质中的酶催化

酶不仅能在水溶液里催化化学反应,而且能在有机介质中显示催化活性．其中低水溶剂体系对有机合成最为有利．文章就低水溶剂体系中影响酶催化的三要素（水、溶剂和载体）以及酶在该体系表现出来的一些特殊性质进行了讨论,并列举了低水溶剂体系中的酶催化在有机合成,化学分析,和高分子化学等方面的应用．     

提高有机催化脂肪酶活性和稳定性的途径研究

随着非水酶学的发展,脂肪酶在有机催化反应中得到广泛应用,探寻提高有机催化脂肪酶的催化活性和操作稳定性的途径也随之成为研究热点.综述了近年来这一研究方向的成果及最新进展,着重阐述表面活性剂包衣、固定化以及二者结合的手段对脂肪酶在有机介质中的催化活性及操作稳定性的影响.     

PEG修饰的辣根过氧化物酶及其在非水介质中的性质

酶的化学修饰可以明显提高酶在有机相中的活力。通过氧化过氧化物酶（ＨＲＰ）的糖链后引入氨基再连接甲氧基聚乙醇（ＰＥＧ）５０００和在酶的肽链上连接ＰＥＧ５０００,发现ＨＲＰ多肽链上修饰后的酶在水相中的活力几乎没有变化,但通过氧化糖链连接ＰＥＧ的酶在水相中的活力下降近２倍。在甲苯及二氧六环含量较高的体系中,修和均呈上升趋势。特别在甲苯体系中两种修饰酶活力都比未经修饰的酶提高了近２倍。稳定性研究表明,不论     

葡萄糖氧化酶的有机相共价固定化

将葡萄糖氧化酶(GOD)在最适pH条件下冻干后,以戊二醛活化的壳聚糖为载体,分别在传统水相和1,4-二氧六环、乙醚、乙醇三种不同的有机相中进行共价固定化。通过比较水相固定化酶和有机相固定化酶的酶比活力、酶学性质及酶动力学参数,考察酶在有机相中的刚性特质对酶在共价固定化过程中保持酶活力的影响。结果表明,戊二醛浓度为0.1%、加酶量为80 mg/1 g载体、含水1.6%的1,4-二氧六环有机相固定化GOD与水相共价固定化GOD相比,酶比活力提高2.9倍,有效酶活回收率提高3倍;在连续使用7次后,1,4-二氧六环有机相固定化GOD的酶活力仍为相应水相固定化酶的3倍。在酶动力学参数方面,不论是表观米氏常数,最大反应速度还是转换数,1,4-二氧六环有机相固定化的GOD(Kmapp=5.63 mmol/L,Vmax=1.70μmol/(min.mgGOD),Kcat=0.304 s-1)都优于水相共价固定化GOD(Kmapp=7.33 mmol/L,Vmax=1.02μmol/(min.mg GOD),Kcat=0.221 s-1)。因此,相比于传统水相,GOD在合适的有机相中进行共价固定化可以获得具有更高酶活力和更优催化性质的固定化酶。该发现可能为酶蛋白在共价固定化时因构象改变而丢失生物活性的问题提供解决途径。     

非水介质中的酶催化

传统理论认为,酶作为生物催化剂,在体外只能在水溶液环境才保持活性,而有机溶剂中酶则往往变性或失活。然而人们发现事实并非如此。如向酶溶液中加入能与水互溶的酒精、丙酮等,或制作乳化的酶水有机溶剂两相系统,甚至在几乎无水的有机介质中,酶仍能够具有催化活性。...     

非水相体系酶催化反应研究进展

非水相酶催化反应是酶催化反应中的一个重要方面。非水相溶剂通常可增加底物溶解度,减少水相中的副反应,加快生物催化的速率和效率,在药物及药物中间体和食品等方面具有较大的应用价值。以下探讨了非水相体系对酶活力及酶促反应速率的影响因素,并阐述酶的化学修饰、固定化及定点突变对酶活力的影响,进一步分析无溶剂系统、反胶束、超临界流体及离子液体的不同溶剂体系对酶反应速率及催化效率的影响。此外,还列举一些非水相酶催化反应的应用实例。     

干旱对玉米叶绿体Mg~(++)-ATP酶活力的影响

-3巴PEG-Hoagland渗透溶液处理玉米幼苗时,叶片水势、叶片相对含水量和叶绿体蛋白质含量都明显低于对照,叶绿体Mg~(++)-ATP酶活力也低于对照,复水后Mg~(++)-ATP酶活力恢复到对照水平,复水时用环己亚胺处理后,叶绿体Mg~(++)-ATP酶活力受抑不能恢复到对照水平,说明-3巴渗透溶液处理时Mg~(++)-ATP酶活力的降低和复水后酶活力的恢复与蛋白质合成有关。-11巴PEG-Hoagland渗透溶液处理幼苗时,叶片水势、叶片相对含水量和叶绿体蛋白质含量显著地低于对照,但是叶绿体Mg~(++)-ATP酶活力明显地高于对照,复水后Mg~(++)-ATP酶活力不能恢复到对照水平,复水时用环己亚胺处理后,叶绿体Mg~(++)-ATP酶活力不为环己亚胺所抑制,仍显著地高于对照,说明-11巴渗透溶液处理时叶绿体Mg~(++)-ATP酶活力的加强和复水后酶活力不可逆转与蛋白质合成无关。     

微乳液液晶相中脂肪酶的催化特性研究

本文探索了一种在非水介质中对酶进行固定化的新方法.研究了包埋于“水/AOT/异辛烷”系统中与有机溶剂共存的液晶相(L+LC)中的脂肪酶催化橄榄油水解的特性,发现于最适温度28℃,最佳pH为7.2,组成为(w/w%):AOT14.0%、水55.9%、异辛烷15.1%、橄榄油15.0%的条件下,脂肪酶活力较高,并且具有相当好的稳定性,尤其是产物分离和酶的回收简单易行,具有潜在的工业应用前景.     

海藻酸钠-壳聚糖固定化木瓜蛋白酶催化内吗啡肽的合成

反应体系以乙腈作为有机介质,在微水有机溶剂体系中以Boc-Trp-OH和Phe-NH2为底物,用海藻酸钠 壳聚糖固定化木瓜蛋白酶催化合成Trp-Phe-NH2时,产率为27.8%．在这一合成反应中,对pH值、离子强度、溶液含量、反应温度、酶用量和反应时间进行正交试验,证明pH是本合成过程的最重要影响因素．反应体系以乙腈为有机介质,在微水有机溶剂体系中以 Boc-Tyr-Pro-OMe和Trp-Phe-NH2为底物,用IPSAC催化合成Tyr-Pro-Trp-Phe-NH2,产率为35~2%．