《固定化酶》PPT课件(I)

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1、第九章固定化酶固定化酶是酶工程研究中的一个重要领域9.1什么是固定化酶固定化酶被确定下来是在1971年第一届国际酶工程会议上提出并确定。固定化酶是设计一种方法，使酶被束缚在特殊的载体上，使它与整体流动相分隔开，但还是能进行底物与效应物等分子交换，底物释放。可看成一般化学反应中的固体催化剂,但又赋予酶的催化特性。第九章固定化酶9.2固定化酶的优点溶液性酶的缺点：1.酶是蛋白质，稳定性差（热、酸碱、有机溶剂对其有影响），2.不能回收,无法自动化、连续化生产，3.专一性高。固定化酶优点：1.可以提高稳定性2.能回收，自动化，连续化3.专一性减弱4.提高

2、抗有机溶剂的能力第九章固定化酶一种容易回收，反复使用，成为可连续化、自动化的水不溶性酶，就称固定化酶(或：水不溶酶)。固定化酶现在的发展是，固定的对象不一定全是酶，可以是细胞或细胞器、菌体。统称为固定化催化剂。第九章固定化酶9.3固定化方法：固定化方法吸附法共价偶联法交联法包埋法物理离子交固定化偶联吸附法换吸附载体反应格型包埋微囊包埋现有多孔物质包络法，超过滤法等。实际上用包埋法最多第九章固定化酶各种固定化方法的优、缺点比较吸附法固定化方法物理吸附法离子吸附法包埋法共价键结合法交联法制备难易易易较难难较难结合程度弱中等强强强活力回收高,酶易流失高

3、高低中等再生可能可能不能不能不能费用低低低高中等底物专一性不变不变不变可变可变第九章固定化酶吸附法物理吸附(氢键、疏水键等作用力将酶固定于不溶性载体上)无机吸附剂（高岭土、皂土、硅酸、氧化铝等)吸附量小、有些酶发生吸附变性有机吸附剂（纤维素、胶原等）吸附量略大(～50mg/g载体),不产生变性失活，比较受重视。有些微生物分泌胶水一样的粘多糖，使微生物与固体物质固定化。第九章固定化酶第九章固定化酶离子交换法：在合适条件下（pH、离子强度），酶的侧链与载体发生离子交换的作用而达到的固定化，CM-纤维素、DEAE-纤维素，吸附量50~150mg/g优点

4、：操作方便，条件温和，可再生缺点：吸附弱，不适宜的pH，高盐浓度，高底物浓度，高温等都能把吸附的酶解吸下来。第九章固定化酶现在经过改进和改善的方法：1.选择最佳条件操作（如温度、pH），2.选吸附量大的载体，控制酶和载体量，3.采用高酶量吸附；4.开发新载体，5.对酶进行修饰后再进行交换吸附。第九章固定化酶如DEAE-纤维素吸附α-淀粉酶，蔗糖酶，DEAE-纤维素不一定氨基酸酰化酶如开发出：N-烃基琼脂糖衍生物吸附黄嘌呤氧化酶，脲酶等酸性pH的酶专一吸附糖蛋白，而且非常牢固。借助静电力和疏水键吸附。第九章固定化酶制备亲和吸附剂，如ConA-葡聚糖

5、用来吸附蛇毒核酸酶如：对酶进行修饰后再与载体结合，胰蛋白酶+丙烯酸与顺丁烯二酸酐的水溶性共聚体共价偶联，再加DEAE-纤维素结合。结果：结合力增大(吸附大)，相当稳定，使用寿命长，有时可连续使用3个星期。第九章固定化酶多孔物质包络法：利用棉布、尼龙布、金属丝网、海绵、塑料等固定化放线菌、真菌组成盘状生物反应器，进行连续生产有机酸、糖化酶、四环素。这些材料足够大而空隙又不大，能使细胞进入空隙，常为细胞直径的数倍大。超过滤法：利用超过滤膜将细胞固定化。底物和产物可自由进出超过滤膜，而膜内细胞却出不来。如膜反应器和生物传感器。但需防细胞生长使用浓度过高

6、而使膜破裂。第九章固定化酶第九章固定化酶吸附方法：1.静态吸附（自然吸附、解吸、再吸附）效率低，时间长且不完全。2.电沉积（在载体附近加电极，酶移向载体表面）。需酶在电场中不破坏，保持原来酶性能。。3.动力法固定化（酶与载体混合后搅拌等）注意速度，不破坏酶和载体。4.反应器固定化（载体装入反应器后循环加入酶液）。但吸附少，不适合的条件（pH、盐等）容易解吸。要注意条件，开发更有效的新的吸附剂。共价偶联：通过载体的功能基团与酶侧链基团上非必需基团共价结合，制备成的固体酶的方法。优点：应用最广，固定化结合牢、稳定而酶不丢失，可以连续使用。第九章固定化

7、酶1．载体要求：亲水载体优于疏水载体（酶蛋白结合量，固定化后酶活性，稳定性方面），而亲水基存在可减少疏水基的有害影响。载体特点：1.结构松2.表面积大3.机械强度大4.带有在温和条件下可与酶侧链基团共价偶联的功能基团5.没有或很少有非专一性吸附第九章固定化酶一般与亲和层析所需载体要求、标准一致如:天然纤维素或衍生物葡聚糖凝胶亲和性好,机械性能差琼脂糖合成的：聚丙烯酰胺多聚氨基酸机械性能好但有疏水结构聚苯乙烯，尼龙第九章固定化酶2．偶联方法：偶联成功与否取决于：载体：功能基团，芳香氨基，羧基，羧甲基等酶分子:侧链非必需基团（游离α--氨基，lys—

8、ζ—NH2,Arg-胍基，-COOH,Asp—γ--羧基Glu--羧基，酚羧基，巯基，咪唑基)但是，载体、酶分子上的基团是不能直接反应，