酶催化反应的介质
第五章非水酶学
非水相酶催化的优点：
1、增强难溶于水的反应物的溶解度。
2、在有机介质中改变反应平衡。
3、酶制剂易于回收再利用。
For personal use only in study and research; not for commercial use
4、在有机溶剂中可增强酶的稳定性。
5、在有机溶剂中可改变酶的选择性。
6、不会或很少发生微生物污染。
第一节酶催化反应的介质
水是酶促反应最常用的反应介质。
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、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。
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。
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。
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、键选择性等显著特点。
第二节有机介质酶反应体系
一、有机介质反应体系
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
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。
正胶束体系
酶在胶束外面的水溶液中，疏水性的底物或产物在胶束内部，反应在胶束的两相界面进行。
反胶束体系
酶在反胶束内部的水溶液中，疏水性的底物或产物在反胶束外部，反应在胶束的两相界面进行。
不管采用何种有机介质反应体系，酶催化反应的介质中都含有机溶剂和一定量的水。它们都对催化反应有显著的影响。
表面活性剂
表面活性剂：表面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。
在有机相酶反应中用得最多的是阴离子表面活性剂：AOT，其化学名为丁二酸-2-乙基酯磺酸钠。
临胶束浓度
临胶束浓度：是胶束形成时所需表面活性剂的最低浓度，用CMC来表示。
正向微团：极性头部向外，与水结合；疏水尾部向内，形成一个非极性的核心。
反向微团：疏水尾部向外，与非极性的有机溶剂接触；极性头部向内，形成一个极性核。
反胶束体系的制备
将表面活性剂溶于非极性的有机溶剂中，并使其浓度超过临界胶束浓度（CMC），便会在有机溶剂内形成聚集体，这种聚集体则为反胶束。
二、有机相酶反应应具备的条件
1．保证必需水含量
2．选择合适的酶及酶形式
3．选择合适的溶剂及反应体系
4．底物及其浓度
5. 温度
6. pH和离子强度
水是保证酶催化反应的必需条件，活性构象是水分子直接或间接由氢键等非共
价键相互作用来维持。
因此与酶分子紧密结合的一单层水分子对催化作用非常重要。而其他的水则相对不那么重要(即由有机介质替代的那部分水不那么重要了）。
1、必需水
紧紧吸附在酶分子表面，维持酶催化活性所必需的最少量水。
必需水：是维系酶构象稳定和酶催化活性所必需的那部分最少量的水分子，有时也叫结合水，或者束缚水。只要那部分必需水不丢失，其他的大部分水可以由有机溶剂代替。
所以，有机介质中的酶促反应在微观上看是水的酶反应，但是在宏观上看是有
机介质中的酶反应。如有的酶反应即使水只占0.015%，酶仍然有活性，可以进行
酶反应，而且反应速度非常快。
干燥的酶水合过程：
（1）与酶分子表面带电基团结合达到0-0.07g/g（水/酶）
（2）与表面的极性基团结合(0.07-0.25g/g)
（3）凝聚到表面相互作用较弱的部位（0.25~0.38g/g）
（4）酶分子表面完全水化，被一层水分子覆盖。
影响酶反应体系中需水量的因素
A．不同酶需水量不同
B．同一种酶在不同有机溶剂中需水量不同，溶剂疏水性越强，需水量越少
表征必需水作用的参数---热力学水活度
水活度（activity of water, αw）：指体系中水的逸度和纯水的逸度之比，通常可以用体系中水的蒸汽压与相同条件下纯水的蒸汽压之比来表示。
αw=p/p0
式中p为在一定条件下体系中水的蒸汽压，p0为同等条件下纯水的蒸汽压。
水活度的大小直接反映出酶分子结合水的多少，而与体系中的含水量及所用溶剂无关，与所用溶剂的极性大小也没有关系。水活度大小可用测定反应物平衡的液
面上气体的相对湿度得到。
2. 酶的选择
?酶种类的选择：脂肪酶、蛋白酶、次黄嘌呤氧化酶、过氧化氢酶，过氧化物酶等。除与酶有关，还与酶-底物、产物-溶剂间关系有关。
（1）酶粉：
例如：有人研究a-胰凝乳蛋白酶在酒精中转酯反应，发现催化活性随反应体系中酶
量的减少而显著增加。
（2）化学修饰酶：
例如：SOD酶经糖脂修饰后变成脂溶性，它对温度、pH、蛋白酶水解的稳定性均高
于天然SOD。
（3）固定化酶：
把酶吸附在不溶性载体上（如硅胶、硅藻土、玻璃珠等）制成固定化酶，其对抗有
机介质变性的能力、反应速度、热稳定性等都可提高。
有机相中固定化后载体对酶的影响
A. 载体能通过分配效应剧烈地改变酶微环境中底物和产物的局部浓度。
B. 载体影响酶分子上的结合水
通过选择合适的载体可使体系中的水进行有利分配
C. 通过载体与酶之间形成的多点结合作用，可稳定酶的催化活性构象。
例：α-胰凝乳蛋白酶与聚丙烯酰胺凝胶共价结合后，在乙醇中的稳定性明显提高，
并且对有机溶剂的抗性随酶与载体间共价键数量的增加而增强。
D. 酶动力学影响一个酶同时催化的两个反应的相对速度。
例在低水活度下把胰凝乳蛋白酶固定在聚酰胺载体上，水解反应被抑制却有利于醇
解反应。
3. 溶剂及反应体系的选择
?水溶性有机溶剂：甲醇、乙醇、丙醇、正丁醇、甘油、丙酮、乙晴等
?水不溶性的有：石油醚、己烷、庚烷、苯、甲苯、四氯化碳、氯仿、乙醚等
酶促反应有机介质体系
（1）单相共溶剂体系（水/水溶性有机熔剂）
（2）两相体系（水/水不溶性有机溶剂）
（3）低水有机溶剂体系（有机溶剂体系）
（4）反胶束体系☆
有机溶剂的极性：
有机溶剂的极性的强弱用极性系数lgP表示。P是指溶剂在正辛醇与水两相中的分配系数。极性系数越大，表明其极性越小，极性系数越小，则极性越强。
极性过强（lgP <2 ）的溶剂，会降低酶反应速度，一般情况下不选用；
极性过弱（lgP ≧5 ）的溶剂，催化反应速度也不高；
通常选用2≦lgP ≦5的溶剂作为催化反应介质。
4. 底物的选择和浓度控制
根据酶在所使用的有机介质中的专一性选择适宜的底物。
底物浓度较低时—速度随底物浓度升高而增大；底物达到一定浓度后—随底物浓度升高，速度增幅减少，趋于平衡，接近最大反应速度。
5. 温度控制
在微水有机介质中，由于水含量低，酶的热稳定性增强，所以其最适温度高于在水溶液中催化的最适温度。
