第五章酶非水相催化

第五章酶非水相催化第一頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日非水酶學(xué)的提出天然酶在生物體內(nèi)的酶促反應(yīng)是發(fā)生在以水為介質(zhì)的系統(tǒng)；酶在醫(yī)藥、食品、工業(yè)、農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用也是在水溶液中進(jìn)行催化反應(yīng)酶的催化理論

水是酶促反應(yīng)最常用的反應(yīng)介質(zhì)。第二頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日但是，人工合成的有機(jī)化合物在水溶液中溶解度小，且往往不穩(wěn)定。水作為溶劑還容易引起非天然有機(jī)物的水解、消旋、聚合和分解等副反應(yīng)的發(fā)生許多反應(yīng)過(guò)程的熱力學(xué)平衡和產(chǎn)物的回收在水相環(huán)境中效果不是很理想是否存在非水介質(zhì)能保證酶催化？第三頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日對(duì)非水介質(zhì)中酶催化的研究過(guò)程20世紀(jì)初：Bourquelot將微量乙醇、丙酮類有機(jī)溶劑加到酶的水溶液中，酶具有一定活性；1966年：分別報(bào)道胰凝乳蛋白酶和辣根過(guò)氧化物酶在幾種非極性有機(jī)溶劑中具有催化活性；1975年-1983年：探討微生物細(xì)胞、游離酶和固定化酶在有機(jī)溶劑中進(jìn)行脂和類固醇類的合成、甾醇的轉(zhuǎn)化等。第四頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日突破性發(fā)現(xiàn)1984年，克利巴諾夫（Klibanov）在Science期刊上發(fā)表了關(guān)于酶在有機(jī)介質(zhì)中催化條件和特點(diǎn)的綜述，在微水或幾乎無(wú)水的不同有機(jī)溶劑中酶具有立體選擇性和熱穩(wěn)定性；在僅含微量水的有機(jī)介質(zhì)中成功酶促合成了酯、肽、手性醇等許多有機(jī)化合物，并證實(shí)酶在高溫（100℃）下，不僅能夠在有機(jī)溶劑中保持穩(wěn)定，還顯示出很高的催化轉(zhuǎn)酯活力。開辟了酶工程領(lǐng)域新的研究方向—非水酶學(xué)理論體系第五頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日5.1酶非水相催化的概念、類型、特點(diǎn)、意義5.2有機(jī)介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)5.3非水介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)及應(yīng)用主要內(nèi)容1、有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系2、有機(jī)介質(zhì)中酶的特性3、有機(jī)介質(zhì)對(duì)酶催化反應(yīng)的影響4、水對(duì)有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的影響第六頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日概念：酶在非水介質(zhì)中進(jìn)行的催化作用稱酶非水相催化類型：1、有機(jī)介質(zhì)中的酶催化是指酶在含有一定量水的有機(jī)溶劑中進(jìn)行的催化反應(yīng)；適用于底物和產(chǎn)物兩者或其中之一為疏水性物質(zhì)的酶催化作用；酶在有機(jī)介質(zhì)中由于能夠基本保持其完整的結(jié)構(gòu)和活性中心的空間構(gòu)象，所以能發(fā)揮其催化功能5.1酶非水相催化的概念、類型、特點(diǎn)、意義第七頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日2、氣相介質(zhì)中的酶催化

酶在氣相介質(zhì)中進(jìn)行的催化反應(yīng)；適用于底物是氣體或者能夠轉(zhuǎn)化為氣體物質(zhì)的酶催化反應(yīng)；由于氣體介質(zhì)的密度低，擴(kuò)散容易，因此酶在氣相中的催化作用與在水溶液中的催化作用有明顯的不同特點(diǎn)，研究不多第八頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日3、超臨界流體中的酶催化

酶在超臨界流體中進(jìn)行的催化作用；超臨界流體是指溫度和壓力超過(guò)某物質(zhì)超臨界點(diǎn)，性質(zhì)介于液體和氣體之間的流體（作為一種特殊的非水介質(zhì)，在酶催化反應(yīng)性質(zhì)方面與有機(jī)溶劑非常相似。）由于黏度、介電常數(shù)、擴(kuò)散系數(shù)和溶解度都與溶解度有關(guān)，超臨界流體在臨界點(diǎn)附近溫度或壓力有一點(diǎn)微小變化都會(huì)導(dǎo)致底物和產(chǎn)物溶解度極大變化。要求：超臨界流體對(duì)酶結(jié)構(gòu)無(wú)破壞，具良好化學(xué)穩(wěn)定性；溫度不可太高太低；壓力不可太高；第九頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日常用的超臨界流體有：CO2,H2O,SO2C2H4,C2H6C3H8C4H10等。超臨界介質(zhì)中酶催化體系的優(yōu)點(diǎn)/缺點(diǎn)脂溶性反應(yīng)物和產(chǎn)物可溶于超臨界C02，而酶作為蛋白質(zhì)不溶解，有利于分離；產(chǎn)物回收時(shí)，不需要處理大量的稀水溶液；與有機(jī)溶劑體系相比，CO2無(wú)毒、不燃燒、無(wú)有機(jī)溶劑殘留問(wèn)題；CO2超臨界體系有氣體的一系列物理特征，使底物向酶的傳質(zhì)速度加快而使反應(yīng)速度提高簡(jiǎn)化產(chǎn)物的分離已對(duì)10多種酶反應(yīng)進(jìn)行了研究，主要是酯化反應(yīng)、酯水解反應(yīng)和氧化反應(yīng)。反應(yīng)條件溫和，反應(yīng)溫度低于50℃物理特征：高擴(kuò)散系數(shù)，低粘度和低表面張力第十頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日4、離子液介質(zhì)中的酶催化酶在離子液中進(jìn)行的催化作用離子液是由有機(jī)陽(yáng)離子與有機(jī)（無(wú)機(jī)）陰離子構(gòu)成的、在室溫條件下呈液態(tài)的低熔點(diǎn)鹽類，具有揮發(fā)性低、穩(wěn)定性好的特點(diǎn)酶在離子液中催化作用的優(yōu)點(diǎn)：具有良好的活性和穩(wěn)定性、區(qū)域選擇性、立體選擇性、鍵選擇性陽(yáng)離子主要是咪唑陽(yáng)離子和吡啶陽(yáng)離子陰離子主要是氟硼酸根（BF4）、氟磷酸根等離子液體可被看做一種更高級(jí)的通過(guò)氫鍵鍵合的聚合液體，具有極性和非極性2種區(qū)域的納米結(jié)構(gòu)；因此，可溶解一般有機(jī)溶劑不能溶解的底物，并且酶可以進(jìn)入離子液體的網(wǎng)中，避免酶直接與極性溶劑接觸，失去其周圍的水。第十一頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日酶非水相催化特點(diǎn)：酶的熱穩(wěn)定性顯著提高非極性底物或產(chǎn)物的溶解度增加水解酶可在非水介質(zhì)中催化水解反應(yīng)的逆反應(yīng)（使某些反應(yīng)的熱力學(xué)平衡向合成的方向移動(dòng)，例如酯鍵和肽鍵的形成）酶的立體選擇性和對(duì)底物特異性發(fā)生改變酶不溶于有機(jī)溶劑，易于回收利用降低反應(yīng)后分離過(guò)程的能耗，回收產(chǎn)物比水容易氨基酸側(cè)鏈一般不需要保護(hù)避免長(zhǎng)期反應(yīng)時(shí)微生物引起的污染，抑制水參與的不利反應(yīng)固定化酶方法簡(jiǎn)單，在非水系統(tǒng)中酶不易脫離吸附的表面第十二頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日酶非水相催化意義：改變了有關(guān)酶催化的傳統(tǒng)觀念發(fā)展了酶學(xué)的理論體系——

