固定化酶與固定化細胞(已修改)
2025-06-07 05:48 本頁面
【正文】 第四章 固定化酶與固定化細胞 本章內(nèi)容 ? 酶的固定化 (1)為什么要固定化 ? (2)怎樣固定化 ?(固定化方法 ) (3) 固定化酶的特性 ? 細胞的固定化 (1)細胞固定化所用的方法 (2) 固定化細胞的特性 ? 輔酶的固定化 什么是固定化酶？ ? 指固定在一定載體上并在一定 空間范圍 內(nèi)進行催化反應(yīng)的酶。 一 酶的固定化 直接利用微生物酶 —— （ 1）不穩(wěn)定。在高溫、高壓、強酸、強堿下。 （ 2）易失活。即使在最適合的條件下反應(yīng)。 （ 3）回收困難。用適當方法提取目的產(chǎn)物后，殘存酶回 收困難。 （ 4）反應(yīng)速度減慢。不容易和毒副分子和產(chǎn)物分離 . （ 5）經(jīng)濟上不合算。一次性反應(yīng)后不能再次使用。 阻礙了微生物酶的應(yīng)用和發(fā)展。 研制固定化酶和固定化菌體 (一 )為什么要固定化 ? (一 )為什么要固定化 ? ? 在一定程度上可以改善酶的穩(wěn)定性； ? 可以多次反復(fù)使用，有利于采用連續(xù)操作工藝，從而使酶和細胞的使用率提高，降低生產(chǎn)成本； ? 酶和細胞不混入產(chǎn)物，可精簡產(chǎn)物分離工序。 (1)固定化在一定程度上可以改善酶的穩(wěn)定性 ? 固定化增加了酶的耐熱性（熱變性原理） ? 固定化增加了酶對蛋白變性劑（尿素，鹽酸胍）等的抵抗能力 ? 固定化減少了蛋白酶的作用（阻礙了活性部位的接近） (2)固定化使酶和細胞的使用率提高 ? 江南大學(xué)的孫志浩通過卡拉膠包埋的方法，使酶的重復(fù)利用 30個批次后活性沒有明顯減少，大大促進了酶的利用率，加速了工藝工業(yè)化進程． (3)可精簡產(chǎn)物分離工序 底物和產(chǎn)物更容易和酶分離 (二 ) 怎樣固定化 ?(固定化方法 ) 固定化的第五種方法 變性法 ? 在不使用載體的情況下，借助 加熱 、冰凍或β射線等物理手段，也可通過添加檸檬酸、各種絮凝劑、交聯(lián)劑或變性劑處理，使細胞內(nèi)起破壞作用的蛋白酶變性、細胞結(jié)構(gòu)固定和菌體聚集成大顆粒達到固定化的目的。此法制備的細胞一般只用于完成單酶或少數(shù)幾種酶催化反應(yīng)。 (1) 吸附法 ? 物理吸附是通過 氫鍵、疏水鍵和 π電子親和力等物理作用力 將酶固定于不溶性載體的方法。常用的載體有高嶺土、皂土、硅膠、磷酸鈣膠、氧化鋁、微孔玻璃等無機吸附劑 ? 離子交換吸附是在適宜的 pH和離子強度條件下，利用酶的 側(cè)鏈解離基團和離子交換劑的相互作用 而達到固定化的一種方法。最常用的交換劑有 CM－纖維素、 DEAE－纖維素、DEAE－葡聚糖凝膠等。 ? 蛋白質(zhì)濃度：若吸附劑的量固定，隨蛋白質(zhì)濃度增加，吸附量也增加，直至飽和。 ? pH：影響載體和酶的電荷變化 ,從而影響酶吸附。 ? 離子強度：多方面的影響，一般認為鹽阻止吸附。 ? 溫度：蛋白質(zhì)往往是隨溫度上升而減少吸附。 ? 載體：蛋白質(zhì)在固體載體上的吸附速度要比 小分子慢得 同時對于非多孔性載體，則顆粒越小吸附力越 強。多孔性載體，要考慮吸附對象的大小 和總吸附面積的大小。 影響酶蛋白在載體上吸附程度的因素 吸附法特點 ? 優(yōu)點 ：操作簡便，處理條件溫和，酶的高級結(jié)構(gòu)和活性中心不易破壞，有利于制備高活性酶 ? 缺點： 載體與酶的結(jié)合力較弱，在高離子強度下酶易從載體上脫落 吸附法（制備的工藝） ? 水相固定化法 這是最常見的吸附固定化方法，即將酶溶解于緩沖液中，加入載體，振蕩或攪拌一定時間后，抽濾、洗滌、冷凍干燥即可得固定化酶 ? 載體表面涂布法 將酶溶入少量緩沖液中，加入載體，混合均勻，冷凍干燥可得固定化酶。此法相當于直接將酶涂布于載體上，避免了水相固定化中酶的大量流失 ? 溶劑沉淀法 即在低溫下向含有載體的脂肪酶液中加入酶的有機溶劑作沉淀劑 (如丙酮 )使酶析出，沉淀在載體表面。此法所得固定化酶酶活性較高，載體性質(zhì)對固定化無明顯影響，但酶在載體表面分布不均勻 吸附法（制備的工藝） ? 游離固定化法 將具有一定親水性的載體分散于疏水溶劑中，另將酶粉溶入少量緩沖液的酶液加入，振蕩可攪拌
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