6. pH选择和离子强度的影响
（1）pH选择：
在有机溶剂的环境中，不会发生质子化及脱质子化的现象。酶在水相的pH值可在有机相中保持，同一种酶不同来源，对pH值敏感程度大不相同。
（2）离子强度影响
随着冻干时用的缓冲溶液的离子强度增大，酶活会增大。
三、有机溶剂对对有机介质中酶的影响
有机溶剂对酶结构与功能的影响
有机溶剂对酶分子表面结构的影响
有机溶剂对酶活性中心结合位点的影响
有机溶剂对酶活性的影响
有机溶剂对产物和底物分配的影响
选择有机溶剂必须考虑因素：
(1) 有机溶剂与反应的匹配性（即相容性）（包括反应产物与溶剂的匹配性，极性产物倾向于保留在酶附近，可能引起产物抑制或不必要的副反应发生。
(2) 溶剂必须对于该主反应是惰性的制剂。
例：酯基转移反应涉及到醇对于酯的亲核攻击而产生另一种酯，如果溶剂也是酯，就会生成以溶剂为基础的酯，如果溶剂是醇，也会得到类似结果。
(3) 必须考虑的其他因素
溶剂的密度、黏度、表面张力、毒性、废物处理和成本等（溶剂因底物而宜）四、水对有机介质中酶的影响
水对酶分子空间构像的影响
水对酶催化反应速度的影响
水活度
必需水含量
五、有机相酶反应的优点
1．有利于疏水性底物的反应
2．可提高酶的热稳定性
3．能催化在水中不能进行的反应
4．可改变反应平衡移动方向
5．可控制底物专一性
6．可防止由水引起的副反应
7．可扩大反应pH值的适应性
8．酶易于实现固定化
9．酶和产物易于回收
10. 消除底物、产物的抑制作用。
11. 可避免微生物污染
第三节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。
?底物特异性
?立体选择性
?区域选择性
?键选择性
?热稳定性
?pH值特性
专一性
?某一些有机介质可能使某些酶的专一性发生变化，这是酶活性中心构象刚性增强
的结果。
?有些在水中不能实现的反应途径，在有机介质中却成为主导反应。
稳定性
（1）热稳定性提高（2）储存稳定性提高
低水有机溶剂体系中，酶的稳定性与含水量密切相关；一般在低于临界含水量范围内酶很稳定；含水量超出临界含水量后酶稳定性随含水量的增加而急剧下降。pH值特性
酶所处的pH环境与酶在冻干或吸附到载体上之前所使用的缓冲液pH值相同，这种现象称为pH印记或pH记忆。
第四节有机介质中酶的催化反应类型及其条件
?酶在有机介质中可以催化多种反应，主要包括：合成反应、转移反应、醇解反应、
氨解反应、异构反应、氧化还原反应、裂合反应等。
主要应控制的条件有
酶的种类和浓度
底物的种类和浓度
有机溶剂的种类
水含量温度pH 离子强度
第五节有机介质中酶催化的应用
酯的合成
肽的合成
高分子的合成与改性
光学活性化合物的制备
甾体转化
生物柴油的生产
仅供个人参考
仅供个人用于学习、研究；不得用于商业用途。
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Nur für den pers?nlichen für Studien, Forschung, zu kommerzielle n Zwecken verwendet werden.
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酶催化反应的介质
第五章非水酶学 非水相酶催化的优点： 1、增强难溶于水的反应物的溶解度。 2、在有机介质中改变反应平衡。 3、酶制剂易于回收再利用。 For personal use only in study and research; not for commercial use 4、在有机溶剂中可增强酶的稳定性。 5、在有机溶剂中可改变酶的选择性。 6、不会或很少发生微生物污染。 第一节酶催化反应的介质 水是酶促反应最常用的反应介质。 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、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。 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。 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。 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
生化复习总结(经典大题)：酶
第六章酶复习总结 酶的特点 酶和一般催化剂的共性 加快反应的速度，但不改变反应的平衡。 酶作为生物催化剂的特点 （1）易失活 （2）具有很高的催化效率 酶的催化效率可以用转换数（turnover number，TN）来表示，它的定义是在一定条件下，每个酶分子单位时间内（通常为1秒钟）转换底物的分子数。转换数高的可到四千万（如过氧化氢酶），低的不足1（如溶菌酶）。 （3）具有很高的专一性 （4）酶的活性受到调节控制 ①调节酶的浓度；②通过激素调节酶的活性；③反馈抑制调节酶的活性；④抑制剂和激活剂调节酶的活性；⑤其他调节方式如别构调节。 6.5.1 酶的活性部位 在整个酶分子中，只有一小部分区域的氨基酸残基参与对底物的结合与催化作用，这些特异的氨基酸残基比较集中的区域称为酶的活性部位（active site），或称为酶的活性中心（active center）。酶的活性部位是酶结合和催化底物的场所，是与酶活力直接相关的区域。酶活性部位的结构是酶作用机理的结构基础。 酶分子中与结合底物有关的部位称为结合部位，每一种酶具有一个或一个以上的结合部位，每一个结合部位至少结合一种底物，结合部位决定酶的专一性；酶分子中促使底物发生化学变化的部位称为催化部位，催化部位决定酶的催化能力以及酶促反应的性质。酶的结合部位与催化部位共同构成酶的活性部位，在功能上，二者缺一不可，在空间构成上，二者也是紧密连接在一起。 不同酶有不同的活性部位，活性部位的共同特点是： ①活性部位在酶分子整体结构中只占很小的部分，通常由数个氨基酸残基组成，活性部位体积虽小，却是酶最重要的部分。 ②酶的活性部位具有三维立体结构，酶活性部位的立体结构在形状、大小、电荷性质等方面与底物分子具有较好的互补性。参与组成酶活性部位的氨基酸残基在一级结构上可能相距很远，但是通过肽链的折叠，它们最终在酶的高级结构中相互靠近。 ③酶的活性部位的催化基团主要包括氨基酸侧链的化学功能团以及辅因子的化学功能团，某些酶的辅因子也可作为酶的催化基团，辅因子与酶协同作用，为催化过程提供了更多种类的功能基团。除催化基团外，酶的活性部位还有参与底物结合的结合基团。在活性部位之外，也可能具有某些对于维持酶活性部位的结构和功能必不可少的基团。这些对酶的催化功能来说必不可少的基团，称为必需基团，若必需基团被改变，酶的活力会严重下降，甚至完全丧失。 ④酶的活性部位具有柔性。在酶和底物结合的过程中，酶分子和底物分子的构象均发生一定的变化才形成互补结构。诱导契合假说被诸多实验结果证实，此外，酶的活性部位相比于整个酶分子更具柔性或称可运动性，容易在蛋白变性