研究酶在非水介質(zhì)中的結(jié)構(gòu)與功能、作用機(jī)制、酶催化動(dòng)力學(xué)等——非水酶學(xué)理論體系擴(kuò)展了酶的應(yīng)用領(lǐng)域

在多肽、酯類合成，甾體轉(zhuǎn)化，功能高分子合成，手性藥物的拆分等方面取得顯著成果第十三頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日5.1酶非水相催化的概念、類型、特點(diǎn)、意義5.2有機(jī)介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)5.3非水介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)及應(yīng)用主要內(nèi)容1、有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系2、有機(jī)介質(zhì)中酶的特性3、有機(jī)介質(zhì)對(duì)酶催化反應(yīng)的影響4、水對(duì)有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的影響第十四頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日1、微水介質(zhì)體系；2、與水溶性有機(jī)溶劑組成的均一體系；3、與水不溶性有機(jī)溶劑組成的兩相或多相體系；4、正膠束體系；5、反膠束體系。5.2.1有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系

第十五頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日

（1）微水介質(zhì)體系由有機(jī)溶劑和微量的水組成的反應(yīng)體系；微量的水是酶分子的結(jié)合水；對(duì)維持酶分子的空間構(gòu)象和催化活性至關(guān)重要；另一部分水分配在有機(jī)溶劑中；酶以凍干粉或固定化酶的形式懸浮于有機(jī)介質(zhì)中；通常所說(shuō)的有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系是微水介質(zhì)體系；第十六頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日（2）與水溶性有機(jī)溶劑組成的均一體系由水和極性較大的有機(jī)溶劑互相混溶組成的反應(yīng)體系，含量均比較大；酶和底物都以溶解狀態(tài)存在于體系中；由于極性大的有機(jī)溶劑對(duì)一般酶的催化活性影響較大，能在該反應(yīng)體系中進(jìn)行催化反應(yīng)的酶較少。辣根過(guò)氧化酶（HRP）應(yīng)用：催化酚類或芳香胺類聚合成聚酚或聚胺類物，在環(huán)保黏合劑、發(fā)光聚合物材料中有重要作用。第十七頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日（3）與水不溶性有機(jī)溶劑組成的兩相或多相體系由水和疏水性強(qiáng)的有機(jī)溶劑組成的兩相或多相體系；游離酶、親水性底物或者產(chǎn)物溶解于水相；疏水性底物或者產(chǎn)物溶解于有機(jī)溶劑相；固定化酶在兩相界面；催化反應(yīng)在兩相的界面進(jìn)行；適用于底物和產(chǎn)物兩者或者其中一種是屬于疏水化合物的催化反應(yīng)。第十八頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日（4）膠束體系是在大量水溶液中含有少量與水不相混溶的有機(jī)溶劑，加入表面活性劑之后形成的水包油的微小液滴。極性端朝外；非極性端朝內(nèi)，有機(jī)溶劑包裹在液滴內(nèi)部，形成一個(gè)非極性的核心；酶在水溶液中，疏水底物或產(chǎn)物在膠束內(nèi)，反應(yīng)在膠束界面進(jìn)行。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。水相有機(jī)相酶第十九頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日（5）反膠束體系是在大量與水不相混溶的有機(jī)溶劑中含有少量的水，加入表面活性劑之后形成的油包水的微小液滴。1997年首次報(bào)道酶在反相膠束中具有活性(已發(fā)現(xiàn)40多種酶)；極性端朝內(nèi)；非極性端朝外，水溶液包裹在液滴內(nèi)部；酶在反膠束內(nèi)，穩(wěn)定性好。反膠束與生物膜有相似之處，適于研究生物膜表面酶的結(jié)構(gòu)、催化特性、動(dòng)力學(xué)特性。水相有機(jī)相酶第二十頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日不同類型的酶在反相膠束中的排布模型第二十一頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日如用十六烷基三甲基溴化銨，卵磷脂，形成“反膠束”包圍酶分子，已開發(fā)出各種表活劑及助表活劑（如丁醇、已醇、辛醇）形成“反膠束”。