【正文】 催化劑要好，而聚合物鍵合的高分子冠醚催化劑的活性最高，這得益于陽離子被絡(luò)合后，增強了陰離子的親核反應(yīng)能力。Date? 四．其它的高分子催化劑? 1．高分子路易士酸和過酸催化劑? 特點： 穩(wěn)定性好，不易水解；降低生成較高分子化合物的競爭性副反應(yīng)? 例： 高分子三氯化鋁，催化成醚、酯、醛的合成反應(yīng)? 高分子過酸，通過在含強酸性陽離子交換樹脂中引入路易士酸，如三氯化鋁與磺酸基離子交換樹脂的反應(yīng)產(chǎn)物；全氟化的磺酸基樹脂與三氯化鋁反應(yīng)制備的過酸，可以使中性石蠟油質(zhì)子化Date?2．聚合物脫氫和脫羰基催化劑?脫氫：含組胺酸的嘧啶基結(jié)構(gòu)（多種脫氫酶的活性點）的高分子化合物用于催化酯和酰胺的氫化反應(yīng)，?脫羰基：高分子表面活性劑如季胺化的聚乙胺、聚合型冠醚、聚乙二醇、聚乙烯基吡咯酮等?3．聚合物型 pH指示劑和聚合型引發(fā)劑?將偶氮類結(jié)構(gòu)連接到高分子上，當遇難酸或堿時發(fā)生顏色的改變，由此可制備聚合物型 pH指示劑，其穩(wěn)定性好，壽命長，不怕微生物攻擊和不污染被測溶液?可通過將過氧、或偶氮等具有引發(fā)聚合反應(yīng)功能的分子結(jié)構(gòu)高分子化，可得到聚合物型引發(fā)劑，可用于催化聚合物的接枝反應(yīng)；如過渡金屬鹵化物高分子化可引發(fā)含端雙鍵的單體的聚合生成接枝或嵌段聚合物 Date? 第五節(jié) 酶的固化及其應(yīng)用? 酶是由各種氨基酸按不同次序連接而成的高分子化合物，其催化效率高，選擇性好，大多數(shù)情況下是專一催化。但其穩(wěn)定性不好，易變性失活，大多數(shù)為水溶性，催化反應(yīng)后所得產(chǎn)物不易分離純化。? 固化酶技術(shù)：解決上述問題，同時可以使酶促反應(yīng)可以實現(xiàn)連續(xù)化，自動化，為制造 “生物反應(yīng)器 ”打下基礎(chǔ)。Date? 一．固化酶的制備方法? 對固化過程的要求：? 1）固化后酶催化劑不應(yīng)溶于水或化學(xué)反應(yīng)中使用的其它反應(yīng)介質(zhì)，以保證酶催化劑的分離和回收的簡單性? 2）固化過程應(yīng)不影響或少影響酶的活性? 3）固化方法的選擇應(yīng)考慮到酶自身的特點和結(jié)構(gòu)，不要引入多余化學(xué)結(jié)構(gòu)而影響酶的性質(zhì)，盡可能利用酶結(jié)構(gòu)中各種非催化活性官能團進行固化反應(yīng)? 4）作為酶固化的載體應(yīng)有一定的機械強度和化學(xué) 穩(wěn)定性，以適應(yīng)反應(yīng)工盡可能求和有一定的使用壽命，保證不對或少對酶促反應(yīng)產(chǎn)生不利影響Date? 在 溫和 的條件下進行固化? 方法：? 化學(xué)方法： 通過化學(xué)反應(yīng)生成化學(xué)鍵將酶連接到一定載體上，或采用交聯(lián)劑通過與酶表面的基團將酶交聯(lián)起來，構(gòu)成分子量更大的蛋白質(zhì)使其溶解性降低，成為不溶性的固化酶。? 物理方法 ：包埋法、微膠囊法，將酶包起來，使其不能在溶劑中自由擴散，但是被催化的小分子反應(yīng)物和產(chǎn)物應(yīng)當可以自由通過，使之與酶催化劑接觸。Date? 1．化學(xué)鍵合法固化酶? 載體：可為人工合成的，也可為天然的有機高分子，甚至無機高分子。? 對載體的要求：不溶于反應(yīng)溶劑，并且分子結(jié)構(gòu)中具有一定的親水性基團，以保證在水中反應(yīng)時的潤濕性，高分子結(jié)構(gòu)不影響酶的活性，結(jié)構(gòu)中帶有活性較強的基團如重氮鹽、酰氯、醛、活性酯等? 