《酶和细胞固定化》PPT课件

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1、Chapter5ImmobilizedEnzymeandCell固定化酶和细胞制作：郑穗平酶应用过程中的一些不足l酶的稳定性较差：除了某些耐高温的酶，如α-淀粉酶、Taq酶等；和胃蛋白酶等可以耐受较低的pH条件以外，大多数的酶在高温、强酸、强碱和重金属离子等外界因素影响下，都容易变性失活。l酶的一次性使用：酶一般都是在溶液中与底物反应，这样酶在反应系统中，与底物和产物混在一起，反应结束后，即使酶仍有很高的活力，也难于回收利用。这种一次性使用酶的方式，不仅使生产成本提高，而且难于连续化生产。l产物的分离纯化较困难

2、：酶反应后成为杂质与产物混在一起，无疑给产物的进一步的分离纯化带来一定的困难。固定化技术Contentsofchapter5Go1、什么是固定化技术和固定化酶Go2、固定化酶的研究历史Go3、酶的固定化技术Go4、固定化酶的特点Go5、固定化酶的应用6、细胞、原生质体的固定化，自学5.1什么是固定化酶？水溶性酶水不溶性载体固定化技术水不溶性酶（固定化酶）酶的固定化技术和固定化酶酶可溶固定化间歇吸附包埋交联化学偶联间歇连续固定化酶：经提取和分离纯化后的酶固定化菌体(死细胞)：含酶菌体或菌体碎片固定化细胞：在一定的

3、空间范围内进行生命活动的细胞l优点：1.不溶于水，易于与产物分离；2.可反复使用；3.可连续化生产；4.稳定性好。l缺点：固定化过程中往往会引起酶的失活本章目录5.2固定化酶的研究历史l固定化酶的研究从50年代开始，1953年德国的Grubhofer和Schleith采用聚氨基苯乙烯树脂为载体与羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核酸酶等结合，制成固定化酶。l60年代后期，固定化技术迅速发展起来。1969年，日本的千烟一郎首次在工业上生产应用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸连续生产L-氨基酸，实现了酶应用史上的一大变革

4、。l在1971年召开的第一次国际酶工程学术会议上，确定固定化酶的统一英文名称为Immobilizedenzyme。l随着固定化技术的发展，出现固定化菌体。1973年，日本首次在工业上应用固定化大肠杆菌菌体中的天门冬氨酸酶，由反丁烯二酸连续生产L-天门冬氨酸。l在固定化酶和固定化菌体的基础上，70年代后期出现了固定化细胞技术。1976年，法国首次用固定化酵母细胞生产啤酒和酒精，1978年日本用固定化枯草杆菌生产淀粉酶，开始了用固定化细胞生产酶的先例。l1982年，日本首次研究用固定化原生质体生产谷氨酸，取得进展。

5、固定化原生质体由于解除了细胞壁的障碍，更有利于胞内物质的分泌，这为胞内酶生产技术路线的变革提供了新的方向。本章目录5.3酶固定化技术固定化酶操作的注意事项l活性中心：保护酶的催化作用，并使酶的活性中心的氨基酸基团固有的高级结构不受到损害，在制备固定化酶时，需要在非常严密的条件下进行。l功能基团：如游离的氨基、羧基、半胱氨酸的巯基、组氨酸的咪唑基、酪氨酸的酚基、丝氨酸和苏氨酸的羟基等，当这些功能基团位于酶的活性中心时，要求不参与酶的固定化结合l酶的高级结构：要避免用高温、强酸、强碱等处理，而且有机溶剂、高浓度的盐

6、也会使酶变性、失活，因此，操作应尽量在非常温和的条件下进行。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。常用的固体吸附剂有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅胶、羟基磷灰石等。操作简便，条件温和，不会引起酶变性失活，载体廉价易得，而且可反复使用。由于靠物理吸附作用，结合力较弱，酶与载体结合不牢固而容易脱落，所以使用受到一定的限制。2、包埋法将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中，使酶固定化的方法。包埋法使用的多孔载体主要有：琼脂、琼脂糖、海藻酸钠、角叉菜胶、明胶、聚丙烯酰

7、胺、光交联树脂、聚酰胺、火棉胶等。根据载体材料和方法的不同，可分为：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含酶菌体。大多数为球状或片状，也可按需要制成其他形状。常用的凝胶有琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、明胶等天然凝胶以及聚丙烯酰胺凝胶、光交联树脂等合成凝胶。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，制成固定化酶。常用于制备固定化酶的半透膜有聚酰胺膜、火棉胶膜等首先被采用包埋法的是：•固定化胰蛋白酶•木瓜蛋白酶•－淀粉酶Enzyme+N,N-甲叉双

8、丙烯酰胺，丙烯酰胺，引发剂海藻酸钙包埋法装置将水溶性的海藻酸钠配成水溶液，并把酶或细胞分散在其中，然后将其滴入凝固浴中（常用CaCl2溶液），使海藻酸钠中的Na+，部分被Ca2+所取代而形成由多价离子交联的离子网络凝胶。颗粒大小可实时监控脂质体包裹3、结合法选择适宜的载体，使之通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定化方法。根据酶与载体结合的化学键不同，可分为：离子键结合法：通过离子键使