極性非極性底物產(chǎn)物有機(jī)溶劑第二十二頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日反膠束體系能夠較好地模擬酶的天然環(huán)境，大多數(shù)酶在此系統(tǒng)中能夠保持催化活性和穩(wěn)定性，甚至表現(xiàn)出“超活性”（superactivity）。極性非極性底物產(chǎn)物有機(jī)溶劑反膠束體系中酶的催化特點(diǎn)第二十三頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日5.1酶非水相催化的概念、類型、特點(diǎn)、意義5.2有機(jī)介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)5.3非水介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)及應(yīng)用主要內(nèi)容1、有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系2、有機(jī)介質(zhì)中酶的特性3、有機(jī)介質(zhì)對(duì)酶催化反應(yīng)的影響4、水對(duì)有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的影響第二十四頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日5.2.2有機(jī)介質(zhì)中酶的特性常用的有機(jī)溶劑有辛烷，正己烷，苯，吡啶，季丁醇，丙醇，乙腈，已酯，二氯甲烷等。有機(jī)溶劑的存在,改變了疏水相互作用的精細(xì)平衡,影響到酶的結(jié)合部位、表面結(jié)構(gòu)、活性中心構(gòu)象；有機(jī)溶劑會(huì)改變底物存在狀態(tài)；結(jié)果影響酶的穩(wěn)定性和酶的底物特異性,立體選擇性,區(qū)域選擇性和化學(xué)鍵選擇性。第二十五頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日①酶的形態(tài)存在狀態(tài)主要分為兩大類第一類為固態(tài)酶，以固體形式存在有機(jī)溶劑中。包括冷凍干燥的酶粉或固定化酶，還有利用結(jié)晶酶進(jìn)行非水介質(zhì)中催化反應(yīng)。（結(jié)晶酶的結(jié)構(gòu)更接近于水溶液中酶的結(jié)構(gòu)，它的催化效率也遠(yuǎn)高于其他類型的固態(tài)酶）第二類為可溶解酶，主要包括大分子共價(jià)修飾酶和非共價(jià)修飾的高分子-酶復(fù)合物、表面活性劑-酶復(fù)合物以及微乳液中的酶等。共價(jià)修飾：把聚乙二醇（PEG）通過(guò)共價(jià)鍵連接到酶分子表面的賴氨酸殘基上，只要給酶提供“必需水”，PEG修飾酶就可以在有機(jī)溶劑中溶解，并具有較高的催化效率和穩(wěn)定性。非共價(jià)修飾：一些蛋白質(zhì)、脂類、糖類（如海藻糖）、表面活性劑等用于對(duì)酶的非共價(jià)修飾。第二十六頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日②熱穩(wěn)定性（重要特征）許多酶在有機(jī)介質(zhì)中熱穩(wěn)定性比在水溶液中的熱穩(wěn)定好（表5-1）在有機(jī)溶劑中，隨著水含量的增加，半衰期會(huì)迅速下降。（核糖核酸酶在有機(jī)介質(zhì)中每克蛋白質(zhì)含水量從0.06g增加到0.2g時(shí)，酶半衰期從120min減少到45min。）第二十七頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日在低水有機(jī)溶劑體系中，酶的穩(wěn)定性與含水量密切相關(guān)；一般在低于臨界含水量范圍內(nèi)，酶很穩(wěn)定；含水量超出臨界含水量后酶穩(wěn)定性隨含水量的增加而急劇下降。第二十八頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日熱力學(xué)穩(wěn)定性有機(jī)溶劑中酶的熱穩(wěn)定性和儲(chǔ)存穩(wěn)定性都比水溶液中高。原因：有機(jī)溶劑中缺少使酶熱失活的水分子因此由水而引起的酶分子中天冬酰胺、谷氨酰胺的脫氨基作用，天冬氨酸肽鍵的水解，二硫鍵的破壞，半胱氨酸的氧化及脯氨酸和甘氨酸的異構(gòu)化等使蛋白質(zhì)熱失活的全過(guò)程難以進(jìn)行。第二十九頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日③PH特性

酶在有機(jī)介質(zhì)中催化反應(yīng)的最適pH通常與酶在水溶液中反應(yīng)的最適pH接近或者相同。酶蛋白中的可電離基團(tuán)在有機(jī)溶劑中不能電離。在有機(jī)介質(zhì)中，酶所處的pH環(huán)境與酶在凍干或者吸附到載體上之前所使用的緩沖液pH相同，稱為pH印記（pH記憶）。利用酶pH印記的特性，通過(guò)控制緩沖液中pH的方法，達(dá)到控制有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的最適pH。

