有机相中的酶催化

酶在有机相中仍具有催化活性这一发现为酶的开发应用开辟了二条新途径、酶在有机相中催化化学反应具有许多化学催化所没有的优点。如:高度选择性、高效性、条件温和等。酶的有机相催化已被应用于许多方面,如:酶法拆分消旋体、区域选择性转化、酶催化聚合、肽的合成、酶法分析等,尤其是在不对称合成方面显示了其独特的优势。另外,关于酶在有机相中催化的影响因素也有了一些规律性的认识。     

耐有机溶剂脂肪酶的研究进展

脂肪酶是一种重要的酶,在有机介质中脂肪酶能催化某些特定的化学反应。获得具有较高催化活性的耐有机溶剂脂肪酶具有重要的价值。该文概述了一些具有代表性的耐有机溶剂脂肪酶,介绍了耐有机溶剂脂肪酶的特性和应用,并对耐有机溶剂脂肪酶的筛选途径和分子改造方法进行了分析。今后有机溶剂耐受性脂肪酶的研究将集中在酶的利用、微生物筛选、脂肪酶表征和基因克隆、酶的分子改造等方面。     

有机相酶催化中溶剂工程的进展

阐述了有机溶剂和水对有机相酶催化性质的影响,并评述了这一领域的应用现状和今后的发展方向：将溶剂对酶催化行为的影响定量化;改善酶与有机溶剂的不相容性;研究更多的酶以及多酶体系的催化性质;以底物活度进行动力学研究 。     

有上相酶催化中溶剂工程的进展

阐述了有机溶剂和水对有机相酶催化性质的影响,并评述了这一领域的应用现状和今后的发展方向：将溶剂对酶催化行为的影响定量化;改善酶与有机溶剂的不相容性;研究更多的酶以及多酶体系的催化性质;以底物活度进行动力学研究。     

微水——有机溶剂两相体系中消旋萘普生的酶法拆分

研究了微水－有机溶剂两相体系中固定化脂肪酶催化的萘甲酯的立体选择性水解反应,固定化酶活性受载体极性、水含量、有机溶剂的ｌｏｇＰ值,产物抑制的影响,据此构建了一种可以连续拆分产生（Ｓ）－（＋）－萘普生的微水－有机溶剂两相体系。反应在一个具有回路的连续流搅拌反应器中进行,反应器中添加有采用吸附法固定化的脂肪酶,截体为一种弱极性的合成载体,水相连同固定化酶颗粒一起永久保持在反应器中,有机流动相带入底物,     

反应介质对酶选择性的影响

有机相酶催化是酶工程研究最活跃的领域之一。本文主要综述了反应介质对酶底物选择性、酶对映体选择性、酶前手性选择性、酶区域选择性及酶基因选择性的影响。     

微水-有机溶剂两相体系中消旋萘普生的酶法拆分

研究了微水-有机溶剂两相体系中固定化脂肪酶催化的萘普生甲酯的立体选择性水解反应。固定化酶活性受载体极性、水含量、有机溶剂的logP值、产物抑制的影响,据此构建了一种可以连续拆分产生(S)(+)萘普生的微水-有机溶剂两相体系。反应在一个具有回路的连续流搅拌反应器中进行,反应器中添加有采用吸附法固定化的脂肪酶,载体为一种弱极性的合成载体,水相连同固定化酶颗粒一起永久保持在反应器中,有机流动相带入底物,带出产物。固定化酶在该50mL反应器中30℃连续操作60d,仅损失活性25%,产生(S)(+)萘普生900mg,产物对映体过量值(ee_p)为95%。     

水-有机溶剂两相体系中甲基单胞菌Z201催化丙烯环氧化的初步研究

Lanne于1987年提出了生物催化剂工程（Biocatalyst engimeering）和介质工程（Medium enineering）的概念^[1].有机相生物催化中溶剂的选择也是介质工程的内容之一。纯酶在有机相中的催化作用已有大量报道^[2],但对完整细胞研究甚少。本文以甲基单胞菌（Methylomonos）Z201完整细胞为生物催化剂,丙烯环氧化为指标反应,研究有机溶剂对活性的影响并对催化活性-溶剂疏水性进行了相关性分析。研究了水-十六烷两相体系中十六烷含量和搅拦速度对丙烯环氧化速度的影响和细胞的操作稳定性。     

前言

酶工程研究是近代发展迅速的生物工程学的重要分支,是实用性强的基础学科。随着分子生物学的深入发展,物理化学技术和生物技术的进步,使得这领域研究除传统的酶发酵工业,固定化酶技术的应用外,扩展到许多新的内容,例如微生物或酶法转化和有机相酶促催化开辟了有机化     

水-有机溶剂两相体系中甲基单孢菌Z201细胞催化丙烯环氧化的初步研究

Laabe于1987年提出了生物催化剂工程(Biocatalyst engineering)和介质工程(Medium engineering)的概念^[1]。有机相生物催化中溶剂的选择也是介质工程的内容之一。纯酶在有机相中的催化作用已有大量报道^[2],但对完整细胞研究甚步。本文以甲基单胞菌(Methylomonas Z201)完整细胞为生物催化剂．丙烯环氧化为指标反应．研究有机溶剂对活性的影响并对催化活性——溶剂疏水性进行了相关性分析。研究了水一十六烷两相体系中十六烷含量和搅拌速度对丙烯环氧化速度的影响和细胞的操作稳定性。     

