《酶工程制藥》ppt課件

1、“綠色安康，綠色安康，“酶力無(wú)限酶力無(wú)限醫(yī)藥、洗滌劑、紡織、淀粉制糖、發(fā)酵、醫(yī)藥、洗滌劑、紡織、淀粉制糖、發(fā)酵、酒精、食品包括果蔬汁、啤酒釀造、酒精、食品包括果蔬汁、啤酒釀造、谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及谷物食品、蛋白水解、和功能食品以及食用油脂、飼料、皮革、造紙和化工食用油脂、飼料、皮革、造紙和化工等工業(yè)領(lǐng)域等工業(yè)領(lǐng)域 水溶性酶水溶性酶水不溶性載體水不溶性載體固定化技術(shù)固定化技術(shù)水不溶性酶水不溶性酶固定化酶固定化酶物理吸附法物理吸附法 離子結(jié)合法離子結(jié)合法共價(jià)結(jié)合法共價(jià)結(jié)合法熱處置細(xì)胞熱處置細(xì)胞和共價(jià)結(jié)合三種。優(yōu)點(diǎn)：制造簡(jiǎn)單，處置條件緩和，酶蛋白的活性中心和高級(jí)構(gòu)造破壞較少，可以制得活

2、力較高的固定化酶。缺陷：離子鍵結(jié)合較松散，如在高離子強(qiáng)度下進(jìn)展反響時(shí)，酶與載體易分開(kāi)。雙功能試劑：雙功能試劑：常用的是戊二醛常用的是戊二醛 O OH C CH2 CH2 CH2 C H運(yùn)用戊二醛的酶固定化的交聯(lián)方式： 酶分子之間共價(jià)交聯(lián)和與水不溶性載體共價(jià)結(jié)合酶分子；酶分子之間共價(jià)交聯(lián)和與水不溶性載體共價(jià)結(jié)合酶分子；(a(a酶分子之間用雙功能基團(tuán)的化學(xué)交聯(lián)試劑相互交聯(lián)成水不溶性的固定化酶；酶分子之間用雙功能基團(tuán)的化學(xué)交聯(lián)試劑相互交聯(lián)成水不溶性的固定化酶；b b酶分子被結(jié)合到水不溶性載體上構(gòu)成水不溶性的固定化酶酶分子被結(jié)合到水不溶性載體上構(gòu)成水不溶性的固定化酶首先被采用的膠格包埋法是：首先被采用

3、的膠格包埋法是： 固定化胰蛋白酶固定化胰蛋白酶 木瓜蛋白酶木瓜蛋白酶 淀粉酶淀粉酶Enzyme+N, N-甲叉雙丙甲叉雙丙稀酰胺稀酰胺, 丙稀酰胺丙稀酰胺引發(fā)劑引發(fā)劑inactiation 1) 1) 直接固定法直接固定法 無(wú)載體法無(wú)載體法 不運(yùn)用載體，借助物理如加熱、冰凍、化學(xué)方不運(yùn)用載體，借助物理如加熱、冰凍、化學(xué)方法如檸檬酸、各種絮凝劑將細(xì)胞直接固定。法如檸檬酸、各種絮凝劑將細(xì)胞直接固定。 普通只用于單酶或少數(shù)幾種酶催化的反響。普通只用于單酶或少數(shù)幾種酶催化的反響。 2)2)載體結(jié)合法：將細(xì)胞懸液直接與水不溶性的載體載體結(jié)合法：將細(xì)胞懸液直接與水不溶性的載體相結(jié)合的方法。原理同吸附法。相

4、結(jié)合的方法。原理同吸附法。 3)3)包埋法：將細(xì)胞定位于凝膠網(wǎng)格內(nèi)的技術(shù)。包埋法：將細(xì)胞定位于凝膠網(wǎng)格內(nèi)的技術(shù)。運(yùn)用最多的方法。操作方法與包埋酶法一樣。運(yùn)用最多的方法。操作方法與包埋酶法一樣。 4 4交聯(lián)法：用多功能試劑對(duì)細(xì)胞進(jìn)展交聯(lián)的固定化交聯(lián)法：用多功能試劑對(duì)細(xì)胞進(jìn)展交聯(lián)的固定化方法。方法。較少運(yùn)用所用試劑對(duì)細(xì)胞毒性較大較少運(yùn)用所用試劑對(duì)細(xì)胞毒性較大3. 3. 固定化方法固定化方法 四、固定化酶和固定化細(xì)胞的性狀和性質(zhì)四、固定化酶和固定化細(xì)胞的性狀和性質(zhì)1 1、外形、外形1 1顆粒狀固定化酶：包括酶珠、酶塊顆粒狀固定化酶：包括酶珠、酶塊酶片和酶粉。特點(diǎn)：制備方法簡(jiǎn)單，比外酶片和酶粉。特點(diǎn)：