第三十頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日④酶的特異性水的物理化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，酶在水溶液中催化反應(yīng)的特異性是固定的；各種有機(jī)溶劑的性質(zhì)不同，對(duì)酶的表面結(jié)構(gòu)、活性中心的結(jié)合部位和底物性質(zhì)都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，從而顯示出與水相介質(zhì)中不同的催化特性。底物特異性立體選擇性區(qū)域選擇性化學(xué)鍵選擇性第三十一頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日底物特異性以水為介質(zhì)：底物與酶分子活性中心結(jié)合依靠AA底物側(cè)鏈與酶活性中心之間疏水作用，疏水性強(qiáng)的底物與酶活性中心結(jié)合能力強(qiáng)，催化反應(yīng)速度高。有機(jī)介質(zhì)中：疏水性較強(qiáng)的底物容易受到有機(jī)溶劑的作用，影響其與酶分子活性中心的結(jié)合。①N-乙酰-L絲氨酸乙酯②N-乙酰-L-苯丙氨酸乙酯疏水性:②﹥①介質(zhì)水辛烷胰凝乳蛋白酶②﹥①5x104①﹥②水解速度底物第三十二頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日不同的有機(jī)溶劑具有不同的極性，酶的底物專一性不一樣極性強(qiáng)的有機(jī)溶劑中，疏水性底物容易反應(yīng)；極性弱的有機(jī)溶劑中，疏水性弱的底物容易反應(yīng)①N-乙酰-L絲氨酸乙酯②N-乙酰-L-苯丙氨酸乙酯疏水性:②﹥①二氯甲烷季丁醇枯草桿菌蛋白酶①﹥②+丙醇(極性較強(qiáng))底物介質(zhì)反應(yīng)速度②﹥①第三十三頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日立體選擇性立體選擇性：酶在對(duì)稱的外消旋化合物中識(shí)別一種異構(gòu)體能力大小的指標(biāo)立體選擇系數(shù)越大，酶催化的對(duì)映體選擇性越強(qiáng)外消旋化合物：兩種對(duì)映異構(gòu)體以等量的形式共同存在于晶格中，形成均一的結(jié)晶。產(chǎn)生的主要原因：由于兩個(gè)不同構(gòu)型對(duì)映異構(gòu)分子之間的親和力大于同構(gòu)型分子之間的親和力，結(jié)晶時(shí)兩個(gè)不同構(gòu)型對(duì)映異構(gòu)分子等量析出，共存于同一晶格中。立體選擇系數(shù)：第三十四頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日酶在水溶液中立體選擇性強(qiáng)；酶在疏水性強(qiáng)的有機(jī)溶劑中，立體選擇性差。原因：這種選擇性是由底物的兩種對(duì)映體把水分子從酶分子中置換出來(lái)的能力決定的；有機(jī)介質(zhì)的疏水性加大，L型底物置換水的過(guò)程在熱力學(xué)上不利第三十五頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日酶對(duì)映體選擇性的意義在于：蛋白酶在水溶液中對(duì)L-氨基酸起作用；在有機(jī)介質(zhì)中對(duì)D-氨基酸起作用；因此在合成手性藥物時(shí)可以利用酶的對(duì)映體選擇性這種特性來(lái)選擇酶反應(yīng)的介質(zhì)。第三十六頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日區(qū)域選擇性區(qū)域選擇性：能夠選擇性地催化底物分子中某個(gè)區(qū)域的基團(tuán)優(yōu)先發(fā)生反應(yīng)。其強(qiáng)弱用區(qū)域選擇系數(shù)Krs的大小衡量。與立體選擇系數(shù)相似，用1、2代替構(gòu)型；反應(yīng)的位置選擇因子：K1，2=（kcat/Km)1/（kcat/Km)2例：1,4-二丁?；?2-辛基苯丁醇脂肪酶轉(zhuǎn)脂反應(yīng)+甲苯乙腈K4，120.5第三十七頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日化學(xué)鍵選擇性化學(xué)鍵選擇性：同一個(gè)底物分子中有2種以上化學(xué)鍵可以與酶反應(yīng)，酶對(duì)其中一種化學(xué)鍵優(yōu)先進(jìn)行反應(yīng)。意義：化學(xué)鍵選擇性可在沒(méi)有基團(tuán)保護(hù)下進(jìn)行催化反應(yīng)。鍵的選擇性與酶的來(lái)源和有機(jī)介質(zhì)的種類有關(guān)。6-氨基-1-已醇黑曲霉脂肪酶毛霉脂肪酶羥基?；呻逆I氨基?；甚ユI占優(yōu)第三十八頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日Tawaki等人發(fā)現(xiàn)反應(yīng)介質(zhì)對(duì)某些氨基醇進(jìn)行?；磻?yīng)時(shí)的化學(xué)鍵選擇性（O-酰化與N-?；┯泻艽笥绊?；化合物與丁酸三氯化乙酯的酰化反應(yīng)在叔丁醇中和在1，2－二氯乙烷中的?；潭炔煌?；?；炔煌谌彭?yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日5.1酶非水相催化的概念、類型、特點(diǎn)、意義5.2有機(jī)介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)5.3非水介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)及應(yīng)用主要內(nèi)容1、有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系2、有機(jī)介質(zhì)中酶的特性3、有機(jī)介質(zhì)對(duì)酶催化反應(yīng)的影響4、水對(duì)有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的影響第四十頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日酶的“柔性”與“剛性”酶與底物的結(jié)合是雙方誘導(dǎo)鍥合的過(guò)程，為了保證酶與底物的誘導(dǎo)鍥合，在相互作用的過(guò)程中酶和底物都需要做微小的構(gòu)象變化，因此酶需要一定的柔性，以使酶能趨向于與底物結(jié)合所需的最佳構(gòu)象變化。柔性：溶液中水分子與酶分子之間所形成的氫鍵使酶分子內(nèi)氫鍵受到一定程度的破壞，酶結(jié)構(gòu)變得松散。呈一種“開啟”的柔性狀態(tài)。剛性：（1）有機(jī)溶劑不具備像水那樣的調(diào)節(jié)功能，缺乏提供形成多種氫鍵的能力；（2）有機(jī)溶劑的介電常數(shù)較低，導(dǎo)致蛋白質(zhì)帶電基團(tuán)之間更強(qiáng)的靜電作用

蛋白質(zhì)的“剛性”增加。第四十一頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日“鋼性”與”柔性”的動(dòng)態(tài)衡第四十二頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日在非水相介質(zhì)中水的含量對(duì)酶活性有顯著影響，存在最適水含量。有機(jī)溶劑中：酶含水量小于最適含水量時(shí)，酶構(gòu)象過(guò)于剛性而失活；當(dāng)酶含水量大于最適含水量時(shí)，酶構(gòu)象過(guò)于柔性，因變構(gòu)而失活。第四十三頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日（二）有機(jī)介質(zhì)對(duì)酶催化反應(yīng)的影響①有機(jī)溶劑對(duì)酶活性的影響有機(jī)溶劑會(huì)奪取酶分子的結(jié)合水，影響酶分子微環(huán)境的水化層，破壞酶的結(jié)構(gòu)（構(gòu)象），引起酶催化活性下降甚至失活。一般極性越強(qiáng)，越容易奪取酶分子的結(jié)合水，對(duì)酶活性的影響越大。例如：正己烷能夠奪取酶分子結(jié)合水的0.5%，甲醇可以?shī)Z取酶分子結(jié)合水的60%。第四十四頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日所以，選擇的有機(jī)溶劑應(yīng)具有一定的疏水性，控制好介質(zhì)中的含水量，或者經(jīng)過(guò)酶分子修飾提高酶分子的親水性，避免酶在有機(jī)介質(zhì)中因脫水而影響其催化活性。極性系數(shù)lgP表示有機(jī)溶劑極性的強(qiáng)弱極性系數(shù)lgP=lg[X正己烷]/[X水]在二相系統(tǒng)中，酶被一薄層內(nèi)水相所包圍處于有機(jī)溶劑中，酶活性隨lgP的增加而增加；lgP≥4-6時(shí)，酶活性較高；2<lgP<4，酶活力中等，lgP<2的極性溶劑不適宜作為有機(jī)介質(zhì)酶催化的溶劑使用