反應(yīng)條件溫和，不能使用強酸、強堿和某些有機溶劑Date? 例：含 苯乙烯結(jié)構(gòu)的高聚物 作為酶固化載體，這種方法得到的固化酶穩(wěn)定性好。Date?含縮醛結(jié)構(gòu)的高聚物 作為酶固化載體，可以與蛋白質(zhì)中廣泛存在的氨基發(fā)生縮合反應(yīng)，在載體與酶間生成碳氮雙鍵，從而固化大多數(shù)的酶?；蛟诰酆衔镏幸雰?nèi)酸酐基團，利用內(nèi)酰胺化反應(yīng)與酶中按基相連也可制備酶固化載體。內(nèi)酸酐基團與酶蛋白質(zhì)中的氨基反應(yīng)，易形成穩(wěn)定的內(nèi)酰胺鍵實現(xiàn)酶固化。Date? 聚酰胺或多肽 經(jīng)活化處理后也可作為載體，如尼龍經(jīng)酸處理后表面出現(xiàn)羧基，可以與酶中的氨基結(jié)合。? 無機載體： 如多孔性玻璃或硅膠? 方法一：氨丙基三乙氧基硅丙胺與硅膠表面的羥基反應(yīng)，從而在硅膠上引入活性較強的氨基，氨基在縮合劑二環(huán)己基碳二亞胺（ DCC）催化下與酶中的羧基反應(yīng)形成酰胺鍵。Date? 或在氨基的基礎(chǔ)上再引入芳香族胺基，經(jīng)重氮化后通過偶聯(lián)反應(yīng)固定酶：Date? 離子交換樹脂 作為固化酶的載體，陽離子交換樹脂可與酶中的氨基結(jié)合，陰離子交換樹脂與酶中的羧基結(jié)合實現(xiàn)固化，這種方法操作簡單，反應(yīng)條件溫和，對酶活性影響不大，但離子交換樹脂與酶的結(jié)合力較弱，且易受反應(yīng)介質(zhì)中酸堿度的影響，因此形成的固化酶的穩(wěn)定性差。Date? 2．化學(xué)交聯(lián)酶固化法? 利用帶雙端基官能團的化學(xué)交聯(lián)劑，通過與酶中固有的活性基團進行化學(xué)反應(yīng)，生成共價鍵使單個酶形成交聯(lián)結(jié)構(gòu)，從而將酶固化。? 從理論上講任何具有能與酶中活性基團反應(yīng)，實現(xiàn)交聯(lián)的雙功能基團低分子化合物都可以作為交聯(lián)劑，但實際操作上由于保持酶活性對反應(yīng)條件的限制，可采用的交聯(lián)劑并不多。 常用的可用于酶交聯(lián)固化的交聯(lián)劑：Date? 3．酶的物理固化法? 使用具有對反應(yīng)物和產(chǎn)物有選擇性能的材料將酶固定，使參與反應(yīng)的小分子透過，而屬于大分子的酶得到固定。? 1）包埋法? 將酶溶解在含有合成載體的單體溶液中，進行載體的聚合反應(yīng)從而使溶液中的酶被包埋在反應(yīng)形成的聚合物網(wǎng)絡(luò)中，不能自由擴散，達到酶固化的目的。? 此方法要求聚合物在溶脹條件下允許反應(yīng)物和生成物小分子通過。Date? 如 PF凝膠 ，是由苯酚類（如對苯二酚）和甲醛經(jīng)縮聚而成，其價格便宜，易于制備，多孔，無毒，不溶于水，有極強的親水性，不溶于有機溶劑，有較好的機械強度。作為載體可以快速、簡單、有效地對多種酶和蛋白質(zhì)加以固定。當與淀粉酶等結(jié)合時，可用于淀粉等多糖的酶解反應(yīng)。這類固定化酶應(yīng)用于酶解淀粉時，具有高的轉(zhuǎn)化率和高的穩(wěn)定性，當加入一定時的間苯二酚參加縮聚反應(yīng)后，還可以得到改性的 PF凝膠，其作為酶的固定化載體時性能又有提高。Date? 2）微膠囊法? 用有半能透性能的聚合物膜將酶包在中間，構(gòu)成酶藏在微膠囊中的固化酶。在酶催化反應(yīng)中反應(yīng)物小分子可以通過半透膜與酶接觸進行酶促反應(yīng)，生成物可以通過半透膜，酶則由于體積較大被留在膜內(nèi)? 