11.1.5 逆胶束酶 (reversed micelles)反应系统逆胶束是表面活性剂等两性分子在有机溶剂中自发形成的聚集体逆胶束酶作为有机相反应的催化剂大大扩大了酶的工业应用用于逆胶束酶系统的表面活性剂有琥珀酸二辛酯磺酸钠 (AOT),
溴代十六烷基三甲铵 (CTAB),氯化三辛甲铵 (TCMAC),磷脂酰胆碱
(PTEA),以及磷脂酸等,其中以 AOT
为最常用,作为逆胶束系统的有机相可以用环己烷、庚烷、辛烷、
异辛烷、己醇、硅油等有机溶剂制备逆胶束酶系统的方法:
最常用的方法是将一个含酶水溶液注入到含表面活性剂的有机溶剂中去,然后进行搅拌直到形成透明的溶液为止。此法可很好地控制逆胶束中水核的大小和含量。
第二种方法是相转移法。将酶从主体水溶液中转移到含表面活性剂的有机溶剂中形成逆胶束酶溶液。此法可得到较高的酶浓度。
第三种方法是逆胶束溶液与固体酶直接搅拌,使酶进入逆胶束内。此法所需时间长,酶变性失活较严重。
模拟细胞微环境中的 P450催化代谢农药先配制 0.38mol/L的 AOT/异辛烷本体溶液,加入
pH7.5的磷酸缓冲溶液使含水量 [mH2O/mAOT]
为 17,摇动数秒后得透明的微乳液,
取一定量明胶和水室温溶胀 1h,用 55℃ 水浴加热并搅拌,冷却至室温,再加入固定化 P450,继续搅拌,得到一定直径的颗粒,贮存与 -20℃ 冰箱备用,最终微乳液凝胶 (MBG)组成为,明胶 14%,水
24%,AOT8.9%,P4501%,其它为 异辛烷对于某些酶反应,如果系统中有有机溶剂的存在,将会对反应有利,
1.如果合成反应的产物在水中溶解度很小而易溶于有机溶剂,那么有机溶剂存在会改变原来的反应平衡,使合成反应趋于完成。
2.产物如有抑制作用,其抑制程度与产物的浓度有关,因此产物在有机溶剂中的溶解将会减轻产物的抑制程度。
3.如果水能与反应底物、产物或其它物质起反应形成副产物,那么有机相中反应可以减少产物并提高反应收得率。
4.一般来说,酶的热稳定性与水化程度有关,不完全水化的酶其热稳定性往往较高,因此有机溶剂的存在将改善酶的热稳定性。
逆胶束酶反应系统的应用芳香族异构体混合物的选择性氧化甘油三酯或二酯的酯键选择性修饰
11.3 辅酶的再生技术水解酶类氧化还原酶类 无机辅因子酶 基团转移酶类辅因子裂解酶类异构酶类 有机辅因子
(辅酶、辅基)
按照辅酶和辅基的再生情况,有机辅因子可以分成三类:
第一类是一些能够在反应中自行再生的有机辅因子,它们是生物素,异构反应中的钴胺素,焦磷酸胺素,磷酸吡哆醛等。
第二类有机辅因子是以分子氧作为电子受体通过催化氧化过程获得再生的辅酶或辅基。它们包括:黄素单核苷酸( FMN)和黄素二核苷酸( FAD)的氧化态,烟酰胺腺嘌呤二核苷酸( NAD+)
和烟酰胺腺嘌呤二核苷酸磷酸( NADP+)的氧化态。
第三类有机辅因子的再生必须有某个适当的底物作为电子受体。
它们是抗坏血酸,辅酶 A,辅酶 Q,谷胱苷肽,转移作用中的钴胺素,血红素转酶,还原态辅酶 Ⅰ 和 Ⅱ ( NAD H,NAD
PH),三磷酸核苷( ATP,UTP等),四氢叶酸等。
11.3.1 辅酶的固定化辅酶的固定化是通过辅酶分子中除活性基团以外的其余部分与大分子载体的连接,
辅酶在固定化后其活性有不同程度的下降
1.辅酶一经修饰后,结构要发生改变。
2.由于聚合物载体的空间障碍以及酶和底物的扩散阻力的存在,脱氢酶和底物不易接近辅酶。
3.辅酶分子被束缚后,它的可动性大大减少,因而影响了它与酶活性表面及底物的接触机会。
4.载体的骨架可能对酶有吸附作用,因而损害酶的活性。
11.3.2 辅酶的再生辅酶是一种辅底物,它在反应后分子结构发生了变化,因此辅酶的再生也就是使反应后的辅酶重新回复到原来状态的过程。
辅酶的再生一般有非酶法再生和酶法再生非酶法的再生,可采用化学方法或者电化学方法进行化学方法,可通过一些化学试剂如连二亚硫酸钠等的作用来完成 ----分子量小,反应后分离操作困难。
电化学方法,通过电极上电子的传递来达到辅酶再生的目的。 ----酶易失活酶法的再生,偶联再生和偶联底物再生偶联再生,需要一个适当的底物作为电子或质子的供体并在另一个酶的催化作用下完成,
偶联底物再生,由一个酶和两个底物组成,
这个酶必须对所有的两个底物都有特异性,
辅酶和酶共固定的反应系统将辅酶和酶共固定在同一个载体上,得到不需要外加辅酶而活性持久的固定化酶,这种共固定辅酶和酶系统只能应用于偶联底物再生系统,
辅酶与酶分子偶联形成辅酶 ---酶复合物的反应系统微生物的固定化微生物固定化的作用
1.适用于世代时间长的微生物
2,抵抗外界不良环境的能力增强
3.增加了生物量,停留时间短,容积负荷高,速率提高微生物固定化技术