。第四十五頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日一些溶劑的極性數(shù)值如下：溶劑LgP溶劑LgP十六烷8.7氯仿2.2庚烷4.0苯2.0石油醚（60-80）3.5乙酸丁酯1.7已烷3.5二乙醚0.8環(huán)已烷3.1丁醇0.8四氯化碳2.8乙酸乙酯0.7甲苯2.7一般選擇的有機(jī)溶劑為飽和烷烴。

第四十六頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日②有機(jī)溶劑對(duì)酶結(jié)構(gòu)與功能的影響水溶液中酶分子均一地溶解在水溶液中，能夠保持其構(gòu)象； 有機(jī)溶劑中酶分子不能直接溶解空間結(jié)構(gòu)會(huì)有所變化酶分子與溶劑的直接接觸，酶蛋白分子表面結(jié)構(gòu)發(fā)生一定變化；溶劑分子能滲入酶的活性中心，與底物競(jìng)爭(zhēng)酶的活性中心結(jié)合位點(diǎn)。減少了整個(gè)酶活性中心的數(shù)量，從而抑制酶活。第四十七頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日③有機(jī)溶劑對(duì)底物和產(chǎn)物分配的影響有機(jī)溶劑能與底物和產(chǎn)物相互作用，從而改變酶分子必需水層中底物或產(chǎn)物的濃度。從而間接地影響酶活性。有機(jī)溶劑極性小，疏水性強(qiáng)，疏水性底物難以進(jìn)入必需水層；有機(jī)溶劑極性強(qiáng)，親水性強(qiáng)，疏水性底物在有機(jī)溶劑中溶解度太低。選擇2≤lgP≤5的有機(jī)溶劑作為有機(jī)介質(zhì)第四十八頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日5.1酶非水相催化的概念、類型、特點(diǎn)、意義5.2有機(jī)介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)5.3非水介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)及應(yīng)用主要內(nèi)容1、有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系2、有機(jī)介質(zhì)中酶的特性（酶的形態(tài)、熱穩(wěn)定性、pH特性、酶的特異性）3、有機(jī)介質(zhì)對(duì)酶催化反應(yīng)的影響4、水對(duì)有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的影響第四十九頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日有機(jī)溶劑對(duì)酶活性影響對(duì)酶結(jié)構(gòu)與功能的影響對(duì)底物產(chǎn)物分配的影響奪取酶分子結(jié)合水，改變酶的構(gòu)象酶與溶劑接觸，表面結(jié)構(gòu)會(huì)發(fā)生變化；有機(jī)溶劑進(jìn)入酶活性中心有機(jī)溶劑極性強(qiáng)弱（疏水性底物和產(chǎn)物）選擇有機(jī)溶劑的標(biāo)準(zhǔn)：極性系數(shù)lgP=lg[X正己烷]/[X水]2≤lgP≤5水對(duì)酶的影響“剛性”、“柔性”、“最適含水量”第五十頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日5.1酶非水相催化的概念、類型、特點(diǎn)、意義5.2有機(jī)介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)5.3非水介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)及應(yīng)用主要內(nèi)容1、有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系2、有機(jī)介質(zhì)中酶的特性（酶的形態(tài)、熱穩(wěn)定性、pH特性、酶的特異性）3、有機(jī)介質(zhì)對(duì)酶催化反應(yīng)的影響4、水對(duì)有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的影響第五十一頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日5.2.4有機(jī)介質(zhì)中的水對(duì)酶催化反應(yīng)的影響有機(jī)介質(zhì)水酶無(wú)論在有機(jī)溶劑還是在水溶液中，酶是溶于水的第五十二頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日①含水量非水相酶促催化系統(tǒng)含水量（<1%）：結(jié)合水：與酶水合、固定化載體的結(jié)合水溶劑水：有機(jī)溶劑中所含有的自由水宏觀上第五十三頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日一定量的水對(duì)維持酶催化所需的正確構(gòu)象是必需的，完全非水酶懸液沒(méi)有催化活性。酶蛋白分子表面含有大量帶電基團(tuán)和極性基團(tuán)，在絕對(duì)無(wú)水條件下，帶電基團(tuán)因相互作用形成“鎖定”的失活構(gòu)象（剛性），加入適量水充當(dāng)潤(rùn)滑劑可使酶的柔性增加，維持酶的活性。維持酶的天然結(jié)構(gòu)和功能只需要非常少量的水。例如：懸浮在辛烷中的胰凝乳蛋白酶在酶分子表面形成單層覆蓋水的含水量時(shí)，即有活性。一般含水量為0.3g/g酶左右時(shí)，酶活力達(dá)到最大。第五十四頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日酶催化反應(yīng)是在環(huán)繞著酶分子表面的水層內(nèi)進(jìn)行的。酶催化反應(yīng)時(shí)，底物分子先從有機(jī)相進(jìn)入水相，與酶形成底物-酶復(fù)合物，發(fā)生反應(yīng)。第五十五頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日有機(jī)介質(zhì)中，酶催化活性隨著結(jié)合水量增加提高，結(jié)合水不變的條件下，體系含水量的變化在一定范圍內(nèi)對(duì)酶催化活性影響不大。結(jié)合水對(duì)于維持酶的結(jié)構(gòu)和催化活性起決定左右。最佳含水量時(shí)，蛋白質(zhì)結(jié)構(gòu)動(dòng)力學(xué)剛性和熱力學(xué)穩(wěn)定性之間才能達(dá)到最佳平衡點(diǎn)，酶表現(xiàn)出最大活性。結(jié)合水（“剛性”“柔性”）第五十六頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日最適含水量與溶劑極性成正比水活度（Aw）：在特定溫度和壓力條件下，體系中水的逸度與純水逸度之比，通常用體系中水的蒸汽壓（P）與相同條件下純水的蒸汽壓（P0）之比表示（Aw=P/P0）最佳水活度與溶劑的極性大小沒(méi)有關(guān)系；利用水活度描述有機(jī)介質(zhì)中水對(duì)酶催化反應(yīng)的影響。酶活性與反應(yīng)體系中的水活度直接相關(guān)，例如黑毛霉脂肪酶在Aw=0.55時(shí)在不同極性的溶劑中都表現(xiàn)出最高的酶活力。逸度是溶劑從溶液逃脫的趨勢(shì)第五十七頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日②水對(duì)酶分子空間構(gòu)象的影響酶活性構(gòu)象的形成：氫鍵、鹽鍵、疏水鍵等（需有水存在）酶分子需要一層水化層，以維持其完整的空間構(gòu)象。必需水：維持酶完整空間構(gòu)象所必需的最低水量，不同酶所需求的必需水的量差別大。