《固定化酶》PPT課件

《《固定化酶》PPT課件》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫(kù)。

1、第十章固定化酶（ImmobilizedEnzyme）酶的優(yōu)點(diǎn)：酶在工業(yè)中使用的缺點(diǎn)：酶在水溶液中易失活不能反復(fù)使用，而且不易與產(chǎn)物分離，不利于產(chǎn)物的提純和精制成本高。理想的可用于工業(yè)的生物催化劑：既具有酶的催化特性，又具有一般化學(xué)催化劑能回收、反復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)，并且生產(chǎn)工藝可以連續(xù)化、自動(dòng)化固定化酶：指在一定空間內(nèi)呈閉鎖狀態(tài)存在的酶，能連續(xù)地進(jìn)行反應(yīng)，反應(yīng)后的酶可以回收重復(fù)使用。1916年，Nelson和Griffin將轉(zhuǎn)化酶吸附在木炭上，活性與原酶一樣1948年，Summer制備出不溶于水的刀豆脲酶，具有原酶活

2、性1953年，Grubhofev和Schleith首先開(kāi)始了酶固定化研究，并第一次實(shí)現(xiàn)了酶的固定化。1960年，日本的千畑一郎開(kāi)始了氨基?；腹潭ɑ芯?，開(kāi)始了將固定酶應(yīng)用在工業(yè)上的第一步。1969年，千畑一郎成功地將氨基酰化酶反應(yīng)用于DL-氨基酸的光學(xué)分析，實(shí)現(xiàn)了酶連續(xù)反應(yīng)的工業(yè)化。這是世界上固定化酶用于工業(yè)的開(kāi)端。1973年，千畑一郎再次在工業(yè)上成功地固定化大腸桿菌細(xì)胞，成功實(shí)現(xiàn)了L-天冬氨酸連續(xù)生產(chǎn)。固定化酶的優(yōu)點(diǎn)：①酶的穩(wěn)定性得到改進(jìn)；②酶可以反復(fù)利用；③可以管道化，連續(xù)化及自動(dòng)化；④酶與產(chǎn)物易于分開(kāi)，

3、產(chǎn)物容易提純；⑤反應(yīng)所需的空間??；固定化酶的缺點(diǎn)：①固定化時(shí)，酶活力有損失；②增加了生產(chǎn)的成本，工廠初始投資大；③只能用于可溶性底物，而且較適用于小分子底物，對(duì)大分子底物不適宜；④與完整菌體相比不適于多酶反應(yīng)，特別是需要輔助因子的反應(yīng)；⑤胞內(nèi)酶必須經(jīng)過(guò)酶的分離手續(xù)。第二節(jié)酶的固定化方法一、載體結(jié)合法載體結(jié)合法是將酶結(jié)合于水不溶性載體的一種固定化方法。1．物理吸附法：這是酶通過(guò)氫鍵、疏水鍵等作用力物理吸附于不溶性載體的一種固定化方法。載體：無(wú)機(jī)載體有活性炭、多孔玻璃、酸性白土、漂白土、高嶺石、氧化鋁、硅膠、膨潤(rùn)土

4、、羥基磷灰石、磷酸鈣、金屬氧化物等；天然高分子載體有淀粉、谷蛋白、大孔型合成樹(shù)脂、陶瓷等物理吸附法優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單酶活性中心不易被破壞和酶高級(jí)結(jié)構(gòu)變化少酶失活后載體仍可再生物理吸附法缺點(diǎn)：酶與載體相互作用力弱對(duì)離子強(qiáng)度、pH、溫度等因子敏感，酶易脫落導(dǎo)致酶活下降并污染產(chǎn)物最適吸附酶量無(wú)規(guī)律可循離子結(jié)合法優(yōu)點(diǎn)：操作簡(jiǎn)單處理?xiàng)l件溫和酶的高級(jí)結(jié)構(gòu)和活性中心的氨基酸殘基不易被破壞酶活回收率較高離子結(jié)合法缺點(diǎn)：載體和酶的結(jié)合力比較弱容易受緩沖液種類或pH的影響在離子強(qiáng)度高的條件進(jìn)行反應(yīng)時(shí)，酶易從載體上脫落操作時(shí)的兩類方法：

