酶与细胞的固定化不考ppt课件.ppt

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1、第五章酶与细胞的固定化游离酶使用中的局限性:1.提取纯化繁琐,价格昂贵2.难以重复使用3.稳定性差克服游离酶缺点的方法:1.人工合成酶使用有机合成以及聚合物化学中的最新技术来合成具有像酶那样活性的催化剂。2.酶的改性、修饰凡限制在一定的空间范围内并能连续反复地使用的酶都称为固定化酶。通过适当方法制成的不溶于水的酶都能满足这一定义。固定化酶的优点：可连续重复使用稳定性高第一节酶与细胞的固定化方法一.固定化酶与细胞定义：固定化酶或细胞是被限制或固定在某一局部的空间或特定的固体载体上并能发挥作用的一类酶或细胞。(1)

2、氨基酸生产，利用固定化细胞生产L-天冬氨酸、L-谷氨酸、L-异亮氨酸、L-赖氨酸、L-色氨酸、L-精氨酸。(2)抗生素生产，用固定化细胞生产杆菌素、四环素、头孢菌素等。(3)利用固定化细胞生产单克隆抗体、生长因子等、活性蛋白质药物、还可生产维生素B、维生素C中间体、山梨糖、氢化可的松等维生素和甾体激素系物质。应用：二固定化方法酶的催化活性主要依赖于它的特殊的高级结构——活性中心。因此在制备固定化酶时必须严格操作条件，尽可能避免酶的高级结构受到损害。酶的固定化方法：吸附法、包埋法、交联法、化学共价法以及酶的逆胶束

3、包囊法。吸附法原理：将酶液或细胞悬浮液吸附结合到吸附剂表面。蛋白质与载体之间的结合力相当弱。而且在很多情况下、酶的非特异性吸附常常会引起部分或全部失活，高浓度的盐溶液或底物溶液又将加速蛋白质的脱附。因此，当要求的固定绝对牢固时，采用吸附法是很不可靠的。可分为物理吸附法和离子交换吸附法。酶的吸附剂各种矿物质和其他无机载体（如：高岭土、皂土、氧化铝、氧化铁,氧化钛、磷酸钙凝胶）纤维素粉例如．高岭土能吸附胰凝乳蛋白酶，皂土能吸附过氧化氢酶和а-淀粉酶，磷酸钙凝胶能吸附亮氨酸氨肽酶、淀粉酶，多孔玻璃能吸附胰蛋白酶，核糖

4、核酸酶，能吸附葡萄糖氧化酶，覆盖有卵磷脂或脑磷脂的二氧化硅能吸附酸性磷酸酯酶、磷酸葡萄糖变位酶等。纤维素粉也可以作为吸附剂，酶蛋白主要吸附在纤维素微晶结构发生部分断裂的表面处。糖苷水解酶在纤维素上有较强的吸附，这可能是由于纤维素的多糖结构与这些水解酶的底物(糖类物质)结构有些相似的缘故。目前最常用的吸附剂是离子交换剂。如，羧甲基纤维素、DEAE—纤维素，DEAE葡聚糖以及合成的阴离子和阳离子交换剂。多糖类离子交换剂的蛋白质结合量很高，达到50—150mg酶蛋白/g载体。离子交换剂对酶的吸附主要靠静电吸引力。缺点

5、是当离子强度增加或介质的pH、温度变化时,这种结合发生分解。考虑到生物体内酶的天然环境主要是由蛋白质组成，因此，人们尝试用蛋白质做载体固定所需的酶。最常用的蛋白质载体是胶原蛋白。一般胶原蛋白载体预先制成膜状(胶原膜)，胶原膜溶胀、然后浸入酶溶液，酶渗入膜内并被吸附，制成酶膜。也可以通过含有酶的胶原分散液进行电沉积制得。由这些方法制得的两膜每克胶原可含有5—50mg酶。具体方法2.包埋法原理：将酶包裹于凝胶格子或聚合物半透膜微胶囊中的方法称为包埋法。酶被包埋后不再扩散到周围介质中去而底物和产物却能自由扩散。优点:

6、具有普适性,酶在包埋过程中其分子本身并不直接参加反应，除了包埋过程中的化学反应可能对酶有不利影响或者作为包埋材料的聚合物会引起酶的变性外，基本上大多数酶都能用包埋法固定。条件较温和、酶活力回收较高。缺点:包埋法对底物分子和产物分于的大小有所限制。当底物和产物的相对分子质量小时，则扩散阻力小。常用的格子型包埋法载体有：海藻酸盐、K—角叉菜、琼脂、三醋酸纤维素和聚丙烯酰胺凝胶等。海藻酸盐包埋酶或细胞的一般操作方法先将海藻酸盐溶于水中，使其具有一定黏度，然后加入一定量的细胞菌体达到0.3克湿菌体／毫升左右，并且充分搅

7、拌，使之分散均匀，通过注射器或毛细管将此菌体悬浮液注入含有Ca2+、Zn2+、Al3+等多价离子的溶液中，由于离子转移的胶凝作用．海藻酸盐液滴便形成珠状的固定化细胞颗粒。待颗粒经过一定时间的硬化后洗净，即可用于催化反应。缺点:其一,在高浓度的电介质(K+、Na+)等溶液中，固定化颗粒会变得不稳定；其二,Ca+等多价离子在磷酸缓冲液中会沉淀，固定化颗粒的机械强度将降低，最后重新溶解。因此，用海藻酸盐包埋的固定化酶或细胞不能用于磷酸缓冲溶液中。优点：海藻酸盐价格便宜、来源丰富又无毒性，且操作简便、条件温和，目前仍是

8、应用较广的包埋载体之一。（2）K-角叉菜糖包埋法K-角叉菜是一种含有许多硫酸根基团的多糖化合物.在K+离子存在下，它能立即生成凝胶.缺点：对高浓度的Na+离子敏感固定化温度高,需要在37℃~55℃。（3）聚丙烯酰胺凝胶方法：在含酶(或细胞)的水溶液中，加入一定比例的单体丙烯酰胺和交联剂N，N’甲撑双丙烯酰胺。然后在催化剂(二甲氨基丙腈)和引发剂(过硫酸钾)的作用下低温(冰浴)聚合。产生