《酶的固定化》PPT課件

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1、第六章酶與細胞固定化直接應用酶的不足之處:(1)酶的穩(wěn)定性差,在溫度、pH和無機離子等外界因素的影響下,容易變性失活(2)酶通常在水溶液中與底物反應，反應結(jié)束后，即使仍有較高酶活力，也難于回收利用，成本較高，不便連續(xù)化生產(chǎn)(3)酶反應后成為雜質(zhì)與產(chǎn)物混在一起,增加分離純化的困難固定化技術改善方法之一思路設計一種方法,將酶束縛于特殊的相,使它與整體分開但仍能進行底物和效應物的分子交換.這種固定化的酶可象一般化學反應中的固體催化劑一樣既有酶催化特性,又有一般化學催化劑能回收，反復使用等優(yōu)點,并可使生產(chǎn)工藝連續(xù)化自動化.種類(1)固定化酶(2)固定化菌體(死細胞)(3)固定化活細胞(增殖細

2、胞)(4)固定化原生質(zhì)體(5)固定化動植物細胞優(yōu)點(1)提高酶穩(wěn)定性；(2)可反復或連續(xù)使用；(3)易于和反應產(chǎn)物分開；（4）酶反應過程可嚴格控制；（5）產(chǎn)物溶液無酶殘留，簡化提純工藝；（6）較游離酶更適合多酶反應；（7）增加產(chǎn)物收率，提高產(chǎn)物質(zhì)量；（8）酶的使用效率提高，成本降低。缺點（1）固定化時酶活有損失；（2）增加了生產(chǎn)初始成本；（3）只能用于可溶底物且較小分子；（4）與完整菌體相比不適宜于多酶反應；（5）胞內(nèi)酶須分離。第一節(jié)酶固定化定義酶的固定化:將酶和菌體與不溶性載體結(jié)合的過程;固定化酶:在一定空間內(nèi)呈閉鎖狀態(tài)存在的酶，能連續(xù)進行反應，反應后的酶可回收重復使用;概念發(fā)展“

3、水不溶酶”（waterinsolubleenzyme)“固相酶”（solidphaseenzyme)1971年第一屆國際酶工程會議正式采用“固定化酶（immobilizedenzyme)”什么是固定化酶？水溶性酶水不溶性載體水不溶性酶（固定化酶）固定化技術固定化酶制備原則（1）維持酶的催化活性及專一性；（2）有利于生產(chǎn)自動化、連續(xù)化；（3）應有最小的空間位阻；（4）酶與載體必須結(jié)合牢固；（5）應有最大穩(wěn)定性，載體不與廢物、產(chǎn)物或反應液發(fā)生化學反應；（6）成本要低。一、酶固定化的方法1、吸附法(link)2、包埋法(link)3、結(jié)合法(link)4、交聯(lián)法(link)5、熱處理法(l

4、ink)酶固定化方法示意圖吸附法用固體吸附劑將酶或含酶菌體吸附在其表面上而使其固定的方法;固體吸附劑:活性炭、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃等;(1)操作簡單，條件溫和，不會引起酶變性失活，載體廉價易得，可反復使用;(2)物理吸附結(jié)合能力弱，酶與載體結(jié)合不牢固易脫落.back包埋法將酶或含酶菌體包埋在各種多孔載體中的固定化方法多孔載體瓊脂、海藻酸鈉、角叉菜膠、明膠、聚酰胺、火棉膠等(1)凝膠包埋法天然凝膠條件溫和，操作簡便，對酶活影響小，強度較差合成凝膠強度高，耐溫度、pH值變化強，因需聚合反應而使部分酶變性失活適用性不適用于底物或產(chǎn)物分子很大的酶類的固定化(2)半透膜包埋法半透膜聚酰胺

5、膜、火棉膜等，孔徑幾埃至幾十埃，比酶分子直徑小適用性底物和產(chǎn)物都是小分子物質(zhì)的酶微膠囊直徑一般只有幾微米至幾百微米?微膠囊型固定化酶制備酶+親水性單體溶于水疏水性單體溶于有機溶液混合乳化劑乳化酶液分散成小水滴親水性、疏水性單體在兩相界面上聚合成半透膜，將酶包埋Tween-20破乳離心半透膜酶液滴（3）膠格包埋法首先被采用的膠格包埋法是：固定化胰蛋白酶木瓜蛋白酶?－淀粉酶Enzyme+N,N-甲叉雙丙稀酰胺,丙稀酰胺引發(fā)劑－－inactiationback結(jié)合法選擇適宜的載體,通過載體的共價鍵或離子鍵(非共價健)與酶結(jié)合在一起的固定化方法酶載體(1)離子鍵結(jié)合法載體:DEAE-纖維素、

6、TEAE-纖維素、DEAE-葡聚糖凝膠等不溶于水的離子交換劑操作:將酶液與載體混合攪拌幾個小時;或?qū)⒚敢壕徛亓鬟^處理好的離子交換柱;活力損失少,結(jié)合力較弱，條件(pH值和離子強度)改變時,酶易脫落(2)共價鍵結(jié)合法是載體結(jié)合法中報道最多的方法;載體分類:纖維素、瓊脂糖凝膠、葡聚糖凝膠、甲殼質(zhì)等;也可分三類:天然有機載體(多糖、蛋白質(zhì)、細胞）、無機物（玻璃、陶瓷）、合成聚合物（聚酯、聚胺、尼龍）方法載體活化:借助某種方法，在載體上引進某一能夠與酶分子上某一基團反應的活潑基團優(yōu)點:結(jié)合很牢固，酶可連續(xù)使用較長時間缺點:操作復雜，共價結(jié)合可能影響酶的空間構象而影響酶的催化活性載體活化方法

7、1、重氮法;2、迭氮法;3、溴化氰法;4、烷基化法.重氮法將含有苯氨基的不溶性載體與亞硝酸反應生成重氮鹽衍生物，使載體引進了活潑的重氮基團迭氮法含有酰肼基團的載體可用亞硝酸活化，生成迭氮化合物溴化氰法含有羥基的載體，如纖維素等，可用溴化氰活化生成亞氨基碳酸衍生物烷基化法含羥基的載體可用三氯-均三嗪等多鹵代物進行活化，形成含有鹵素基團的活化載體back交聯(lián)法借助雙功能試劑使酶分子之間發(fā)生交聯(lián)作用，制成網(wǎng)狀結(jié)構特點此法與共價結(jié)合法一樣也是利用共價鍵固定酶的，所