酶在有机合成中的应用进展
酶在有机合成中的应用进展 许广帅 （化工学院化工一班） 摘要：由于有机溶剂易使酶蛋白变性、失活或抑制其反应，因此，长期以来，形成了一个概念：酶反应需在水溶液中进行。尽量避免使用有机溶剂。随着酶学研究的进展。经过近十年的大量研究，人们发现。只要条件合适，酶在有机溶剂中是完全能够起催化反应的。1985年欧洲生物技术联合会召开了“生物催化剂在有机合成中的应用，随后又组织了“有机相中的酶催化讨论会，引起了与会科学工作者扳太的兴趣。近年来。有机合成化学领域的一个重大进展就是应用微生物或酶进行催化反应。由于酶催化反应具有高度的专一性，使得这种合成与转化在合成化学领域中具有很大的理论价值和应用潜力。 关键词：酶、有机溶剂、生物催化剂、催化反应 Abstract: Because the organic solvent is easy to make enzyme protein denaturation and inactivation or inhibit the reaction, therefore, for a long time, form a concept: enzyme reaction should be carried out in aqueous solution. Try to avoid using organic solvent. With the progress of the enzymology. After nearly 10 years of research, people found. As long as conditions are right, enzymes in organic solvents is fully capable of catalytic reaction. In 1985 European biotechnology federation held a \"the application of biological catalyst in organic synthesis, and then organized\" seminar on enzyme catalysis in the organic phase, aroused the interest of the scientific workers pull too. In recent years. A significant progress in the field of organic synthesis chemistry is the application of microorganism or enzyme catalytic reaction. Because the enzyme catalytic reaction are highly specific, makes the synthesis and transformation in the field of synthetic chemistry has great theory value and application potential. Key words:Enzyme, organic solvents, catalysts, catalytic reaction 1 前言 酶除作用于天然底物外，还可作用于与其底物结构相似的物质发生非自然催化，从而构戚了一个特殊的化学合成新锈域。通过酶催化可以完成各种各样的化学反应，如：氧化、脱氢、还原、脱氨、羟基化、甲基化、环氧化、脂化、酰胺化、磷酸化、开环反应、异构化、侧链切除、缩合以及卤代等反应。由于酶催化较化学法催化具有区域选择性、立体选择性、条件温和、反应速度快等优点，
酶催化作用综述
工业催化原理论文 论文题目：浅谈酶催化作用 课程名称：工业催化原理 学院：化学与化工学院 专业：化学工程与工艺 年级：化工122 学号：1208110201 学生姓名：邓元顺
浅论酶催化作用 摘要 酶作为催化剂使用已经有几个世纪的历史，但那时人们对酶的本性和功能并不了解。直到20世纪初，才证明所有的发酵过程均是由所用的酶促成的，故而酶也常被叫做酵素。现已证明，酶是由长链氨基酸构成的蛋白质。许多酶的初级结构已得到确定，而且影响酶催化功能的三维空间结构已被证明。尽管获得了不少信息，关于酶催化作用机理的一些基本细节仍不甚明朗，如今酶催化技术作为工业生物技术的核心，被誉为工业可持续发展最有希望的技术。 Abstracts Enzymes have been used for centuries, but it is not known to the nature and function of the enzyme. It was not until early twentieth Century that all of the fermentation processes were promoted by the enzymes that were used, and the enzyme was often called an enzyme. It has been proved that the enzyme is a protein composed of long chain amino acids. The primary structure of many enzymes has been determined, and the three-dimensional structure of the enzyme catalytic function has been demonstrated. In spite of a lot of information, some basic details about the mechanism of enzyme catalysis are still not very clear, and now the catalytic technology as the core of industrial biotechnology, known as the most promising technology for the sustainable development of industry. 关键词：酶，酶催化作用，
酶学习题07529