5、將載體有關(guān)基團(tuán)活化，然后與酶有關(guān)基團(tuán)發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)；在載體上接上一個(gè)雙功能試劑，然后將酶偶聯(lián)上去?？膳c載體結(jié)合的酶的功能團(tuán)有α或ε-氨基、γ-羧基、疏基、羥基、咪唑基、酚基等，但參與共價(jià)結(jié)合的氨基酸殘基應(yīng)當(dāng)不是酶催化活性所必需的共價(jià)結(jié)合法優(yōu)點(diǎn)：載體與酶偶聯(lián)的方法多樣化；酶與載體結(jié)合牢固，一般不會(huì)因底物濃度高或存在鹽類等原因而輕易脫落。共價(jià)結(jié)合法缺點(diǎn)：反應(yīng)條件苛刻，操作復(fù)雜偶聯(lián)試劑對(duì)生命組織多有一定毒性由于采用了比較激烈的反應(yīng)條件，會(huì)引起酶蛋白高級(jí)結(jié)構(gòu)變化，破壞部分活性中心（酶活回收率30％左右）底物的專一性等酶的

6、性質(zhì)可能會(huì)發(fā)生變化二、交聯(lián)法交聯(lián)法是雙功能或多功能試劑使酶分子之間交聯(lián)的固定化方法。此法與共價(jià)結(jié)合法一樣也是利用共價(jià)鍵固定酶，所不同的是它不使用載體。酶蛋白分子彼此交叉連接起來(lái)，形成網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)交聯(lián)劑：形成希夫堿的戊二醛，形成肽鍵的異氰酸酯，發(fā)生重氮偶合反應(yīng)的雙重氮聯(lián)苯胺或N,N’-乙烯雙馬來(lái)亞胺等。參與交聯(lián)反應(yīng)的酶蛋白的功能基團(tuán)：N-末端的α-氨基、賴氨酸的ε-氨基、酪氨酸的酚基、半胱氨酸的巰基和組氨酸的咪唑基等。交聯(lián)法的優(yōu)缺點(diǎn)：優(yōu)點(diǎn)是操作簡(jiǎn)便。缺點(diǎn)：反應(yīng)條件比較激烈，固定化的酶活回收率一般比較低，常出現(xiàn)擴(kuò)散限制

7、，使用有一定難度。盡可能降低交聯(lián)劑濃度和縮短反應(yīng)時(shí)間有利于固定化酶比活的提高。酶直接交聯(lián)法：在酶液中加入適量多功能試劑，使其形成不溶性衍生物。酶輔助蛋白交聯(lián)：當(dāng)可得到的酶量有限，可以使用第二個(gè)“載體”蛋白來(lái)增加蛋白質(zhì)濃度，從而使酶與惰性蛋白共交聯(lián)的方法。這種“載體”蛋白可以是白蛋白、明膠、血紅蛋白等。三、包埋法2、微囊化包埋法（微囊型）微囊法主要將酶封裝在膠囊、脂質(zhì)體中。微囊型固定化酶通常是直徑為幾微米到幾百微米的球狀體，顆粒比網(wǎng)格型要小得多，比較有利于底物和產(chǎn)物擴(kuò)散，但是反應(yīng)條件要求高，制備成本也高。膠囊和脂

8、質(zhì)體主要用于醫(yī)學(xué)治療。作為膜材料的高聚物有硝酸纖維素、聚苯乙烯和聚甲基丙烯酸甲酯等。微囊制備方法（1）界面沉淀法：是一種簡(jiǎn)單的物理微囊化法，它是利用某些高聚物在水相和有機(jī)相的界面上溶解度較低而形成的皮膜將酶包埋。例如：先將含血紅蛋白的酶溶液在水不互溶的有機(jī)相中乳化，這時(shí)它們就會(huì)在油溶性的表面活性劑存在的情況下形成油包水的微滴，再將溶于有機(jī)溶劑的高聚物在油－水界面上沉淀、析出，形成膜，將