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。     

芽胞杆菌(Bacillus sp.)YX-1耐有机溶剂葡萄糖脱氢酶的基因克隆与酶学性质

[目的] 从芽胞杆菌(Bacillus sp.)YX-1基因组中克隆出一种有机溶剂耐受型的葡萄糖脱氢酶基因,实现了该基因在大肠杆菌中的高效表达,研究了重组蛋白的酶学性质.[方法] 依据芽胞杆菌属中葡萄糖脱氢酶氨基酸序列的保守性,设计合理引物,钓取来源于Bacillus sp.YX-1的葡萄糖脱氢酶基因,构建诱导型表达载体pET28a-gdh,于大肠杆菌中进行表达.镍柱亲和层析法纯化重组蛋白,考察了重组蛋白的酶学性质.[结果] 葡萄糖脱氢酶基因全长为786 bp,编码261个氨基酸.酶学研究结果表明:该酶最适反应温度为45℃,最适pH值为8.0;具有良好的有机溶剂耐受性,于50％的辛烷、环己烷、癸烷中室温放置1h后,酶活仍能保持90％以上;具有较宽的底物谱,对多种糖均具有一定的催化活性,其中催化D-葡萄糖的活力最高,产生还原型辅酶因子;对辅酶NADH和NADPH具有相似的依赖性,对NAD+和NADP+的催化比活分别为8.37 U/mg和8.62 U/mg.[结论]利用生物信息学成功地挖掘出Bacillus sp.YX-1一种耐有机溶剂的葡萄糖脱氢酶,为氧化还原酶在有机相反应中的的辅酶再生循环提供了新型的生物催化剂.     

华根霉脂肪酶有机相合成酶活的研究

通过比较7种微生物脂肪酶的有机相合成酶活、水相水解酶活及在正庚烷中催化己酸乙酯合成的能力,证明了合成酶活与水解酶活相关性不高,合成酶活比水解酶活更能反映脂肪酶的合成能力。通过比较两株华根霉(Rhizopus chinensis)脂肪酶酶活,发现合成酶活相差较大,表明相同种属微生物的脂肪酶合成酶活存在不同。对．Rhizopus chinensis-2液态发酵产脂肪酶进程研究发现,水解酶活高峰先于合成酶活高峰大约12h。将不同培养时间的Rhizopus chinensis-2全细胞脂肪酶用于催化己酸乙酯合成,具有高合成酶活的全细胞脂肪酶催化己酸乙酯合成反应较快。因此,全细胞脂肪酶用于催化有机相酯合成反应时,具有高脂肪酶合成酶活的菌体具有较好的催化酯合成能力。     

化学修饰的和固定化的脂肪酶在有机溶剂中的催化作用研究

本文对聚乙二醇修饰脂肪酶、多孔玻璃载体吸附酶、多孔玻璃载体丙酮沉积酶、硅藻土吸附酶、氧化铝吸附酶和琼脂珠疏水载体吸附酶在有机相中酯合成和酯交换反应的催化作用进行了研究。实验表明,不同形式的酶需要不同的最适加水量。而且,在各自最适条件下,对各种形式酶进行了比较,得出硅藻土和琼脂珠疏水载体是很好的固定化载体,疏水性琼脂珠固定化酶在有机相中的活力比酶粉高46.5％。     

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…     

应用酶学新进展—有机溶剂中的酶

传统观念认为大多数酶催化过程都是在水溶液环境中进行的。这一观点延续流传,便自然而然在头脑中形成作为生物催化剂的酶只能在水溶液中起作用的“常识”。但是这一观念目前受到挑战。在活细胞中,大多数酶都处在一种特殊的微环境中起作用,这不是一般概念上的简单水溶液介质。许多酶(如果不是大多数的话)都定位在生物膜(亚细胞结构)内外表面,在邻近这些酶分子的空间小区,水的浓度显著低于外周充盈的连续水相空间,即存在着一种天然的疏水环境。这就提示在有机溶剂中酶具有催化活性,不会出现酶“失活”或“变性”的问     

脂肪酶的固定化新技术

脂肪酶已被广泛应用于有机相催化体系中的水解、酯化和转酯反应,其固定化技术是得以工业化应用的关键因素。简要介绍了最新发展的几种固定化技术即交联酶晶体、硅基质包埋、脂质包被、共价固定、ＣＬＡｓ固定化等方法。     

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。     

反胶束中单宁酶催化没食子酸烷基酯的生物合成

为了研究单宁酶在有机相中的催化性能,建立了AOT/异辛烷／水反胶束单宁酶催化没食子酸与脂肪醇酯合成反应体系。结果显示：反胶束单宁酶催化体系可成功催化合成C3-C5脂肪醇与没食子酸的酯合成反应。不同反应体系中由于不同脂肪醇的存在,单宁酶的动力学参数和紫外光谱存在差别。结果表明单宁酶对脂肪醇的专一性不强,根据Vmax/Km比值,丁醇与异丁醇是其最适底物,单宁酶催化没食子酸烷基酯合成的动力学符合米氏方程。反应体系中不同的脂肪醇导致了单宁酶构象的差别。     

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．