练习题 一.选择题 1．下面关于酶的描述，哪一项不正确： A.所有的酶都是蛋白质 B.酶是生物催化剂 C.酶具有专一性 D.酶是在细胞内合成的，但也可以在细胞外发挥催化功能 2.酶催化底物时将产生哪种效应 A.提高产物能量水平 B.降低反应的活化能 C.提高反应所需活化能 D.降低反应物的能量水平 3.酶催化的反应与无催化剂的反应相比，在于酶能够（）。 A. 提高反应所需活化能 B.降低反应所需活化能 C.促使正向反应速度提高，但逆向反应速度不变或减小 4．关于酶的叙述正确的是： A.所有酶都有辅酶 B.酶的催化作用与其空间结构无关 C.绝大多数酶的化学本质是蛋白质 D.酶能改变化学反应的平衡点 E.酶不能在胞外发挥催化作用 5．对于酶的叙述下列哪项是正确的： A.酶对底物都有绝对特异性 B.有些RNA具有酶一样的催化作用 C.酶只能在中性环境发挥催化作用 D.所有酶均需特异的辅助因子 6．关于酶催化作用的叙述不正确的是： A.催化反应具有高度特异性 B.催化反应所需要的条件温和 C.催化活性可以调节 D.催化效率极高 E．催化作用可以改变反应的平衡常数 7．关于酶促反应特点的描述错误的是： A.酶能加速化学反应速度 B.酶在体内催化的反应都是不可逆反应 C.酶在反应前后无质和量的变化 D.酶对所催化的反应具有选择性 E.酶能缩短化学反应到达平衡的时间 8．酶促反应作用的特点是： A.保证生成的产物比底物更稳定 B.使底物获得更多的自由能 C.加快反应平衡到达的速率 D.保证底物全部转变成产物 E.改变反应的平衡常数 9. 关于酶促反应特点的论述错误的是： A.酶能催化热力学上允许的化学反应 B.酶在催化反应前后质量不变 C.酶能缩短化学反应到达平衡所需时间 D.酶对所催化反应有绝对专一性 10．以下有关酶与一般催化剂共性的叙述不正确的是： A.都能加快化学反应速度 B.其本身在反应前后没有结构和性质上的改变 C.只能催化热力学上允许进行的化学反应 D.能缩短反应达到平衡所需要的时间E．能改变化学反应的平衡点 11．下列关于酶特性的叙述（）是错误的。 A.催化效率高 B.专一性强 C.作用条件温和 D.都有辅因子参与催化反应 12.酶具有高效催化能力的原因是（）。 A.酶能降低反应的活化能 B.酶能催化热力学上不能进行的反应 C.酶能改变化学反应的平衡点 D.酶能提高反应物分子的活化能 13．酶与一般催化剂的共同点是： A.高度特异性 B.高度催化效率 C.降低反应的活化能 D.改变化学反应的平衡点 E.催化活性可以调节 14．酶促反应中决定酶专一性的部分是： A.酶蛋白 B.底物 C.辅酶或辅基 D.催化基团 15．辅酶与酶的结合比辅基与酶的结合更为： A.紧 B.松 C.专一 D 有选择性 16．下列关于辅基的叙述（）是正确的。
酶化学填空题1全酶由和组成在催化反应时二者所起
第七章酶化学 一、填空题 1.全酶由________________和________________组成，在催化反应时，二者所起的作用不同，其中________________决定酶的专一性和高效率，________________起传递电子、原子或化学基团的作用。 2.酶是由________________产生的，具有催化能力的________________。 3.酶的活性中心包括________________和________________两个功能部位，其中________________直接与底物结合，决定酶的专一性，________________是发生化学变化的部位，决定催化反应的性质。 4.常用的化学修饰剂DFP可以修饰________________残基，TPCK常用于修饰________________残基。 5.酶促动力学的双倒数作图(Lineweaver-Burk作图法)，得到的直线在横轴上的截距为________________，纵轴上的截距为________________。 6.磺胺类药物可以抑制________________酶，从而抑制细菌生长繁殖。 7.谷氨酰胺合成酶的活性可以被________________共价修饰调节；糖原合成酶、糖原磷酸化酶等则可以被________________共价修饰调节。 二、是非题 1.[ ]对于可逆反应而言，酶既可以改变正反应速度，也可以改变逆反应速度。 2.[ ]酶活性中心一般由在一级结构中相邻的若干氨基酸残基组成。 3.[ ]酶活力的测定实际上就是酶的定量测定。 4.[ ]Km是酶的特征常数，只与酶的性质有关，与酶浓度无关。 5.[ ]当[S]>> Km时，v 趋向于Vmax，此时只有通过增加[E]来增加v。 6.[ ]酶的最适温度与酶的作用时间有关，作用时间长，则最适温度高，作用时间短，则最适温度低。 7.[ ]增加不可逆抑制剂的浓度，可以实现酶活性的完全抑制。 8.[ ]正协同效应使酶促反应速度增加。 9.[ ]竞争性可逆抑制剂一定与酶的底物结合在酶的同一部位。 10.[ ]酶反应的最适pH只取决于酶蛋白本身的结构。 三、选择题 1.[ ]利用恒态法推导米氏方程时，引入了除哪个外的三个假设？ A.在反应的初速度阶段，E+P→ES可以忽略 B.假设［S］>>［E］，则［S］-［ES］≈［S］ C.假设E+S→ES反应处于平衡状态 D.反应处于动态平衡时，即ES的生成速度与分解速度相等 2.[ ]用动力学的方法可以区分可逆、不可逆抑制作用，在一反应系统中，加入过量S和一定量的I，然后改变［E］，测v，得v～［E］曲线，则哪一条曲线代表加入了一定量的可逆抑制剂？ A.1 B.2 C.3 D.不可确定
有机介质中酶促有机化学反应
有机介质中的酶促有机反应 摘要:综述了有机介质中酶促有机化学反应的优点，反应的条件，有机介质对酶反应的影响，以及有机介质酶促反应在有机反应及药物合成中的应用。 关键词：有机介质酶促反应有机化学反应药物合成 Abstract:Review introduces the advantages of enzymatic organic chemical reactions in organic medium, reaction conditions, organic media's influence on the enzyme reaction, and organic medium enzymatic reaction in organic chemistry and the application of the drug synthesis. Key words:organic medium enzymatic reaction organic chemical reactions drug synthesis 1.有机介质中的酶促反应概述 1.1有机介质酶促反应的优点传统观念认为[1] [3],酶促反应是在水溶液中进行的，又知道水是极性分子，酶只能在极性溶剂中反应，有机溶剂是酶的变性剂，使用有机溶剂时应尽可能短时间内去除，再把酶溶于水中，以防止酶的变性。 