酶催化反應(yīng)研究進(jìn)展

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1、酶催化反應(yīng)研究進(jìn)展1酶催化反應(yīng)研究進(jìn)展摘要：簡述了酶催化優(yōu)點和不足及近年來五種不同體系（有機溶劑體系、反膠束體系、低共熔體系、超臨界流體體系、氣相體系）中酶催化反應(yīng)的概況并闡明了此反應(yīng)體系的優(yōu)勢之處及還有那些不足。且酶作為一種生物催化劑，已經(jīng)廣泛應(yīng)用于各個領(lǐng)域中，酶工程是現(xiàn)代生物技術(shù)的重要組成部分，對各領(lǐng)域的技術(shù)性突破具有一定的影響。隨著酶工程不斷地技術(shù)性突破，酶在醫(yī)藥工業(yè)方面、食品工業(yè)方面、輕工業(yè)、有機合成方面等都的應(yīng)用越來越廣泛。作為一項新技術(shù)，它對各領(lǐng)域勢必會有一定的推進(jìn)作用。關(guān)鍵詞12酶催化反應(yīng)，反應(yīng)體系，應(yīng)用TitleAbs

2、tract×××××××（小4號TimesNewRoman，1.5倍行距，第一個字應(yīng)頂格寫）Keywords1酶催化的介紹酶是一種具有特殊三維空間構(gòu)象的蛋白質(zhì),它能在生物體內(nèi)催化完成許多廣泛且具有特異性的反應(yīng)。隨著生化技術(shù)的進(jìn)展,酶催化反應(yīng)越來越多地被有機化學(xué)家作為一種手段應(yīng)用于有機合成。酶有專一的、有催化活性的性質(zhì),它們在體內(nèi)幾乎參與了所有的轉(zhuǎn)變過程,催化生物分子的轉(zhuǎn)化；也催化許多體內(nèi)存在的物質(zhì)發(fā)生變化,使人體得以有正常的新陳代謝。許洪高、高彥祥等人還發(fā)明了一種酶催化反應(yīng)的裝置。1.1酶催化的優(yōu)點酶作為一種生物催化劑自然具備其特有的

3、優(yōu)點，如酶催化效率高,專一性強,可減少或避免副反應(yīng)；可以利用酶通過有限的步驟實現(xiàn)許多化學(xué)方法難以完成的反應(yīng)；反應(yīng)條件溫和,可節(jié)省能源,減少設(shè)備費用；而且酶來自生物體本身，故它是生物體可降解的無環(huán)境毒害性物質(zhì)，符合將廢棄物控制在最小限度,實現(xiàn)原子經(jīng)濟(jì)的綠色化學(xué)要求。1.212酶催化的不足盡管酶催化反應(yīng)有如此多的優(yōu)點，以酶作為生物催化劑在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用到目前為止還不是很普遍主要有以下幾個原因：在催化反應(yīng)環(huán)境中存在的熱、酸、堿、氧化劑、重金屬離子，而酶本身是生物大分子，且許多酶是胞內(nèi)酶，細(xì)胞內(nèi)部環(huán)境通常比較穩(wěn)定,故可能會因催化反應(yīng)的環(huán)境中

4、的因素導(dǎo)致酶分子失活破壞酶的穩(wěn)定性；一些酶對價格通常較昂貴的輔酶有較強的依賴性；在化學(xué)反應(yīng)體系中應(yīng)用酶作催化劑，酶的催化活性和選擇性往往并不十分理想；酶的來源及成本問題，許多工業(yè)用酶成本較高,而且種類有限。2酶催化與有機合成反應(yīng)酶的催化效率很高,在可比較的情況下其催化效率一般是無機催化劑的1010倍且酶對底物有高度的專一性,每種酶只促進(jìn)一定的反應(yīng),生成一定的產(chǎn)物,產(chǎn)物的純度很高。故將酶催化反應(yīng)用于一般的有機合成,并能像在有機體內(nèi)那樣可在溫和條件下高效地催化反應(yīng)的進(jìn)行,是許多有機合成工作者夢寐以求的,并為此不懈努力著,使得酶在有機合成中

5、的應(yīng)用,已成為合成方法學(xué)中的一個新的亮點。2.112不同反應(yīng)體系中的的酶催化反應(yīng)近年來將酶催化反應(yīng)的反應(yīng)體系分為5種，分別是有機溶劑體系、反膠束體系、低共熔體系、超臨界流體體系和氣相體系中的酶催化反應(yīng)。2.1.1有機介質(zhì)中的酶催化反應(yīng)來自生物體內(nèi)的酶，一般認(rèn)為只能在水溶液中發(fā)揮其催化作用，而有機溶劑則被認(rèn)為是酶的變性劑，這種傳統(tǒng)觀念直到80年代中期才被打破。美國科學(xué)家首先用實驗證明，酶能在有機溶劑中進(jìn)行酶催化反應(yīng)，從而開辟了非水酶學(xué)這一嶄新的研究領(lǐng)域，大大擴展了酶的應(yīng)用范圍，也為酶學(xué)研究注入了新的生機與活力。有機溶劑中的酶有兩種形式:

6、一是分散在有機溶劑中;二是包埋在反相膠團(tuán)中。無論哪種形式酶都會有一定的水分，故有機溶劑中酶實際上指的是低水含量介質(zhì)中的酶。研究表明，有機溶劑中的酶和水溶液中的酶一樣具有高度的底物選擇性。此外，有機溶劑中的酶還有以下一些特點:12在有機溶劑中，很多在水中不溶的非極性底物可以很好地溶解；有機溶劑可促使熱力學(xué)平衡向合成方向移動，如蛋白水解酶在水中催化膚鍵水解，而在有機溶劑中則催化膚鍵合成；在有機溶劑中，所有有水參與的副反應(yīng)將受到抑制；；在有機溶劑中酶的熱穩(wěn)定性顯著提高，可通過提高溫度加速催化反應(yīng)進(jìn)行；反應(yīng)后產(chǎn)物純化容易，酶容易回收再利用；在

7、有機溶劑中不易發(fā)生微生物污染低水環(huán)境可用于穩(wěn)定具有未知催化性質(zhì)的構(gòu)象異構(gòu)體及在水中壽命極短的酶反應(yīng)中間體，這對弄清酶反應(yīng)機理十分重要。有些通常用化學(xué)法難以完成的反應(yīng)，現(xiàn)在可以用有機溶劑中的酶來完成。2.1.2反膠束體系中的酶催化反應(yīng)反膠束是表面活性劑分子在非極性有機溶劑中自發(fā)形成具有熱力學(xué)穩(wěn)定性的納米級聚集體,其內(nèi)部可溶解水和其它親水性分子。反膠束具有獨特結(jié)構(gòu)特征,它能使表面活性劑分子組成的膜將油水兩相分隔開,高度分散反膠束體系不僅為酶催化反應(yīng)提供巨大相界面,且還可避免酶與周圍有機溶劑直接接觸,從而使保持較高活性。且反膠束體系還可較好

8、模擬酶的天然環(huán)境,因此,在反膠束體系下大多數(shù)酶可保持較高活性和穩(wěn)定性，有時甚至表現(xiàn)出超活性。許多研究表明反膠束體系下酶催化反應(yīng)與水介質(zhì)中相比有著許多優(yōu)點。反膠束酶體系優(yōu)點主要包括:穩(wěn)定微環(huán)境,可進(jìn)行水不溶性化合物催化轉(zhuǎn)化