5、制備方法簡(jiǎn)單，比外表積大，轉(zhuǎn)化效率高，適用于各種類型的表積大，轉(zhuǎn)化效率高，適用于各種類型的反響器。反響器。2 2纖維狀固定化酶：特點(diǎn)：比外表大，纖維狀固定化酶：特點(diǎn)：比外表大，轉(zhuǎn)化效率高，但只適用于填充床反響器。轉(zhuǎn)化效率高，但只適用于填充床反響器。3 3膜狀固定化酶：特點(diǎn)：外表積大，膜狀固定化酶：特點(diǎn)：外表積大，浸透阻力小，可用于酶電極，破碎后也可浸透阻力小，可用于酶電極，破碎后也可用于填充式反響器。用于填充式反響器。4 4管狀固定化酶：特點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度大，管狀固定化酶：特點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度大，切短后可用于填充床式反響器，也可組裝切短后可用于填充床式反響器，也可組裝成列管式反響器。成列管式反響器。 1

6、 1酶的活性酶的活性 ： 通常低于天然酶有例外。通常低于天然酶有例外。 如：氨基?；福纾喊被；福?70 70，1515分鐘，酶失去活性。分鐘，酶失去活性。 而固定化后，而固定化后， 70 70，1515分鐘，有分鐘，有80%80%活活性。性。 2 2酶的穩(wěn)定性酶的穩(wěn)定性 酶的耐熱性、對(duì)變性劑、抑制劑、蛋白酶酶的耐熱性、對(duì)變性劑、抑制劑、蛋白酶的抵抗力添加。的抵抗力添加。 能夠的緣由：能夠的緣由：固定化添加了酶活性構(gòu)象的結(jié)實(shí)程度，固定化添加了酶活性構(gòu)象的結(jié)實(shí)程度， 可防可防止酶分子伸展變形；止酶分子伸展變形；抑制酶的本身降解。抑制酶的本身降解。固定化部分阻撓了外界不利要素對(duì)酶的侵襲。固定

7、化部分阻撓了外界不利要素對(duì)酶的侵襲。 3 3酶的最適溫度酶的最適溫度 最適溫度與酶穩(wěn)定性有關(guān)。最適溫度與酶穩(wěn)定性有關(guān)。 多數(shù)酶固定化后熱穩(wěn)定性上升，最適溫度也上升有例多數(shù)酶固定化后熱穩(wěn)定性上升，最適溫度也上升有例外。外。 4 4酶的最適酶的最適pH pH 帶負(fù)電荷載體帶負(fù)電荷載體 ：最適：最適pH pH 向堿性偏移。向堿性偏移。 帶正電荷載體帶正電荷載體 ：最適：最適pH pH 向酸性偏移。向酸性偏移。 5 5酶的動(dòng)力學(xué)特征酶的動(dòng)力學(xué)特征 KmKm是表示酶和底物的親和力大小的客觀是表示酶和底物的親和力大小的客觀目的目的 酶經(jīng)固定化后，酶經(jīng)固定化后，KmKm普通都增大。普通都增大。最大反響速度最

8、大反響速度VmVm與天然酶接近。與天然酶接近。 與自然酶根本一樣。但大分子底物難于與自然酶根本一樣。但大分子底物難于接近酶分子，導(dǎo)致酶的專注性發(fā)生改動(dòng)。接近酶分子，導(dǎo)致酶的專注性發(fā)生改動(dòng)。6 6酶的作用專注性酶的作用專注性 與固定化酶相比，固定化細(xì)胞的情況比較復(fù)雜。 1有活性升高的景象。2穩(wěn)定性的添加 。3最適溫度和最適pH常堅(jiān)持不變。3 3、固定化細(xì)胞的性質(zhì)、固定化細(xì)胞的性質(zhì) (1) (1)酶酶( (細(xì)胞細(xì)胞) )的活力的活力 固定化酶通常呈顆粒狀，普通用于測(cè)固定化酶通常呈顆粒狀，普通用于測(cè)定自然酶活力的方法改良后才干用于測(cè)定定自然酶活力的方法改良后才干用于測(cè)定固定化酶。有兩種方法：分批丈量