随着酶应用技术研究的深入,酶作为一种高效催化剂逐渐向更广泛的应用方面发展，1984年猪胰脂肪酶应用于有机溶剂中进行催化反应,结果发现其具有较高 的催化活性和极高的热稳定性,这一发现开辟了有机相酶促反应这一新的领域。从此酶的应用环境从水介质扩展到有机介质。酶在有机溶剂中不仅保持其生物 活性,而且还有许多突出的优点[1]:(1)增加某些有机底物的溶解度从而提高底物 浓度和产物浓度;(2)有机溶剂影响反应的平衡, 可控制反应向产物合成方向移动;(3)减少水介质可能带来的副反应;(4)酶在有机介质中的热稳定性增加。在 有机介质中脂肪酶可催化许多类型的反应,包括酯化反应、酯交换反应、内酯化反应、多肽合成、聚酯合成、外消旋化合物的动力学拆分及前手性化合物的合 成等。 1.2 有机介质酶促反应的条件 1.2.1必需水[1] [2] 1.概念紧紧吸附在酶分子表面，维持酶催化活性所必需的最少量水，亦称结合水或者束缚水 2.含量[1]一般因酶分子本身，或溶剂系统不同而有所不同。如脂肪酶有几个水 分子，胰凝乳蛋白酶几十个水分子，多酚氧化酶几百个水分子。另外同一个酶 在不同溶剂系统中含水量也不同。如胰凝乳蛋白酶在甲苯中含水0.5%，在氯仿 等系统中，含水1.0%，酶活性最高。 3.重要性水是保证酶催化反应的必需条件，酶活性构象的维系与水分子的氢键效应密切相关，与酶分子紧密结合的一单层水分子对催化作用非常重要，而其 他的水则没那么重要,也就是说只要必需水不丢失，其他大部分水可由有机溶剂代替。有机介质中的酶反应从微观上说就是水的酶反应。
酶的作用与特性导学案
第五章第一节酶的作用与特性导学案 编制：胡玉苹审核:张凤霞 2012.8.30 【考纲解析】 知识目标：（1）细胞代谢的概念（2）酶的作用和本质（3）探究影响酶活性的因素学习重点：酶的作用和特性 学习难点：1.酶降低活化能的原理。 2.实验中控制变量的科学方法。 【基础整理】 一、酶在细胞代谢中的作用 1.概念 ①细胞代谢：。 ②活化能：。 ③原理：同无机催化剂相比，酶__________的作用更显著，因而催化效率__________。 ④意义：使细胞代谢能在________条件下______进行。 2、酶在细胞代谢中的作用： 2H2O2 △２H2O＋O22H2O2２H2O＋O2实验：比较过氧化氢在不同条件下的分解 实验步骤：【问题探讨】 1.与１号试管相比，２号试管出现什么不同的现象？这一现象说明什么？ 2.3号试管和4号试管未经加热，也有大量气泡产生，这说明什么？ 催化剂(酶)的作用原理是： 3.酶的催化效率和无机催化剂相比谁更高？为什么？ 4.为什么说酶对于细胞内化学反应的顺利进行至关重要？ 5.本实验最后得出了什么结论？ 【实验总结】 1.变量、自变量、因变量、无关变量的概念： 本实验的自变量： 本实验的因变量： 本实验的无关变量： 2.对照实验、对照组、实验组的概念： 对照实验： 对照组：本实验的对照组：实验组：本实验的实验组：
【小结1】控制变量： 【小结2】酶在细胞代谢中的作用： 二、酶的本质 探究一：酶的高效性的实验验证 (1)实验原理 ①________________________________________________________________________。 ②H 2O 2在常温、高温、过氧化氢酶、Fe 3＋ 等不同条件下气泡产生的________或卫生香燃烧的________不同。 (2)实验过程 (3)实验结论：酶具有________，与无机催化剂相比，酶的催化效率________。 探究二：酶的专一性的验证实验 (1)实验原理 ①?????? ??? ?淀粉非还原性糖――→酶麦芽糖蔗糖非还原性糖――→酶葡萄糖＋果糖还原糖＋斐林试剂― →________________ ②用________分别催化淀粉和蔗糖后，再用斐林试剂鉴定，根据是否有砖红色沉淀来判定淀粉酶是否对二者都有催化作用，从而验证酶的________。 (2)实验程序 （3）实验结论： 探究三：影响酶活性的条件 1．温度对酶活性的影响 (1)实验原理 ①淀粉――→淀粉酶 麦芽糖 ↓碘液 ↓碘液 ②温度影响酶的活性，从而影响淀粉的水解程度。滴加碘液，根据________________________来判断酶的活性。 (2)实验设计程序 淀粉 淀粉酶 ↓ ↓ 各自在所控制的温度下处理一段时间 ↓ 淀粉与 下的淀粉酶混合 ↓ 在各自所控制的温度下保温一段时间 ↓ 滴加 ，观察颜色变化 2．pH 对酶活性的影响 (1)实验原理 ①2H 2O 2――→过氧化氢酶________ ②pH 可影响酶活性，从而影响O 2的产生情况，可根据__________
第八章 酶
第八章酶 8.1概述 8.1.1酶的化学本质 酶是生物催化剂，是一类具有催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质和核酸。 酶分子的组成与结构： 据酶蛋白结构特征分类单体酶 寡聚酶 多酶复合体 只有一条具有活性部位的多肽链，即仅由单一的三 级结构蛋白质构成。——通常为水解酶类。 由多个具有三级结构的亚基聚合而成， 亚基聚合时有活性，解聚后失活。 由几种功能相关的酶靠非共价键嵌合而成的复 合体。 金属离子 小分子有机化合物 酶蛋白-决定反应专一性 辅助因子-决定反应性质 仅由蛋白质组成，水解---氨基酸单纯蛋白酶： 结合蛋白酶 （全酶） 据酶分 子组成 分类
酶的辅助因子（决定酶促反应的类型） 根据与酶蛋白结合牢固程度划分： 辅酶：与酶蛋白结合疏松，可用透析法除去 辅助因子 辅基：与酶蛋白结合紧密，用透析法不能除去 从化学本质上划分： 金属离子：稳定酶分子构象；参与传递电子； 辅助因子在酶与底物间起连接作用；降低反应的静电斥力 维生素B族衍生物 8.1.2酶的专一性 酶的催化效率： 和一般化学催化剂相比，酶具有下列的共性和特点。 共性：①具有很高的催化效率，但酶本身在反应前后并无变化。②不改变化学反应的平衡常数。③降低反应的活化能。 特有的性质：①高效性：反应速度是普通催化剂的107～1013； ②反应条件温和：pH5-8，20-40°C； ③酶活力条件可控：生成与降解量的调节，催化效力 的调节，改变底物浓度对酶进行调节等； ④专一性（specificity），即酶只能催化一种化学反应或 一类相似的化学反应，酶对底物有严格的选择。根 据专一程度的不同可分为以下4种类型。 键专一性：这种酶只要求底物分子上有合适的化
生物化学第六章酶化学