物理固化法：制備過程中酶沒有參與化學(xué)反應(yīng)，因而其整體結(jié)構(gòu)保持不變，催化活性保持不變，但由于包埋物或半透膜有一定的立體阻礙作用，對所進行酶促反應(yīng)動力學(xué)過程不利，因此對很多反應(yīng)不適應(yīng)。Date? 二．固化酶的特點和應(yīng)用? 酶固化中的問題：? 酶經(jīng)過固化后能否保持高活性和高選擇性? 酶的固化能否使其擴大使用范圍，簡化操作，降低成本。? 固定化酶的活性取決于酶本身原有的活性和固化時采用的方式方法，以及所用載體的化學(xué)結(jié)構(gòu)和物理形態(tài)。多數(shù)酶固化后活性都有所降低，這是由于酶固化過程中，活性酶中一部分氨基酸的氨基或羧基參與固化而使酶的結(jié)構(gòu)在一定程度上受到破壞，因此固化過程中酶蛋白的高次結(jié)構(gòu)也有所變化。? 酶固化后對選擇性也有一定程度的影響。Date? 1．光學(xué)純氨基酸的合成? 光學(xué)異構(gòu)體的合成是有機合成的難點問題，關(guān)鍵在于缺乏專一性的催化劑，由此可利用酶的專一性。? 如合成 L蛋氨酸，采用常規(guī)方法僅能得到外消旋體產(chǎn)物，而采用從 Aspergillusaryzae菌中提取的酰化氨基酸水解酶（ amino Acylase）作催化劑，將此酶用物理吸附的方法固化在 N， N二乙基胺乙基葡聚糖（DEAESephadex）樹脂上，再將這種固化有酶催化劑的樹脂裝入反應(yīng)柱中使 N乙?；?D， L蛋氨酸外消旋體通過反應(yīng)柱進行脫乙?；显谥某隹谔帉⒌玫焦鈱W(xué)純的 L蛋氨酸，而且該反應(yīng)柱可連續(xù)使用。Date? 2． 6氨基青霉素酸的合成? 將青霉素酰胺酶（ penicilline amidase）接枝到經(jīng)過活化處理的 N， N二乙基胺乙基纖維素上，以此為固相催化劑分解原料芐基青霉素，產(chǎn)物即為 6氨基青霉素。反應(yīng)條件下，分子張力很大的四元和五元環(huán)未受影響，經(jīng)固化后酶的穩(wěn)定性增加，此固化酶裝填的反應(yīng)柱連續(xù)使用 11周未見活性降低，比傳統(tǒng)的微生物法生產(chǎn)的產(chǎn)品的純度高，質(zhì)量好。Date? 3．固化酶在分析化學(xué)和化學(xué)敏感器制作方面的應(yīng)用? 酶電極： 將活性酶用特殊方法固化到電極表面構(gòu)成酶電極，可以測定極微量的特定物質(zhì)，靈敏度高，選擇性好，而且尺寸極小，可以測定細胞液的組成。因此在生物學(xué)研究和臨床醫(yī)學(xué)研究上意義重大。? 酶電極可采用包埋法，如將葡萄糖氧化酶用交聯(lián)聚丙烯酰胺包埋在高靈敏度氧選擇電極表面，形成厚度僅為微米級的表面修飾層，該酶電極可以定量測定體液中的葡萄糖。? 固化酶與生物傳感技術(shù)結(jié)合制備 乳酸鹽分析儀 ，具有快速、準確、自動化、微量取血的優(yōu)點。如采用乳酸鹽分析儀測定血乳酸。Date? 在乳酸電極表面覆蓋一片含三層固化酶的膜，外層為聚碳酸膜，內(nèi)層為醋酸纖維素膜，中層為乳酸鹽氧化酶，它經(jīng)表面處理技術(shù)被均勻地固定在兩片不同的薄膜之間，起保護電極，限制擴散通路的作用。血中乳酸鹽在滲透過外層膜后即被氧化為過氧化氫，透過內(nèi)層由鉑金電極檢定其含量，訊號經(jīng)處理為乳酸鹽濃度。? 固化酶還可以與安培檢流計配合，應(yīng)用于啤酒中亞硫酸鹽和磷酸鹽。? 但固化酶制備技術(shù)要求高，成本昂貴限制了它在工業(yè)上大規(guī)模應(yīng)用。Da