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固定化酶最佳反應(yīng)條件的變化


化學(xué)先生 / 2019-08-03

        酶催化反應(yīng)一般均在常溫、常壓、中性pH的水溶液中進行。固定化后，酶催化反應(yīng)的最佳溫度有時會發(fā)生變化，但在很多情況下也可能不發(fā)生變化。固定化酶最佳反應(yīng)溫度的變化，可能和反應(yīng)活化能提高有關(guān)。在一般情況下，活化能高的催化反應(yīng)，必須在較高反應(yīng)溫度下進行，才能得到比較好的轉(zhuǎn)化率和選擇性。


        酶能化反應(yīng)的最適溫度是由反應(yīng)速率與酶的失活速率決定的。固定化酶的失活速率下降，最適溫度也隨之提高，這對固定化酶的應(yīng)用非常有利。采用共價結(jié)合法制備的固定化酶，最適反應(yīng)溫度可比相應(yīng)的游離酶提高5~15攝氏度。

         酶是具有催化功能的蛋白質(zhì)。固定化以后，酶在載體表面所處的微環(huán)境，對其催化功能影響很大。特別是載體的電性質(zhì)，往往會通過前述的所謂“分隔效應(yīng)”改變反應(yīng)的最佳pH范圍。所以在進行酶的固定化后，必須測定最佳反應(yīng)pH，以便進一步了解酶蛋白質(zhì)的結(jié)構(gòu)和作用機理，特別是蛋白質(zhì)本身的電子狀態(tài)和反應(yīng)液pH范圍的關(guān)系。

        最簡單的方法是測定催化反應(yīng)隨pH變化的活性曲線。如果反應(yīng)活性的最佳pH范圍發(fā)生了變化，就說明固定化以后，受到了載體表面電荷的影響;多數(shù)情況下，最佳pH范圍雖然有變化，但曲線的走勢和形狀未變，這種現(xiàn)象稱之為最適pH曲線的“平行移動”。

        如果最適pH變化曲線向酸性一側(cè)移動，就說明載體表面積聚了大量的陽離子，使酶蛋白的陽離子數(shù)增多，從而造成固定化酶微環(huán)境反應(yīng)區(qū)的pH比外部溶液偏堿。實際上酶催化反應(yīng)是在比實測溶液pH偏堿的一側(cè)進行的，從而造成最適pH范圍移向酸性一側(cè)的假象，反之亦反。這說明最適pH的變化是由固定化載體的靜電性質(zhì)決定的，離子結(jié)合強度越高，分隔效應(yīng)越明顯，越接近固定化以前游離酶的最適pH。但也有最適pH范圍不變，而pH活性曲線卻發(fā)生變化的例子。在某些情況下，pH的變化是有-定的規(guī)律的，故當(dāng)固定化酶本身的最適pH與其所處環(huán)境的pH不相同時，可以通過選擇適當(dāng)?shù)墓潭ɑ椒?根據(jù)需要調(diào)節(jié)酶反應(yīng)的最適pH，使酶活力得到最大發(fā)揮。
 

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