生物化学第六章酶化学 第一节概述 一、酶的概念 1、酶的概念---酶是生物催化剂 （1）所有酶均由生物体产生 几乎所有的生物都能合成酶，甚至病毒也能合成或含有某些酶。 （2）酶和生命活动密切相关 几乎所有的生命活动或过程都有酶参加 A 执行具体的生理机制，如乙酰胆碱酯酶和神经冲动有关。 B 参与消除药物毒物转化的过程，如限制性核酸内切酶能特异性地水解外源DNA,防止异种生物遗传物质的侵入。 C 协同激素等物质起信号转化、传递与放大作用，如细胞膜上的腺苷酸环化酶。 D 催化代谢反应，在生物体内建立各种代谢途径，形成相应的代谢体系。 ◆酶的组成和分布是生物进化与组织功能分化的基础。 不同生物，有各自相应的酶系和辅酶；即使同类生物，酶的组成与分布也有明显的种属差异,例如精氨酸酶只在排尿素动物的肝脏内，在排尿酸的动物中没有；例如，肝脏是氨基酸代谢与尿素形成的主要场所，因此，精氨酸酶几乎全部集中在肝脏内。 ◆在生物的长期进化过程中，为适应各种生理机能的需要，为适应外界条件的千变万化，还形成了从酶的合成到酶的结构和活性各种水平的调节机制。 2、酶的化学本质---大多数酶都是蛋白质 （1）酶的相对分子质量很大,如胃蛋白酶的相对分子质量为36000. （2）酶由氨基酸组成，将酶制剂水解后可得到氨基酸。 （3）酶具有两性性质 （4）酶的变性失活与水解一切可以使蛋白质失活变性的因素同样可以使酶变性。酶都是蛋白质？核酶不是 二、酶的催化特性 1、高效率酶的催化效率比一般化学剂高106—1013倍 2、专一性 一种酶只能作用于一类或某一种物质的性质称为酶作用的专一性或特异性。 蔗糖酶只能催化蔗糖等。 三、酶的组成及分类 1、酶的组成—根据组成分为单纯酶和结合酶 单纯酶：由简单蛋白质构成，如水解酶（淀粉酶、蛋白酶等） 结合酶：结构中含有蛋白质和非蛋白成分，结合酶分为酶蛋白或脱辅基酶蛋白，非蛋白成分称为辅因子，辅因子又分为辅酶（与酶蛋白结合疏松，可用透析法除去）和辅基（不能用透析法去除）两类。 辅酶及辅基从化学本质来看分为两类：一类为无机金属元素（铜/锌/镁/锰等），另一类为小分子有机物，如维生素。 酶蛋白决定酶的专一性。 2、酶的命名 3、酶的分类—酶按其催化的反应分类
酶的作用机制和酶的调节
酶的作用机制和酶的调节 重点综述 1. 酶作用机制：有专一性机理(锁与钥匙学说和诱导契和假说)和高效性的机理，以后者出现偏多，而且考查的题型上也是多样化(填写、选择、判断、问答等)。 （1)酶作用机理的两种学说，可以只作一般性的了解。 (2)酶作用高效性的机理要重点掌握。体现在以下5个方面：①靠近与定向；②变形与扭曲；③共价催化；④酸碱催化；⑤酶活性部位的低介电区。 在这一部分中，还要了解某些酶的作用原理： ①溶菌酶：活性部位有Clu3，和ASP52典型的酸碱催化。 ②胰凝乳蛋白酶：活性部位有ASPl02、His57和Serl95组成的电荷拉力网。 ③羧肽酶A：含金属离子zn2＋的酶。 2. 酶的调节：酶调节的类型(共价调节，化学修饰，酶原激活，酶含量在分子水平的调节)。 几个概念也很重要：别构酶，调节酶等。 （一）名词解释 1.变构酶（allosteric enzyme）；2．同工酶（isozyme）；3．活性中心（active center）；4. 酶原的激活（activation of zymogen）； 5. 别构效应（allosteric effect）； 6. 正协同效应（positive cooperative effect） （二）选择题（在备选答案中选出1个或多个正确答案） 1. 酶原激活的实质是 A. 激活剂与酶结合使酶激活 B. 酶蛋白的变构效应 C. 酶原分子一级结构发生改变从而形成或暴露出酶的活性中心 D. 酶原分子的空间构象发生了变化而一级结构不变 E. 以上都不对 2. 同工酶的特点是 A. 催化相同的反应，但分子结构和理化性质不同的一类酶 B. 催化相同反应，分子组成相同，但辅酶不同的一类酶 C. 催化同一底物起不同反应的酶的总称 D. 多酶体系中酶组分的统称 E. 催化作用，分子组成及理化性质相同，但组织分布不同的酶 3. 乳酸脱氢酶（LDH）是一个由两种不同的亚基组成的四聚体。假定这些亚基随机结合成四聚体，这种酶有多少种同工酶？ A. 两种 B. 三种 C. 四种 D. 五种 E. 六种 4．下列关于酶活性中心的叙述哪些是正确的 A.是由一条多肽链中若干相邻的氨基酸残基以线状排列而成 B．对于整个酶分子来说，只是酶的一小部分 C．仅通过共价键与作用物结合
酶的试题及答案 (5)
第5章酶试题及答案（5） 一、单项选择题 1．关于酶的叙述哪项是正确的？ A．体内所有具有催化活性的物质都是酶B．所有的酶都含有辅基或辅酶C．大多数酶的化学本质是蛋白质D．都具有立体异构特异性 E．能改变化学反应的平衡点并加速反应的进行 2．关于酶的叙述哪一个是正确的? A．所有的酶都是别构酶E．酶催化的高效率是因为分子中含有辅酶或辅基C．酶的活性中心中都含有催化基团D．所有的酶都含有两个以上的多肽链 E．所有的酶都能使化学反应的平衡常数向加速反应的方向进行 3．酶具有下列哪种能量效应 A．增加反应活化能B．降低反应活化能 C．增加产物的能量水平D．降低反应物的能量水平 E．降低反应的自由能变化 4．酶蛋白变性后其活性丧失，这是因为 A．亚基解聚B．酶蛋白被完全降解为氨基酸 C．酶蛋白的一级结构受破坏D．酶蛋白的空间结构受到破坏 E．酶蛋白不再溶于水 5．有关酶的辅酶叙述正确的是 A．是与酶蛋白结合紧密的金属离子B．分子结构中不含维生素的小分子有机化合物C．在催化反应中不与酶的活性中心结合D．在反应中参与传递氢原子、电子或其他基团E．是与酶蛋白紧密结合的小分子有机化合物 6．酶和一般化学催化剂相比具有下列特点，例外的是 A．具有更强的催化效能B．具有更强的专一性 C．催化的反应无副反应D．可在高温下进行 E．其活性可以受调控的 7. 酶能使反应速度加快，主要在于 A.大大降低反应的活化能 B. 增加反应的活化能 C. 减少了活化分子 D. 增加了碰撞频率 E. 减少反应中产物与底物分子自由能的差值 8. 在酶促反应中，决定反应特异性的是 A. 无机离子 B. 溶液pH C.酶蛋白 D. 辅酶 E. 辅助因子 9．酶的特异性是指 A．酶与辅酶特异的结合B．酶对其所催化的底物有特异的选择性C．酶在细胞中的定位是特异性的D．酶催化反应的机制各不相同 E．在酶的分类中各属不同的类别 10．酶促反应动力学研究的是 A．酶分子的空间构象B．酶的电泳行为 C．酶的活性中心D．酶的基因来源
酶促反应的特点与作用机制
20 ～ 20 学年度第学期 教师课时授课教案 学科系：医学院授课教师： 专业：科目：生物化学 教研室主任签字：学科系系办主任签字：年月日年月日
