《細(xì)胞與酶固定化》PPT課件

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1、第一節(jié)概述第二節(jié)酶固定化第三節(jié)微生物、植物和動物細(xì)胞固定化第四節(jié)原生質(zhì)體固定化第四章酶與細(xì)胞固定化一、酶與細(xì)胞固定化的概念二、天然酶在應(yīng)用中的一些缺陷三、固定化酶特點四、固定化酶的發(fā)展史第一節(jié)概述一、酶與細(xì)胞固定化的概念借助各種物理或化學(xué)方法，將酶或細(xì)胞固定于水不溶性載體上的過程，稱為酶與細(xì)胞固定化。水溶性酶水不溶性載體水不溶性酶（固定化酶）固定化技術(shù)二、天然酶在應(yīng)用中的一些缺陷1、酶穩(wěn)定性差，易變性失活2、酶和底物只能反應(yīng)一次，難于回收利用，不僅成本高，而且難于連續(xù)化生產(chǎn)。3、反應(yīng)液中混入酶蛋白，使產(chǎn)品的分離純化復(fù)雜化。研究固定化酶，可使酶在應(yīng)用上的這些

2、不足得到改善。1、不溶于水:反應(yīng)完成后，經(jīng)過濾或離心等簡單分離，就可以回收，以重復(fù)使用，降低酶制劑成本。2、具有一定的機械強度:可將其裝成酶柱，當(dāng)?shù)孜锶芤壕従徚鹘?jīng)酶柱時，就能發(fā)生酶促反應(yīng)，流出液中，即含有酶促反應(yīng)產(chǎn)物，其產(chǎn)物不易帶雜質(zhì)，收率高，易精制。3、穩(wěn)定性提高:一根酶柱往往可以連續(xù)使用數(shù)十次，而酶活力并無明顯下降。三、固定化酶特點：四固定化酶的發(fā)展史固定化酶(ImmobilizedEnzyme）是20世紀(jì)60年代發(fā)展起來的—項新技術(shù)。它是通過物理的或化學(xué)的手段，將酶束縛于水不溶的載體上，或?qū)⒚讣砜`在一定的空間內(nèi)，限制酶分子的自由流動，但能使酶充分發(fā)揮

3、催化作用；過去曾稱其為水不溶酶或固相酶。1971年第一屆國際酶工程會上正式建議采用固定化酶的名稱。一、基本概念1.固定化酶：固定在載體上，并在一定空間范圍內(nèi)進(jìn)行催化反應(yīng)的酶稱為固定化酶。（分離提純的酶）2.固定化菌體：固定于載體上的菌體或菌體碎片，稱為固定化菌體，它是固定化酶的一種形式。（菌體即死細(xì)胞或細(xì)胞碎片上的酶或酶系）①物理吸附法通過載體表面和酶分子表面之間的氫鍵、疏水鍵和π-電子親和力等物理作用力，將酶固定于不溶性載體（固體吸附劑）的方法，稱為物理吸附法，簡稱吸附法。1、吸附法（1）原理常用吸附劑：a.無機吸附劑：高嶺土、皂土、硅膠、氧化鋁、磷酸鈣

4、膠、微孔玻璃、羥基磷灰石，活性炭等。無機吸附劑的吸附容量一般很低，多在1mg蛋白/g吸附劑。b.有機吸附劑：纖維素、膠原、火棉膠等。有機吸附劑的吸附容量一般較高，如火棉膠膜吸附木瓜蛋白酶、堿性磷酸酯酶等，吸附容量為70mg蛋白/cm2膜。是指在適宜的pH和離子強度條件下，利用酶的側(cè)鏈解離基團和離子交換基間的相互作用而達(dá)到酶固定化的方法（離子鍵）。最常用的交換劑有CM-纖維素、DEAE-纖維素、DEAE-葡聚糖凝膠等；其他離子交換劑還有各種合成的樹脂如AmberliteXE-97、DoweX-50等。離子交換劑的吸附容量一般大于物理吸附劑。②離子交換吸附法D

5、EAE—纖維素吸附的α—淀粉酶、蔗糖酶已作為商品固定化酶（2）制備方法：a.靜態(tài)法：在沒有攪拌、振搖的情況下，將載體直接加入酶溶液，通過自然吸附、解吸、再吸附等過程、制備固定化酶。該法操作簡便，但效率低，耗時，吸附量小且不均勻。b.電沉積法：在酶溶液中放置兩個電極，在電極鄰近加入載體，接通電源，酶移向電極并沉積到載體表面，以制備固定化酶。該法可提高吸附時局部濃度，增加吸附量，但要注意酶在電場中的穩(wěn)定性。c.混和振搖裝載法：是實驗室常用方法，載體與酶液混和后，要在攪拌下或搖床連續(xù)振搖下完成固定化。該法固定化較為均勻，要注意攪拌或振搖速率，既不破壞酶和載體結(jié)構(gòu)

6、，又要達(dá)到充分混和目的。d.反應(yīng)器裝載法：這是工業(yè)上常用方法，它將固定化和其后的應(yīng)用連在一起，即先將載體裝于反應(yīng)器中，再加上酶液，然后通過循環(huán)流振動方式使酶和載體達(dá)到充分混和。①pH：影響載體和酶的電荷變化，從而影響酶吸附。②離子強度：多方面的影響，一般認(rèn)為鹽阻止吸附。③蛋白質(zhì)濃度：若吸附劑的量固定，隨蛋白質(zhì)濃度增加，吸附量也增加，直至飽和。④溫度：蛋白質(zhì)往往是隨溫度上升而減少吸附。⑤吸附速度：蛋白質(zhì)在固體載體上的吸附速度要比小分子慢得多。⑥載體：對于非多孔性載體，則顆粒越小吸附力越強。多孔性載體，要考慮吸附對象的大小和總吸附面積的大小。（3）影響酶蛋白在

7、載體上吸附程度的因素:（4）吸附法的優(yōu)點、缺點吸附法的優(yōu)點：操作簡單，可供選擇的載體類型多，吸附過程可同時達(dá)到純化和固化的目的，所得到的固定化酶使用失活后可以重新活化和再生。吸附法的缺點：酶和載體的結(jié)合力不強，易脫落，會導(dǎo)致催化活力的喪失和沾污反應(yīng)產(chǎn)物。世界第一例獲得工業(yè)應(yīng)用的固定化酶是DEAE-SephadexA-25吸附的氨基?；阜磻?yīng)用于DL-AA的光學(xué)分析。(1)基本概念：將酶或含酶菌體包埋于各種多孔載體中，使酶固定化的方法，稱為包埋法。(2)包埋常用載體：瓊脂、聚丙烯酰胺、海藻酸鈉、瓊脂糖、角叉菜膠等。(3)包埋法的類型：主要有膠格包埋、微囊型包

8、埋、脂質(zhì)體包埋。2、包埋法a.膠格包埋或稱凝膠包埋：①常用凝膠：天