理學(xué)酶工程ppt課件(已修改)
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【正文】 2022/3/13 1 第二章 酶工程 2022/3/13 2 ? 酶工程是現(xiàn)代酶學(xué)理論與化工技術(shù)的交叉技術(shù)，是在一定的生物反應(yīng)器中，將相應(yīng)的原料轉(zhuǎn)化成所需的產(chǎn)品。它的應(yīng)用主要集中于食品工業(yè)、輕工業(yè)、醫(yī)藥工業(yè)和環(huán)保等領(lǐng)域。 2022/3/13 3 酶工程的內(nèi)容 （ 1）對天然酶的開發(fā)和生產(chǎn)（包括微生物酶的發(fā)酵和提取以及從動(dòng)植物中提取酶的技術(shù)）、包括酶的分離純化及鑒定技術(shù)； （ 2）酶分子的修飾技術(shù)，人工設(shè)計(jì)及與其他生物技術(shù)領(lǐng)域的交叉和滲透。 （ 3）酶的固定化技術(shù)（酶和細(xì)胞固定化）； （ 4）酶反應(yīng)器的研制和應(yīng)用； 其中固定化酶技術(shù)是酶工程的核心。實(shí)際上有了酶的固定化技術(shù)，酶在工業(yè)生產(chǎn)中的利用價(jià)值才真正得以體現(xiàn)。 應(yīng)用 2022/3/13 6 一、酶制劑的生產(chǎn) 2022/3/13 7 （ 一 ） 酶的提取與分離純化 目的：把酶從生物體中提取出來 ， 使之與雜質(zhì)分開而達(dá)到與使用目的相適應(yīng)的純度；防酶變性失活 。 （ 1）對酶源的要求 1）酶含量豐富 2）提取、純化方便 （ 2）微生物作為酶的優(yōu)勢 1）易得到所需的酶類 2）易獲得高產(chǎn)菌株 3）生產(chǎn)成本低 4）微生物生長周期短 5）提高微生物產(chǎn)酶能力的途徑較多 2022/3/13 8 （ 3）對酶生產(chǎn)菌的要求 1）不是致病菌，也不產(chǎn)毒素 2）不易變異退化，不易感染噬菌體 3）產(chǎn)酶量高，而且最好產(chǎn)生胞外酶 4）原料廉價(jià)，周期短，易培養(yǎng) 2022/3/13 9 (酶的提?。? 胞外酶：直接從發(fā)酵液中提??； ?胞內(nèi)酶：需破碎細(xì)胞。 ?破碎細(xì)胞的方法： ?①動(dòng)植物細(xì)胞常用高速組織搗碎機(jī)和組織勻漿器破碎； ?②微生物細(xì)胞的破碎則有機(jī)械破碎法、酶法、化學(xué)試劑法和物理破碎法等多種。 JY92II D超聲波 細(xì)胞粉碎機(jī) 細(xì)胞破碎珠 高壓細(xì)胞破碎機(jī) DY89I型 電動(dòng)玻璃勻漿機(jī) 2022/3/13 10 離子交換濃縮 超濾 凝膠干燥 → 濃縮 → 分離 → 純化 → 酶的結(jié)晶 粗提酶液 → 脫鹽 凝膠過濾 透析 離子交換層 析 凝膠色譜層 析等 親和層析 等電聚集等 一種新型的微生物酶純化手段 —— 制備型聚丙烯酰胺凝膠電泳 (未被廣泛應(yīng)用于酶的制備 ) 酶的生產(chǎn)及分離純化 2022/3/13 11 性質(zhì) 方法 ?分子大小 透析、超濾、差速離心、凝膠過濾 ?溶解度 等電點(diǎn)沉淀、鹽析、有機(jī)溶劑沉淀 ?電荷 電泳、離子交換層析 ?吸附性質(zhì) 吸附層析 ?對配體分子 的生物親和力 親和層析 酶分離純化常用方法 2022/3/13 14 （ 1）酶分離的沉淀技術(shù) 1）鹽析 ——— 溶解度的差異 ? 向蛋白質(zhì)溶液中加入大量的中性鹽[（ NH4)2SO4， Na2SO4， NaCl]，當(dāng)溶液的離子強(qiáng)度增加到一定數(shù)值時(shí)，蛋白質(zhì)溶解度開始下降。當(dāng)離子強(qiáng)度增加到足夠高時(shí)，例如飽和或半飽和的程度，很多蛋白質(zhì)可以從水溶液中沉淀出來，這種現(xiàn)象稱為 鹽析 （ salting out）。 ? 鹽析沉淀一般不引起蛋白質(zhì)變性。當(dāng)除去鹽后，復(fù)可溶解。 2022/3/13 15 ? 等電點(diǎn)沉淀的蛋白質(zhì)溶液中 加入 NaCl后沉淀溶解 — 鹽溶 ? 原因？ 鹽溶 — 鹽析 分子在等電點(diǎn)時(shí)，相互吸引，聚合沉淀， 加入少量鹽離子 后破壞了這種吸引力，使分子分散，溶于水中 (此時(shí)稱為 鹽溶） 鹽溶 2022/3/13 16 鹽析 ? 向蛋白質(zhì)溶液中加入大量硫酸銨后蛋白質(zhì)會(huì)沉淀析出 ? 原因？ 蛋白質(zhì)脫去水化層而聚集沉淀 鹽析（ （ NH4） 2SO4） 當(dāng)鹽濃度不斷上升時(shí)，蛋白質(zhì)和酶的溶解度又以不同程度下降并先后析出，稱為蛋白質(zhì)的 鹽析 。 2022/3/13 17 ? 不同的蛋白質(zhì)分子，由于其分子表面的極性基團(tuán)的種類、數(shù)目以及排布的不同，其水化層厚度不同，故鹽析所需要的鹽濃度也不一樣，因此調(diào)節(jié)蛋白質(zhì)中鹽的濃度，可以使不同的蛋白質(zhì)分別沉淀。如： 血清 球蛋白 清蛋白 (NH4)2SO4 50%飽和度 飽和 析出 析出 分段鹽析 分子量越大，沉淀所需鹽的量越少； 2022/3/13 18 ? 2） PEG沉淀法 ——— 溶解度的差異 ? 空間排阻學(xué)說： PEG分子在溶液中形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，與溶液中的蛋白質(zhì)分子發(fā)生空間排擠作用，從而使蛋白質(zhì)分子凝聚而沉淀下來。
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