第二节酶促反应的特点与作用机制 一、酶促反应的特点 酶是一类催化剂，具有一般催化剂的特征:在化学反应前后没有质和量的改变;只能催化热力学上允许进行的反应;只加速可逆反应的进程，不改变平衡点;对可逆反应的正反应和逆反应都具有催化作用。但酶的化学本质是蛋白质，又具有一般催化剂所没有的特征。 (一）高度的催化效率 酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107-1013倍。例如蔗糖酶催化蔗糖水解的速率是H+催化作用的2.5×1012倍，脲酶催化尿素的水解速率是H+催化作用的7×1012倍，且不需要较高的反应温度。研究表明，酶能更有效地降低反应的活化能，使参与反应的活化分子数量显著增加，从而大大提高酶的催化效率。 (二)高度的专一性 一种酶只能催化一种或一类化合物，或一种化学键，发生一定的化学反应，生成一定的产物，这种特性称为酶的专一性或特异性。根据酶对底物选择的严格程度不同，酶的专一性可分为三种类型。 1.绝对专一性酶只作用于某一特定的底物，进行一种专一的反应，生成一种特定的产物，称为绝对专一性。例如，尿酶只催化尿素水解成NH3和CO2，而对尿素的衍生物如甲基尿素没有催化作用。 2.相对专一性有些酶能作用于一类化合物或一种化学键，这种不太严格的选择性称为相对专一性。如磷酸酶对一般的磷酸键都能水解，不论是甘油磷酸酯，还是葡萄糖磷酸酯;蔗糖酶不仅水解蔗糖，
也能水解棉子糖，使之生成蜜二糖和果糖。 3.立体异构专一性有些酶对底物的立体构型有要求，仅作用于底物的一种立体异构体，这种特性称为酶的立体异构专一性。如L-氨基酸氧化酶只作用于L-氨基酸，对D-氨基酸则没有催化作用;淀粉酶只能水解淀粉中的α-1，4-糖苷键，而不能水解纤维素中的β-1，4-糖苷键。 (三)酶具有不稳定性 酶所催化的反应都是在比较温和的条件下进行的，如常温、常压、接近中性的环境等。由于酶的化学本质是蛋白质，任何能引起蛋白质变性的理化因素，如强酸、强碱、重金属盐、高温、紫外线、X射线等均能影响酶的催化活性，甚至使酶完全失活。 (四)酶促反应具有可调节性 酶促反应受多种因素的调控，以适应内外环境变化和生命活动的需要。例如在细胞内酶的分布具有区域化;酶原的激活使酶在合适的环境被激活和发挥作用;代谢物对关键酶、变构酶的抑制与激活和酶的共价修饰等调节;酶的含量受到酶蛋白合成的诱导、阻遏与酶降解速率的调节。 二、酶的作用机制 (一)酶能更有效地降低反应活化能 在任何一种热力学允许的反应体系中，底物分子所含能量各不相同，只有那些能量达到或超过一定水平的过渡态分子(即活化分子)オ有可能发生化学反应，底物分子达到活化分子所需要的最小能量称为
第四章酶习题
第四章酶习题 一、名词解释 1. 酶：生物体内一类具有催化活性和特定空间构象的生物大分子，包括蛋白质和核酸； 2. 单纯酶：由简单蛋白质构成的酶，活性仅由其蛋白质结构决定（如水解酶类：淀粉酶、蛋白酶、脂肪酶、纤维素酶、脲酶等）； 3. 结合酶：酶结构中除含有蛋白质还有非蛋白质部分，这些酶属于结合蛋白质即结合酶（如绝大多数氧化还原酶）； 4. 单体酶：只有一条多肽链，大多是催化水解反应的酶，分子量较小，有核糖核酸酶、胰蛋白酶、溶菌酶等； 5. 寡聚酶：由两个或两个以上亚基组成，亚基相同或不同，亚基间非共价结合，彼此易分开，己糖激酶、3-磷酸甘油醛脱氢酶等； 6. 多酶复合体：由几种酶通过非共价键彼此嵌合形成的复合体，该复合体的形成可导致相关酶促反应依次连接，有利于一系列反应的连续进行，提高反应效率； 7. 酶的活性中心：酶与底物结合并发挥其催化作用的部位； 8. 必需基团：酶发挥催化作用与底物直接作用的有效基团，
即活性中心内的必需基团； 9. 辅酶：与酶蛋白结合比较疏松（一般为非共价结合）并可用透析方法除去的辅助因子； 10. 辅基：与酶蛋白结合牢固（一般为共价键结合），不能用透析方法除去的辅助因子； 11. 酶原：某些酶（绝大多数蛋白酶是）在细胞内合成或初分泌时没有活性，这些无活性的酶的前身称为酶原； 12. 酶原激活：使酶原转化为有活性酶的作用称为酶原激活； 13. 酶的最适温度：酶催化的化学反应速度受温度影响呈倒U形曲线，到达曲线顶点所代表的温度时，反应速度最大，称为酶的最适温度； 14. 酶的最适pH：大多数酶活性受pH影响较大，酶表现最大活性时的pH称为酶的最适pH； 15. 米氏常数（Km）:酶促反应速度达到最大反应速度的一半时底物浓度； 16. 酶的激活剂：凡是能提高酶的活性，加速酶促反应进行的物质； 17. 酶的抑制剂：能对酶起抑制作用的物质；
酶催化反应研究进展
1 绪论 酶作为生物催化剂，具有专一性、高效性、反应条件温和等优点，是一种具有特殊三维空间构象的蛋白质，它们在体内几乎参与了所有的转变过程, 催化生物分子的转化。同时, 它们也催化许多体内存在的物质发生变化, 使人体正常的新陈代谢得以运行。因此受到人们的普遍关注。近年来, 特别是随着生化技术的进展, 酶催化反应越来越多地被有机化学家作为一种手段应用于有机合成, 特别是催化不对称合成反应。光学活性化合物或天然产物的合成, 已应用于医药、农药、食品添加剂、香料、日用化学品等精细有机合成领域。酶催化不会污染环境, 经济可行, 符合绿色化学的方向, 具有广阔的前景。 2 酶催化与有机合成反应 对于酶催化反应在有机合成中的应用, 有机合成工作者做了大量工作。随着科技进步的日新月异, 酶催化反应越来越多地被有机化学家作为一种手段用于 有机合成特别是不对称合成反应, 进行光学活性化合物或天然产物的合成时, 能为天然或非天然产物的合成提供丰富的手性源, 其应用前景将是难以估量的。2.1 不同反应体系中的酶促反应 2.1.1 有机介质中的酶促反应 酶在有机介质中不但能保持其活性，还表现出一些特殊性质，并具有如下优越性：有利于疏水性底物的反应；产物和酶易于回收；可改变反应平衡移动的方向；可控制底物专一性；可防止由水引起的副反应；可扩大反应pH值的适应性；可提高酶稳定性；可避免微生物污染等。在保证必需含水量；选择合适的酶及酶形式；选择合适的溶剂；选择最佳pH值；选择合适的反应体系的条件下，则在有机介质中酶可显示很高的催化活性。目前在有机介质中已成功用酶进行了氧化、、脱氢、脱氨、还原、羟基化、甲基化、环氧化、酯化、酰胺化、磷酸化、开环反应、异构化、侧链切除、缩合及卤化等反应。 过去人们认为酶在有机介质不稳定，但研究发现大多数酶在低水有机介质中比在水介质中更稳定。一是表现在热稳定性提高。在有机介质中，在不同温度下保温脉酶，发现热处理导致酶活性增加，而且酶在温度远超过其在水溶液中最适
生物化学：第四章 酶参考答案
