《酶和細胞固定化》PPT課件

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1、Chapter5ImmobilizedEnzymeandCell固定化酶和細胞制作：鄭穗平酶應用過程中的一些不足l酶的穩(wěn)定性較差：除了某些耐高溫的酶，如α-淀粉酶、Taq酶等；和胃蛋白酶等可以耐受較低的pH條件以外，大多數(shù)的酶在高溫、強酸、強堿和重金屬離子等外界因素影響下，都容易變性失活。l酶的一次性使用：酶一般都是在溶液中與底物反應，這樣酶在反應系統(tǒng)中，與底物和產(chǎn)物混在一起，反應結(jié)束后，即使酶仍有很高的活力，也難于回收利用。這種一次性使用酶的方式，不僅使生產(chǎn)成本提高，而且難于連續(xù)化生產(chǎn)。l產(chǎn)物的分離純化較困難

2、：酶反應后成為雜質(zhì)與產(chǎn)物混在一起，無疑給產(chǎn)物的進一步的分離純化帶來一定的困難。固定化技術(shù)Contentsofchapter5Go1、什么是固定化技術(shù)和固定化酶Go2、固定化酶的研究歷史Go3、酶的固定化技術(shù)Go4、固定化酶的特點Go5、固定化酶的應用6、細胞、原生質(zhì)體的固定化，自學5.1什么是固定化酶？水溶性酶水不溶性載體固定化技術(shù)水不溶性酶（固定化酶）酶的固定化技術(shù)和固定化酶酶可溶固定化間歇吸附包埋交聯(lián)化學偶聯(lián)間歇連續(xù)固定化酶：經(jīng)提取和分離純化后的酶固定化菌體(死細胞)：含酶菌體或菌體碎片固定化細胞：在一定的

3、空間范圍內(nèi)進行生命活動的細胞l優(yōu)點：1.不溶于水，易于與產(chǎn)物分離；2.可反復使用；3.可連續(xù)化生產(chǎn)；4.穩(wěn)定性好。l缺點：固定化過程中往往會引起酶的失活本章目錄5.2固定化酶的研究歷史l固定化酶的研究從50年代開始，1953年德國的Grubhofer和Schleith采用聚氨基苯乙烯樹脂為載體與羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核酸酶等結(jié)合，制成固定化酶。l60年代后期，固定化技術(shù)迅速發(fā)展起來。1969年，日本的千煙一郎首次在工業(yè)上生產(chǎn)應用固定化氨基?；笍腄L-氨基酸連續(xù)生產(chǎn)L-氨基酸，實現(xiàn)了酶應用史上的一大變革

4、。l在1971年召開的第一次國際酶工程學術(shù)會議上，確定固定化酶的統(tǒng)一英文名稱為Immobilizedenzyme。l隨著固定化技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)固定化菌體。1973年，日本首次在工業(yè)上應用固定化大腸桿菌菌體中的天門冬氨酸酶，由反丁烯二酸連續(xù)生產(chǎn)L-天門冬氨酸。l在固定化酶和固定化菌體的基礎(chǔ)上，70年代后期出現(xiàn)了固定化細胞技術(shù)。1976年，法國首次用固定化酵母細胞生產(chǎn)啤酒和酒精，1978年日本用固定化枯草桿菌生產(chǎn)淀粉酶，開始了用固定化細胞生產(chǎn)酶的先例。l1982年，日本首次研究用固定化原生質(zhì)體生產(chǎn)谷氨酸，取得進展。

5、固定化原生質(zhì)體由于解除了細胞壁的障礙，更有利于胞內(nèi)物質(zhì)的分泌，這為胞內(nèi)酶生產(chǎn)技術(shù)路線的變革提供了新的方向。本章目錄5.3酶固定化技術(shù)固定化酶操作的注意事項l活性中心：保護酶的催化作用，并使酶的活性中心的氨基酸基團固有的高級結(jié)構(gòu)不受到損害，在制備固定化酶時，需要在非常嚴密的條件下進行。l功能基團：如游離的氨基、羧基、半胱氨酸的巰基、組氨酸的咪唑基、酪氨酸的酚基、絲氨酸和蘇氨酸的羥基等，當這些功能基團位于酶的活性中心時，要求不參與酶的固定化結(jié)合l酶的高級結(jié)構(gòu)：要避免用高溫、強酸、強堿等處理，而且有機溶劑、高濃度的鹽

6、也會使酶變性、失活，因此，操作應盡量在非常溫和的條件下進行。1、吸附法利用各種固體吸附劑將酶或含酶菌體吸附在其表面上，而使酶固定化的方法。常用的固體吸附劑有活性炭、氧化鋁、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅膠、羥基磷灰石等。操作簡便，條件溫和，不會引起酶變性失活，載體廉價易得，而且可反復使用。由于靠物理吸附作用，結(jié)合力較弱，酶與載體結(jié)合不牢固而容易脫落，所以使用受到一定的限制。2、包埋法將酶或含酶菌體包埋在各種多孔載體中，使酶固定化的方法。包埋法使用的多孔載體主要有：瓊脂、瓊脂糖、海藻酸鈉、角叉菜膠、明膠、聚丙烯酰

7、胺、光交聯(lián)樹脂、聚酰胺、火棉膠等。根據(jù)載體材料和方法的不同，可分為：凝膠包埋法：將酶或含酶菌體包埋在各種凝膠內(nèi)部的微孔中，制成一定形狀的固定化酶或固定化含酶菌體。大多數(shù)為球狀或片狀，也可按需要制成其他形狀。常用的凝膠有瓊脂凝膠、海藻酸鈣凝膠、角叉菜膠、明膠等天然凝膠以及聚丙烯酰胺凝膠、光交聯(lián)樹脂等合成凝膠。半透膜包埋法：將酶包埋在由各種高分子聚合物制成的小球內(nèi)，制成固定化酶。常用于制備固定化酶的半透膜有聚酰胺膜、火棉膠膜等首先被采用包埋法的是：?固定化胰蛋白酶?木瓜蛋白酶??－淀粉酶Enzyme+N,N-甲叉雙

8、丙烯酰胺，丙烯酰胺，引發(fā)劑海藻酸鈣包埋法裝置將水溶性的海藻酸鈉配成水溶液，并把酶或細胞分散在其中，然后將其滴入凝固浴中（常用CaCl2溶液），使海藻酸鈉中的Na+，部分被Ca2+所取代而形成由多價離子交聯(lián)的離子網(wǎng)絡(luò)凝膠。顆粒大小可實時監(jiān)控脂質(zhì)體包裹3、結(jié)合法選擇適宜的載體，使之通過共價鍵或離子鍵與酶結(jié)合在一起的固定化方法。根據(jù)酶與載體結(jié)合的化學鍵不同，可分為：離子鍵結(jié)合法：通過離子鍵使