第五十八頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日例如：在辛烷介質(zhì)中，每分子糜蛋白酶只需50分子水，就可維持其活性；每分子多酚氧化酶需3.5×102水分子；每分子醇脫氫酶的必需水高達(dá)幾百個(gè)水分子。第五十九頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日③水對(duì)酶催化反應(yīng)速度的影響水影響蛋白質(zhì)空間構(gòu)象的完整性、活性位點(diǎn)的穩(wěn)定性影響酶催化反應(yīng)速度典型的非水酶體系中水含量通常只占0.01%，但其微小差距會(huì)導(dǎo)致酶催化速度的較大改變。第六十頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日第六十一頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日最適含水量隨溶劑極性的增加而增加。同一種酶，反應(yīng)系統(tǒng)的最適水量與有機(jī)溶劑的種類、酶的純度、固定化酶的載體性質(zhì)和修飾性質(zhì)有關(guān)，需要通過(guò)實(shí)驗(yàn)確定最適水含量。第六十二頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日載體對(duì)酶固定化使用載體對(duì)酶固定化，所選擇的載體對(duì)酶的微水環(huán)境要盡可能小的影響；疏水性載體對(duì)酶的固定化有利；載體親水性增強(qiáng)，導(dǎo)致酶的催化活力下降。提高載體上疏水基團(tuán)的含量，可以提高固定化酶對(duì)底物的親和力，提高反應(yīng)活性；也可以通過(guò)酶分子的化學(xué)修飾：把聚乙二醇（PEG）通過(guò)共價(jià)鍵連接到酶分子表面的賴氨酸殘基上，給酶提供“必需水”，PEG修飾酶就可以在有機(jī)溶劑中溶解，并具有較高的催化效率和穩(wěn)定性。第六十三頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日第六十四頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日第六十五頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日5.1酶非水相催化的概念、類型、特點(diǎn)、意義5.2有機(jī)介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)5.3非水介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)及應(yīng)用主要內(nèi)容1、有機(jī)介質(zhì)反應(yīng)體系2、有機(jī)介質(zhì)中酶的特性3、有機(jī)介質(zhì)對(duì)酶催化反應(yīng)的影響4、水對(duì)有機(jī)介質(zhì)中酶催化反應(yīng)的影響第六十六頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日5.3非水介質(zhì)中酶的催化反應(yīng)及應(yīng)用1、合成反應(yīng)2、轉(zhuǎn)移反應(yīng)3、醇解反應(yīng)4、氨解反應(yīng)5、異構(gòu)反應(yīng)6、氧化還原反應(yīng)7、裂合反應(yīng)第六十七頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日1.合成反應(yīng)（1，2）在有機(jī)介質(zhì)中含水量極微，水解反應(yīng)難以發(fā)生；但是酶可以催化水解反應(yīng)的逆反應(yīng)，即合成反應(yīng)。（1）脂肪酶或酯酶催化酯的合成反應(yīng)：酯合成反應(yīng)是以醇或羧酸為底物，反應(yīng)過(guò)程中涉及水分子的生成，因此非水介質(zhì)是酯合成反應(yīng)的理想體系。意義:酶催化酯合成可合成手性化合物,且酶的立體選擇性主要是選擇立體異構(gòu)的醇.第六十八頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日6－O－?；?－烷基葡萄糖苷是生物可降解的非離子型表面活性劑（用于生產(chǎn)洗潔精等）；工業(yè)上合成時(shí)，采用熱穩(wěn)定性脂肪酶催化脂肪酸和烷基葡萄糖苷縮合。為使反應(yīng)進(jìn)行完全，反應(yīng)過(guò)程中生產(chǎn)的水需通過(guò)減壓蒸餾除去。第六十九頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日脂肪酶在微生物有廣泛的分布，現(xiàn)應(yīng)用到了工業(yè)生產(chǎn)中；自然界中的微生物大約有65個(gè)屬可產(chǎn)脂肪酶，其中放線菌4個(gè)屬，細(xì)菌28個(gè)屬，酵母10個(gè)屬，其他真菌23個(gè)屬；曲霉、根霉、假單胞菌、地細(xì)菌、芽孢桿菌等是主要生產(chǎn)菌。第七十頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日棕櫚酸，又稱軟脂酸，十六（烷）酸；是一種飽和高級(jí)脂肪酸，以甘油酯的形式普遍存在于動(dòng)植物油脂中；在自然界中分布很廣。從棕櫚樹所來(lái)的油，即棕櫚油、棕櫚仁油；牛油、乳酪、牛奶及肉類均有著這種脂肪酸第七十一頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日第七十二頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日過(guò)程參數(shù)：產(chǎn)率：99％化學(xué)純度：>99％反應(yīng)器類型：批次反應(yīng)器停留時(shí)間：14h產(chǎn)品用途棕櫚酸異丙酯無(wú)毒，對(duì)人體皮膚無(wú)害。廣泛應(yīng)用于制藥及化妝品工業(yè)中。作為添加劑和增溶劑使用。在護(hù)膚中是優(yōu)良的皮膚柔潤(rùn)劑，對(duì)皮膚滲透性好，可使肌膚柔軟嫩滑。可作為睫毛膏中色素的良好溶劑，常用于肥皂、護(hù)膚霜、眼影、口紅、睫毛膏等配方中。第七十三頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日存在的問(wèn)題是酯合成過(guò)程中生成的水，這將導(dǎo)致反應(yīng)正向和逆向會(huì)有同樣的速率。工藝流程：0.26×105Pa壓力下采用共沸蒸餾（醇/水）來(lái)除去反應(yīng)中的水。為了補(bǔ)充蒸餾損失，2－丙醇必須以連續(xù)流加反應(yīng)器（58g·h－1）。第七十四頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日2.多肽合成反應(yīng)化學(xué)法（4步）：①保護(hù)非反應(yīng)性基團(tuán)；②活化羧基；③形成肽鍵；④脫保護(hù)基團(tuán)酶法：蛋白酶可在有機(jī)介質(zhì)中催化氨基酸進(jìn)行合成反應(yīng)，生成多肽。第七十五頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日因酶有底物專一性，為了在多肽合成中使酶能催化各種氨基酸間形成肽鍵，就必須有個(gè)能合成各種肽鍵的酶庫(kù)。現(xiàn)存的各種蛋白酶還不能完全滿足這種要求，到目前為止最大問(wèn)題使缺少催化脯氨酸衍生物生成肽鍵的特異性酶。第七十六頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日鈀碳是一種催化劑，是把金屬鈀粉負(fù)載到活性碳上制成的，用于不飽和有機(jī)物的氫化還原。第七十七頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日芽孢桿菌屬