第四章 酶 1. 酶作为生物催化剂有什么特点？ 答：酶和化学催化剂一样，能够改变化学反应的速度，但不能改变化学反应的平衡。能够稳定底物形成的过渡态，降低反应的活化能。此外，酶是一类特殊的蛋白质（除酶性核酸之外），它在生物体内不仅作为各种复杂生物化学反应的催化剂，而且也作为生物体内不同能量之间转换的中间体。酶的催化特点表现为： （1）高效性。酶是自然界中催化活性最高的一类催化剂。 （2）高度专一性。酶是具有高度选择性的催化剂。主要表现在：①反应专一性，酶一般只能选择性的催化一类相同类型的化学反应。且酶催化的反应几乎不产生副反应。②底物专一性，一种酶只能作用于某一种或某一类结构性质相似的物质。 （3）需要温和的反应条件。 （4）可调控性。 2. 辅酶和金属离子在酶促反应中有何作用？水溶性维生素与辅酶有什么关系？ 答： (1) 辅酶和金属离子作为结合蛋白酶类的非蛋白部分（又称辅因子），在酶实施催化作用过程中起到非常重要的作用。只有酶蛋白与辅因子结合成的全酶才具有催化性能。 一般来说，与酶蛋白结合松散的有机小分子化合物被称作辅酶。 金属酶中，金属离子与酶蛋白结合紧密；金属激酶中金属离子与酶蛋白结合松散。 辅酶与金属酶中的金属离子在酶促反应中直接参加了反应，起到电子、原子或者某些化学基团转移的作用，决定了酶催化反应类型的专一性；而金属激酶中的金属离子主要起到激活酶的催化活性的作用。 (2) 大部分辅酶的前体都是水溶性B族维生素，许多水溶性维生素的生理功能与辅酶的作用息息相关。 3. 现有1 mL乙醇脱氢酶制剂，用缓冲溶液稀释至100 mL后，从中吸取500 μL测定酶的活力。得知2 min使0.5 mmol乙醇转化为乙醛。请计算每毫升酶制剂每小时能转化多少乙醇？（设：最适条件下，每小时转化1 mmol乙醇所需要的酶量为1个活力单位）。
有机溶剂中酶催化活性研究进展
有机溶剂中酶催化活性研究进展 摘要：酶在有机溶剂中催化作用的研究日益受到重视，其应用范围也越来越广。本文就有机介质中酶催化的影响因素进行了探讨，并归纳出提高酶活性的一系列方法，最后简要介绍了有机溶剂中酶的应用。 关键词：有机溶剂；酶催化 一直以来，人们认为“生物催化必须在水溶液中进行”、“有机溶剂是酶的变性剂、失活剂”，而1984年，Klibanov[1]提出:“只要条件合适，酶在非生物体系的有机溶剂中同样具有催化功能”的理论使酶学概念发生了革命性的改变，并由此开创了非水相生物催化（非水酶学）的新时代。 1 有机溶剂中酶催化反应的优势 研究表明，有机溶剂中的酶和水溶液中的酶一样具有高度的底物选择性。此外，还有以下一些特点[2, 3]: （1）绝大多数有机化合物在非水系统内溶解度很高；（2）根据热力学原理，一些在水中不可能进行的反应，有可能在非水系统内进行；（3）有机溶剂可促使热力学平衡向合成方向（如酯合成、肽合成等）移动，如脂肪酶在水中催化脂肪水解，而在有机溶剂中则催化酯合成；（4）在有机溶剂中，所有有水参与的副反应（如酸酐水解）将受到抑制；（5）在有机溶剂中酶的热稳定性显著提高，可通过提高温度加速催化反应进行；（6）从非水系统内回收反应产物比水中容易；（7）在非水系统内酶很容易回收和反复使用，不需要进行固定化；（8）在有机溶剂中不易发生微生物污染；（9）更为重要的是，低水环境可用于稳定具有未知催化性质的构象异构体，以及在水中寿命极短的酶反应中间体。 目前，有机溶剂中酶催化的上述优势使得非水酶学研究成为生物化学、有机化学、生物工程等多种学科交叉的研究热点。迄今发现能在有机溶剂中发挥催化功能的酶有十几种，主要集中于脂肪酶研究，催化的反应类型包括氧化、还原、酯合成和酯交换、脱氧、酞胺化、甲基化、羟化、磷酸化、脱氨、异构化、环氧化、开环聚合、侧链切除、缩合及卤代等。 2 影响酶催化活性的因素 一直以来有机相酶催化的研究非常活跃，但到目前为止仍处于实验研究阶段，离工业化应用还有一定的距离，最大的原因就是酶在有机溶剂中活性较低。一般而言，有机溶剂中的酶活性要比水溶液中低2-6个数量级。因此，确定影响有机溶剂中酶活性的因素，设法提高有机溶剂中酶活性表达是当今酶学研究的重点。 2.1必需水 有机溶剂中酶的催化必需在其分子周围有一单层水分子直接或间接地通过氢键、疏水键、静电作用、范德华力等以维持酶的活性结构，这部分水叫必需水[3]，所需水量因酶而异，表示方法也经历了多个阶段。非水酶学发展初期，普遍采用百分水含量来表示含水量，后来Halling[4]提出了热力学水活度a w这一表示方法，因为水解平衡时，各相的a w值相等；体系的改变伴随着水活度的变化，故通过a w值可以推断酶的活性。可通过液上气体与一干燥柱循环来调节反应介质液上水活度[5]；还可采用水活盐对来控制水活度，这种被普遍采用并行之有效。一些对水比较敏感的有机相酶促反应（如:肽的合成），可用水模拟物代替水，目前常用的水模拟物有甲醇、二甲基甲酰胺、四氢呋喃等，它们对水敏性酶促反应意义特别大。 2.2 有机溶剂
酶的定义及特点
酶的定义及特点 酶的概念： 酶是由活细胞合成的，对其特异底物起高效催化作用的生物催化剂（biocatalyst）。已发现的有两类：主要的一类是蛋白质酶（enzyme），生物体内已发现4000多种，数百种酶得到结晶。美国科学家Cech于1981年在研究原生动物四膜虫的RNA前体加工成熟时发现核酶“ribozyme”，为数不多，主要做用于核酸（1989年的诺贝尔化学奖）。 二、酶的作用特点 酶所催化的反应称为酶促反应。在酶促反应中被催化的物质称为底物，反应的生成物称为产物。酶所具有的催化能力称为酶活性。 酶作为生物催化剂，具有一般催化剂的共性，如在反应前后酶的质和量不变；只催化热力学允许的化学反应，即自由能由高向低转变的化学反应；不改变反应的平衡点。但是，酶是生物大分子，又具有与一般催化剂不同的特点。 1．极高的催化效率 酶的催化效率通常比非催化反应高108～1020倍，比一般催化剂高107～1013倍。例如，脲酶催化尿素的水解速度是H+催化作用的7×1012倍；碳酸酐酶每一酶分子每秒催化6×105 CO2与水结合成H2CO3，比非酶促反应快107倍。 2．高度的特异性
酶对催化的底物有高度的选择性，即一种酶只作用一种或一类化合物，催化一定的化学反应，并生成一定的产物，这种特性称为酶的特异性或专一性。有结构专一性和立体异构专一性两种类型。 结构专一性又分绝对专一性和相对专一性。前者只催化一种底物，进行一种化学反应。如脲酶仅催化尿素水解。后者可作用一类化合物或一种化学键。如酯酶可水解各种有机酸和醇形成的酯。在动物消化道中几种蛋白酶专一性不同，胰蛋白酶只水解Arg或Lys羧基形成的肽键；胰凝乳蛋白酶水解芳香氨基酸及其它疏水氨基酸羧基形成的肽键。 立体异构专一性指酶对底物立体构型的要求。例如乳酸脱氢酶催化L-乳酸脱氢为丙酮酸，对D-乳酸无作用；L-氨基酸氧化酶只作用L-氨基酸，对D-氨基酸无作用。 3．酶活性的可调节性 酶促反应受多种因素的调控，通过改变酶的合成和降解速度可调节酶的含量；酶在胞液和亚细胞的隔离分布构成酶的区域化调节；代谢物浓度或产物浓度的变化可以抑制或激活酶的活性；激素和神经系统的信息，可通过对关键酶的变构调节和共价修饰来影响整个酶促反应速度。所以酶是催化剂又是代谢调节元件，酶水平的调节是代谢调控的基本方式。 4．酶的不稳定性