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非水介质对酶活性的影响-水活度与酶活性

中华考试网  【 】  [ 2014年12月22日 ]

  热力学水活度(thermodynamic water activity, αw)是指在特定温度和压力条件下,有机溶剂反应体系中酶的活性与水含量的关系的―种描述。αw是反应体系巾水的摩尔分数χw与水活度系数γw的乘积,唪αw =γwχw。γw是溶剂疏水性的函数,溶剂疏水性越大,γw越大。在平衡状态时,反应体系中各组分(酶、溶剂、底物和产物等)的αw是相同的。酶活性与反应体系的热力学水活度直接相关,例如米赫毛霉脂肪酶(Mucor miehei lipase)在水活度为0.55时,在不同极性的溶剂中都表现出最高的酶活性,其中在正己烷溶剂中活性最强,有机溶剂中过多的水或过少的水都会影响酶活性。Valivety等对不同来源的5种脂肪酶进行了研究,发现酶的催化活性与水活度相关,但是不同酶在相同有机溶剂中的最佳水活度值不同,这可能是由于酶分子结构的差异性所造成的。

  水活度或水含量的增加会导致酶催化反应中某种底物rm值的增加,例如在二嚅烷溶剂中,聚乙二醇修饰的枯草杆菌蛋白酶(PEG-subtilisin)催化丁酸乙烯酯3与正己醇4酯交换生成丁酸已酯5。由于在酯化反应中,水是一种抑制剂,它与底物竞争酰基-酶中间体,促进逆反应。因此,在有机溶剂反应体系中,亲核性试剂的rm会随水含量的增加而增加,例如枯草杆菌蛋白酶(subtilisin)对正己醇的表观Km(即Km.唧)随水浓度增加而增加,而酰化试剂丁酸乙烯酯的Km不受溶剂的影响(表5-2)。因此,水活度(珥y)值将影响水解酶催化酯化或转酯反应的平衡。

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