嗜熱菌蛋白酶：作用于肽鏈上苯丙氨酸、色氨酸、酪氨酸、亮氨酸、甲硫氨酸的N端。

第七十八頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日過(guò)程參數(shù)；選擇性：>99.9％ee（光學(xué)純度）：>99.9%反應(yīng)器類型：批次反應(yīng)器生產(chǎn)能力：>2000噸/年下游處理過(guò)程：過(guò)濾投產(chǎn)時(shí)間：1988公司：HollandSweetenerCompany，荷蘭；荷蘭的DSM與日本Toso的合資公司，日本；其他第七十九頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日產(chǎn)品用途：阿斯巴甜是一種食品級(jí)低熱量甜味劑，甜味純正，是迄今開發(fā)成功的甜味最接近蔗糖的甜味劑。它最早在1979年被法國(guó)批準(zhǔn)上市。阿斯巴甜是蔗糖甜度的200倍。在應(yīng)用中僅需少量就可達(dá)到希望的甜度，所以在食品和飲料中使用阿斯巴甜替代糖，可顯著降低熱量（不會(huì)造成齲齒、糖尿?。??？捎糜谲涳嬃?、食用甜味劑、乳制品、速溶飲品、果醬、糖果。天冬氨酸：一種刺激性毒素，會(huì)刺激神經(jīng)細(xì)胞至死；苯丙氨酸導(dǎo)致腦部永久的傷害；甲醇是一種神經(jīng)毒素，致盲性，被分解成甲醛；阿斯巴甜在體內(nèi)迅速代謝為天冬氨酸、苯丙氨酸和甲醇。第八十頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日阿斯巴甜化學(xué)法合成的主要問(wèn)題：形成副產(chǎn)物β-阿斯巴甜。該對(duì)映體為苦味，必須從α-對(duì)映體中完全去除。酶法合成優(yōu)點(diǎn)：無(wú)β-對(duì)映體產(chǎn)生。該酶為完全立體選擇性，因此可利用的底物：混合消旋體的苯丙氨酸甲酯。反應(yīng)條件溫和。該細(xì)菌菌株發(fā)現(xiàn)于日本中部的Rokko溫泉中。在溫度達(dá)60℃時(shí)，依然很穩(wěn)定。因反應(yīng)受平衡限制，所以必須將產(chǎn)物從反應(yīng)混合物中除去來(lái)提高產(chǎn)率。第八十一頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日

在有機(jī)介質(zhì)中，酶可以催化一些轉(zhuǎn)移反應(yīng)，如脂肪酶催化酯與有機(jī)酸反應(yīng)生成另一種酯與有機(jī)酸，即轉(zhuǎn)酯反應(yīng)：2.轉(zhuǎn)移反應(yīng)第八十二頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日

甲單胞脂肪酶催化酸酐醇解生成二酸單酯化合物，即：二異丙醚介質(zhì)幾個(gè)含氧酸分子脫去一分子水或幾分子水，所剩下的部分稱為該酸的酸酐。3.醇解反應(yīng)BuOH：正丁醇第八十三頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日脂肪酶在有機(jī)介質(zhì)中催化酯類進(jìn)行不對(duì)稱氨解反應(yīng)，生成酰胺和醇。應(yīng)用：合成手性酰胺，手性羧酸及手性醇叔丁醇介質(zhì)脂肪酶催化外消旋苯丙氨酸甲酯進(jìn)行不對(duì)稱氨解反應(yīng)，將R-苯丙氨酸甲酯氨解生成R-苯丙酰胺和甲醇。4.酰胺化反應(yīng)（氨解反應(yīng)）第八十四頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日

消旋酶催化一種異構(gòu)體為另一種異構(gòu)體氨基己內(nèi)酰胺，ACL（以此為原料采用水解酶法生產(chǎn)賴氨酸）5.異構(gòu)反應(yīng)水解酶第八十五頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日

反應(yīng)需輔酶。輔酶為極性化合物，在有機(jī)溶劑中溶解度低，嚴(yán)重影響酶的催化活性。與水解酶相比，氧化還原酶在有機(jī)溶劑體系中使用較少。解決辦法：先將酶和輔酶共沉淀在載體上，載體上提供少量水。6.氧化還原反應(yīng)第八十六頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日6.氧化還原反應(yīng)（1）單加氧（2）雙加氧（3）催化醛類或酮類還原成醇類二羥基苯己二烯二酸第八十七頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日第八十八頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日第八十九頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日自然界中分布極廣的一種金屬蛋白酶，普遍存在于植物、真菌、昆蟲的質(zhì)體中，甚至在土壤中腐爛的植物殘?jiān)隙伎梢詸z測(cè)到多酚氧化酶的活性。共同特征：能夠通過(guò)分子氧氧化酚或多酚形成對(duì)應(yīng)的醌。哺乳動(dòng)物體內(nèi)的腎上腺素、去甲腎上腺素：兒茶酚的苯環(huán)上帶有一個(gè)β-羥基乙胺側(cè)鏈的化合物。用作皮膚防腐殺菌劑：對(duì)白色念珠菌和皮真菌有抑制活性。兒茶酚是殺菌劑乙霉威、殺蟲劑殘殺威和克百威的中間體。多酚氧化酶與微管蛋白結(jié)合膽堿酯酶第九十頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日

