酶细胞原生质体的固定化ppt培训课件

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1、第七章酶、细胞、原生质体的固定化主要内容：酶固定化的制备原则酶固定化的方法（载体结合法、包埋法、交联法）及各自的优缺点固定化酶的性质及其影响因素固定化细胞和固定化原生质体固定化酶、固定化细胞、固定化原生质体的优缺点评价固定化酶（细胞）的指标酶的应用的不足之处（1）酶的稳定性较差：在温度、pH值和无机离子等外界因素的影响下，容易变性失活。（2）酶的一次性使用：酶一般都是在水溶液中与底物反应，这样酶在反应系统中，与底物和产物混在一起，反应结束后，即使酶仍有较高的活力，也难于回收利用。（3）产物的分离纯化较困难：酶反应后成为杂质与产物混在一起。固定化的对象：酶；微生物或动植物细胞；各种细

2、胞器。这些固形物可统称为生物催化剂。固定化后的生物催化剂：①具有酶的催化性质；②具有一般化学催化剂能回收反复使用的优点；③在生产工艺上可以实现连续化和自动化。第一节酶固定化是20世纪50年代开始发展起来的一项新技术“水不溶酶（WaterInsolubleEnzyme）”和“固相酶（SolidPhaseEnzyme）”：将水溶性酶与不溶性载体结合起来，成为不溶于水的酶衍生物。在1971年第一届国际酶工程会议上，正式建议采用“固定化酶”(ImmobilizedEnzyme)。固定化酶：指固定在载体上并在一定的空间范围内起催化反应的酶。酶的固定化：采用各种方法，将酶与水不溶性的载体结合，制备

3、固定化酶的过程。一、固定化酶的制备原则1、维持酶的催化活性及专一性酶与载体的结合部位不应当是酶的活性部位，要尽量避免那些可能导致酶蛋白高级结构破坏的条件。固定化时要采取尽量温和的条件，尽可能保护好酶蛋白的活性基团。2、固定化应该有利于生产自动化、连续化用于固定化的载体必须有一定的机械强度，不能因机械搅拌而破碎或脱落。3、固定化酶应有最小的空间位阻，尽可能不妨碍酶与底物的接近，以提高产品的产量。4、酶与载体必须结合牢固，从而使固定化酶能回收贮藏，利于反复使用。5、固定化酶应有最大的稳定性，所选载体不与废物、产物或反应液发生化学反应。6、固定化酶成本要低，以利于工业使用。二、酶的固定化方法

4、1、吸附法2、包埋法3、结合法（1）离子结合法（2）共价结合法4、交联法5、热处理法1、吸附法利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上而使酶固定化的方法。（物理吸附法）载体：无机载体：活性炭、多孔玻璃、硅藻土等；天然高分子载体：淀粉等。优点：①操作简便，条件温和，不引起酶变性失活。酶活性中心不易被破坏和酶高级结构变化少；②可供选择的载体类型多，载体价廉易得；③吸附过程可能同时达到纯化和固定化目的，使用失活后可以重新活化和再生，可反复使用。吸附法缺点：①靠物理吸附作用，结合力较弱，酶与载体结合不牢固而容易脱落。②最适酶量的选择单凭经验，pH、温度和离子强度的选择对某一种酶和某一种载

5、体都是个别决定。例：固定化葡萄糖淀粉酶的制备：将10mL2%（W/V）的葡萄糖淀粉酶溶液，在pH4.8，30℃条件下以活性炭为吸附剂，搅拌15min后过滤除去滤液，即得酶-吸附剂结合物。2、包埋法将酶包埋在高聚物凝胶网格中或高分子半透膜内的固定方法；分为凝胶包埋（网格型）和半透膜包埋（微囊型）（1）凝胶包埋法将酶或含酶菌体包埋在各种凝胶内部的微孔中，制成一定形状的固定化酶或固定化菌体。载体材料：合成凝胶：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和光交联树脂等合成高分子化合物，采用单体或预聚物在酶或微生物存在下聚合的方法。天然凝胶：淀粉、明胶、海藻酸钙、角叉菜胶、琼脂等天然高分子化合物，在酶或微生物存在下凝

6、胶化。聚丙烯酰胺凝胶包埋是最常用的包埋法。缺点：不适于底物或产物分子很大的酶类固定化，只适用于凝胶孔径<酶分子直径，否则酶会泄漏。（2）半透膜包埋法将酶包埋在由各种高分子聚合物制成的小球内通常直径为几微米到几百微米的球状体，颗粒比网格型要小得多，比较有利于底物和产物扩散，但是反应条件要求高，制备成本也高。适用于底物和产物都是小分子物质的酶固定化。如：脲酶、天冬酰胺酶、尿酸酶、过氧化氢酶。半透膜有：聚酰胺膜、火棉胶膜等。微胶囊：半透膜包埋法制成的固定化酶小球，只有几微米～几百微米。即用各种类型的膜将酶封装起来，这类膜使低分子S和P通过膜，而酶和其他高分子不能通过。如：胶囊和脂质体，可将酶

7、封装其中，适用于医学治疗。制备方法：将酶液分散在与水互不相溶的有机溶剂中，再在酶液表面形成半透膜，将酶包埋在微胶囊中。利用亲水性单体和疏水性单体在界面发生聚合的原理包埋酶。例如：将含10％血红蛋白的酶溶液与1,6-己二胺的水溶液混合，立即在含1％span-85（司盘）的氯仿-环乙烷中分散乳化，加入溶于有机相的癸二酰氯后，便在油-水界面上发生聚合反应，形成半透膜，将酶包埋在小球内。再加进吐温-20破坏（发生聚合反应）乳化，离心分离得微胶囊。3、结