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《酶學(xué)與酶工程第六章酶的固定化ppt課件.ppt》由會員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、第六章酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體的固定化一、固定化酶（ImmobilizedEnzyme）1.定義：固定化酶是指將水溶性的酶用物理或化學(xué)的方法處理，使之成為不溶于水的，但是仍具有生物活性的酶。催化反應(yīng)后的酶可以回收重復(fù)使用。第一節(jié)酶的固定化固定化酶優(yōu)點(diǎn)：極易將固定化酶與底物、產(chǎn)物分開，簡化了提純工藝；可以在較長時間內(nèi)進(jìn)行反復(fù)分批反應(yīng)和連續(xù)反應(yīng)，酶的使用效率提高，成本降低；在大多數(shù)情況下，能夠提高酶的穩(wěn)定性；酶反應(yīng)過程能夠加以嚴(yán)格控制；較游離酶更適合于多酶反應(yīng)；可以增加產(chǎn)物的收率，提高產(chǎn)物的質(zhì)量。。固定化酶的缺點(diǎn)：由
2、于多一步固定化操作，存在酶固定化過程中的活性收率損失；由于固定化需用載體，因而多了載體成本費(fèi)及固定化操作費(fèi)用；固定化酶顆粒的擴(kuò)散阻力會使反應(yīng)速率下降；只能用于可溶性底物和小分子底物，對大分子底物不適宜。必須注意維持酶的催化活性及專一性應(yīng)該有利于生產(chǎn)自動化、連續(xù)化應(yīng)有最小的空間位阻酶與載體必須結(jié)合牢固，從而使固定化酶能回收貯存，利于反復(fù)使用固定化酶應(yīng)有最大的穩(wěn)定性，所選載體不與廢物，產(chǎn)物或反應(yīng)液發(fā)生化學(xué)反應(yīng)固定化酶成本要低，以利于工業(yè)使用二、固定化酶的制備原則酶的固定化：采用各種方法，將酶與水不溶性的載體結(jié)合
3、，制備固定化酶的過程稱為酶的固定化。固定化方法有很多，但對任何酶都適用的方法是沒有的，必須經(jīng)過試驗研究才能確定。酶固定化的方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法和熱處理法。三、固定化方法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稱為物理吸附法，簡稱吸附法。物理吸附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(fù)使用于靠物理吸附作用，結(jié)合力較弱，酶與載體結(jié)合不牢固而容易脫落，
4、2.包埋法將酶或含酶菌體包埋在各種多孔載體中，使酶固定化的方法稱為包埋法。包埋法可分為凝膠包埋法和微膠囊包埋法（半透膜法）將酶或微生物包埋在高分子凝膠細(xì)微網(wǎng)格中的稱為凝膠包埋法；將酶或微生物包埋在高分子半透膜中的稱為微膠囊法。包埋法一般不需要與酶蛋白的氨基酸殘基進(jìn)行結(jié)合反應(yīng)，因此可以應(yīng)用于許多酶、微生物的固定化。1）凝膠包埋法凝膠包埋法是應(yīng)用最廣泛的固定化方法主要用包埋載體：瓊脂凝膠，海藻酸鈣凝膠，角叉菜膠，明膠，聚丙烯酰胺凝膠2）微膠囊法微膠囊固定化酶通常為直徑幾微米到幾百微米的球狀體，比凝膠包埋顆粒要小
5、得多，底物和產(chǎn)物擴(kuò)散阻力較小，但是反應(yīng)條件要求高，制備成本也高。界面沉淀法或稱相分離法利用某些聚合物在水相和有機(jī)相溶解度極低而形成薄膜將酶包埋。界面聚合法利用親水性單體和疏水性單體在界面發(fā)生聚合的原理包埋酶二級乳化法脂質(zhì)體包埋法由表面活性劑和卵磷脂等形成液膜包埋酶3.結(jié)合法選擇適宜的載體，通過共價鍵或離子鍵與酶結(jié)合在一起的固定化方法稱為結(jié)合法。可分為離子鍵結(jié)合法，共價鍵結(jié)合法兩種。1）離子鍵結(jié)合法在適宜的pH和離子強(qiáng)度條件下，酶通過離子鍵結(jié)合于具有離子交換基的水不溶性載體的固定化方法，因而也稱離子交換吸附法
6、。離子結(jié)合法的優(yōu)點(diǎn)是：操作簡單，處理條件溫和，酶的高級結(jié)構(gòu)和活性中心的氨基酸殘基不易被破壞，能得到酶活回收率高的固定化酶。缺點(diǎn)是：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)度高的條件下進(jìn)行反應(yīng)時，酶往往會從載體上脫落。2)共價結(jié)合法共價結(jié)合法是指借助共價鍵將酶的活性非必需側(cè)鏈基團(tuán)和載體的功能基團(tuán)進(jìn)行偶聯(lián)的固定化方法。載體有：天然高分子衍生物，如纖維素、葡聚糖凝膠、瓊脂糖等；人工合成的高聚物，如聚丙烯酰膠、多聚氨基酸、乙烯與順丁烯二酸酐的共聚物、聚苯乙烯、尼龍等酶和載體的偶聯(lián)反應(yīng)有多種，取
7、決于載體上的功能基團(tuán)與酶分子上的非必需側(cè)鏈基團(tuán)。載體上的功能基團(tuán)和酶分子上的非必需側(cè)鏈基團(tuán)間不具有直接反應(yīng)的能力，所以要通過兩類方法來解決：一是將載體有關(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)；另一種是在載體上接上一個雙功能試劑，然后將酶偶聯(lián)上去。重氮反應(yīng)是帶芳香氨基的水不溶性載體的主要反應(yīng)，載體在稀鹽酸和亞硝酸鈉中進(jìn)行反應(yīng)，成為重氮鹽衍生物，然后再在溫和的條件下和酶蛋白分子上相應(yīng)的基團(tuán)如酚羥基、咪唑基直接進(jìn)行偶聯(lián)溴化氰法：對于帶羥基的載體如纖維素、葡聚糖和瓊脂糖等來說，這是最常用的反應(yīng)。芳香烴化反應(yīng)：含羥
8、基的載體也可在堿性條件下和三氯均三嗪等反應(yīng)，在引入活潑的鹵素后能直接與酶的氨基、酚基或巰基等偶聯(lián)。疊氮反應(yīng)：適用于含羥基、羧甲基等的載體，如CM—纖維素、葡聚糖、聚氨基酸、乙烯－順丁烯二酸酐共聚物等。共價結(jié)合法的優(yōu)點(diǎn)：酶與載體結(jié)合牢固，穩(wěn)定性好，一般不會因底物濃度高或存在鹽類等原因而輕易脫落，這有利于連續(xù)使用缺點(diǎn)：該方法反應(yīng)條件苛刻，操作復(fù)雜，而且由于采用了比較激烈的反應(yīng)條件，可能會引起酶蛋白高級結(jié)構(gòu)的變化，破壞