殘殺威、克百威：與膽堿酯酶結(jié)合。受刺激時(shí)，神經(jīng)末梢興奮，釋放乙酰膽堿，與膽堿能受體結(jié)合，發(fā)揮神經(jīng)-肌肉的興奮傳遞作用。隨后，乙酰膽堿即被膽堿酯酶水解而失去作用。如果膽堿酯酶的作用被抑制，就會(huì)發(fā)生乙酰膽堿過(guò)剩而集聚現(xiàn)象，引起膽堿能神經(jīng)過(guò)度興奮。第九十一頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日7.裂合反應(yīng)如醇腈酶催化醛與氫氰酸的反應(yīng)back醛氫氰酸氰醇第九十二頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日第九十三頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日第九十四頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日第九十五頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日

酶催化反應(yīng)應(yīng)用脂肪酶肽合成青霉素G前體肽合成酯合成醇與有機(jī)酸合成酯類聚合二酯的選擇性聚合蛋白酶肽合成合成多肽酰基化糖類的?；u基化酶氧化甾體轉(zhuǎn)化過(guò)氧化物酶聚合酚類、胺類聚合多酚氧化酶氧化芳香化合物羥基化膽固醇氧化酶氧化膽固醇測(cè)定醇脫氫酶酯化有機(jī)硅醇的酯化酶非水相催化應(yīng)用其它應(yīng)用實(shí)例第九十六頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日概念：手性化合物是指化學(xué)組成相同，而其立體結(jié)構(gòu)互為對(duì)映體的兩種異構(gòu)體化合物手性藥物：只含有單一對(duì)映體的藥物手性藥物兩種對(duì)映體的藥理藥效差異：一種有顯著療效，另一種療效弱或無(wú)效一種有顯著療效，另一種有毒副作用兩種對(duì)映體的藥效相反兩種對(duì)映體具有各自不同的藥效兩種消旋體的作用具有互補(bǔ)性一、手性藥物的拆分第九十七頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日手性藥物兩種對(duì)映體的藥理作用

藥物名稱有效對(duì)映體的作用另一種對(duì)映體的作用普萘洛爾（Propranolol）萘普生（Neproxen）青霉素胺（Penicillamine）羥基苯哌嗪(Dropropizine)反應(yīng)停（Thalidomide）酮基布洛芬（Ketoprofen）喘速寧（Trtoquinol）乙胺丁醇（Ethambutol）萘必洛爾（Kebivolol）S構(gòu)型，治療心臟病,β-受體阻斷劑S構(gòu)型，消炎、解熱、鎮(zhèn)痛S構(gòu)型，抗關(guān)節(jié)炎S構(gòu)型，鎮(zhèn)咳S構(gòu)型，鎮(zhèn)靜劑S構(gòu)型，消炎S構(gòu)型，擴(kuò)張支氣管S,S構(gòu)型，抗結(jié)核病右旋體，治療高血壓,β-受體阻斷劑R構(gòu)型，鈉通道阻滯劑R構(gòu)型，療效很弱R構(gòu)型，突變劑R構(gòu)型，有神經(jīng)毒性R構(gòu)型，致畸胎R構(gòu)型，防治牙周病R構(gòu)型，抑制血小板凝集R,R構(gòu)型，致失明左旋體，舒張血管1992年，美國(guó)FDA明確要求對(duì)于具有手性特性的化學(xué)藥物，都必需說(shuō)明其兩個(gè)對(duì)映體在體內(nèi)的不同生理活性、藥理作用以及藥物代謝動(dòng)力學(xué)情況。許多國(guó)家和地區(qū)也都制定了有關(guān)手性藥物的政策和法規(guī)。這大大推動(dòng)了手性藥物拆分的研究和生產(chǎn)應(yīng)用。目前提出注冊(cè)申請(qǐng)和正在開發(fā)的手性藥物中，單一對(duì)映體藥物占絕大多數(shù)。第九十八頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日化學(xué)藥物分類第九十九頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日酶在手性化合物拆分方面的應(yīng)用酶催化在單一對(duì)映體手性藥物的開發(fā)中潛力頗大。

1、β-受體阻斷劑類手性藥物2、非甾體抗炎劑類手性藥物3、抗生素類手性藥物脂肪酶在拆分中起重要作用。其他種類酶（如酯酶、過(guò)氧化物酶、醇脫氫酶等）也能進(jìn)行拆分反應(yīng)，但因這些酶不易獲得，價(jià)格昂貴或需要輔酶而較少研究。第一百頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日脂肪酶-消旋化合物的拆分不同有機(jī)介質(zhì)中脂肪酶(PSL)催化酯化，以進(jìn)行γ-羥基-α,β-不飽和酯的拆分?？梢员苊飧狈磻?yīng)的發(fā)生。第一百零一頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日脂肪酶-消旋化合物選擇性酯化以2-取代-1,3-丙二醇和脂肪酸為原料，在有機(jī)溶劑介質(zhì)中用脂肪酶(CCL)或豬肝酯酶（PLE）催化酯化反應(yīng)，可得到較高光學(xué)純度的R-或S-酯。第一百零二頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日二、手性高分子聚合物的制備旋光性聚合物廣泛存在于自然界中，由蛋白質(zhì)、核酸、多糖等構(gòu)成。旋光性聚合物與具有相應(yīng)結(jié)構(gòu)的非旋光聚合物相比，在分子識(shí)別和組裝上具明顯區(qū)別，在熔點(diǎn)、溶解性、結(jié)晶特性上有較大差異。利用酶催化獲得高的立體選擇性，化學(xué)催化提供高產(chǎn)率，合成手性聚合物是一條很有應(yīng)用潛力的新途徑。利用水解酶可合成多種手性聚合物；第一百零三頁(yè)，共一百一十一頁(yè)，2022年，8月28日酶催化合成可生物降解高分