9、和延續(xù)固定化酶。有兩種方法：分批丈量和延續(xù)丈量。丈量。 五、固定化酶細(xì)胞的評(píng)價(jià)目的五、固定化酶細(xì)胞的評(píng)價(jià)目的 (2) (2)偶聯(lián)率及相對(duì)活力偶聯(lián)率及相對(duì)活力 偶聯(lián)率偶聯(lián)率=(=(參與蛋白活力一上清液蛋白活力參與蛋白活力一上清液蛋白活力)/)/參參與蛋白活力與蛋白活力100%100%活力回收活力回收= =固定化酶總活力固定化酶總活力/ /參與酶的總活力參與酶的總活力100%100%相對(duì)活力相對(duì)活力= =固定化酶總活力固定化酶總活力/ (/ (參與酶的總活力參與酶的總活力- -上清液中未偶聯(lián)酶活力上清液中未偶聯(lián)酶活力) )100%100% (3) (3)半衰期半衰期 在延續(xù)測(cè)定條件下，固定化酶在延

10、續(xù)測(cè)定條件下，固定化酶( (細(xì)胞細(xì)胞) )的活力下降為最初活力一半所閱歷的延續(xù)的活力下降為最初活力一半所閱歷的延續(xù)任務(wù)時(shí)間，以任務(wù)時(shí)間，以t1/2t1/2表示。表示。 是衡量穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要目的。是衡量穩(wěn)定性的一項(xiàng)重要目的。過(guò)程調(diào)控過(guò)程調(diào)控生物反響器生物反響器 消消毒毒原料原料預(yù)處置預(yù)處置 產(chǎn)物分產(chǎn)物分別提純別提純 產(chǎn)產(chǎn)品品生物催化生物催化劑制備劑制備空氣空氣除菌除菌能量能量熱量熱量(4) (4) 應(yīng)具有最正確的無(wú)菌條件，否那么，雜菌污染使反響器的應(yīng)具有最正確的無(wú)菌條件，否那么，雜菌污染使反響器的消費(fèi)才干下降。消費(fèi)才干下降。(1) 所用生物催化劑應(yīng)具有較高的比活和酶濃度或細(xì)胞濃度，所用生物催化

11、劑應(yīng)具有較高的比活和酶濃度或細(xì)胞濃度，才干得到較大的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率。才干得到較大的產(chǎn)品轉(zhuǎn)化率。(2) (2) 能用電腦自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)控，從而獲得最正確的反響條件。能用電腦自動(dòng)檢測(cè)和調(diào)控，從而獲得最正確的反響條件。(3) (3) 應(yīng)具有良好的傳質(zhì)和混合性能。傳質(zhì)是指底物和產(chǎn)物在反應(yīng)具有良好的傳質(zhì)和混合性能。傳質(zhì)是指底物和產(chǎn)物在反響介質(zhì)中的傳送。傳質(zhì)阻力是反響器速度限制的主要要素。響介質(zhì)中的傳送。傳質(zhì)阻力是反響器速度限制的主要要素。反響器類型適用的操作方式適用的酶特點(diǎn)攪拌罐式反響器分批式,流加分批式延續(xù)式,游離酶固定化酶反響比較完全，反響條件容易調(diào)理控制。填充床式反響器延續(xù)式固定化酶密度大，可以提高酶催化反響的速度。在工業(yè)消費(fèi)中普遍運(yùn)用。流化床反響器分批式流加分批式延續(xù)式固定化酶流化床反響器具有混合均勻，傳質(zhì)和傳熱效果好，溫度和pH值的調(diào)理控制比較容易，不易堵塞，對(duì)粘度較大反響液也可進(jìn)展催化反響。反響器類型適用的操作方式適用的酶 特點(diǎn)鼓泡式反響器分批式流加分批式延續(xù)式游離酶固定化酶鼓泡式反響器的構(gòu)造簡(jiǎn)單，操作容易，剪切力小，混合效果好，傳質(zhì)、傳熱效率高,適宜于有氣體參與的反響。膜反響器延續(xù)式游