生化工程第七章固定化細胞和酶演示文稿

生化工程第七章固定化細胞和酶演示文稿目前一頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點（優(yōu)選）生化工程第七章固定化細胞和酶目前二頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點固定化酶生物反應器實際應用中，固定化酶可以裝在反應器中，連續(xù)生產(chǎn)有利于生產(chǎn)的自動化，提高生產(chǎn)率。鑒于此，70年代以來，該技術受到各國學者的矚目，紛紛開展固定化酶的研究。目前三頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點8.1

固定化方法及固定化后酶和細胞的性質(zhì)

一、固定化的原則和方法由于酶催化作用依靠它的高級結構及活性中心。固定化時，活性中心的必需基團避免參加反應；避免高溫、強堿、有機溶劑以及高濃度鹽的處理，保護靠氫鍵、離子鍵、疏水鍵等弱鍵維系的酶蛋白質(zhì)的高級結構。盡可能在溫和條件下進行固定化反應。目前四頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點固定化方法：載體結合法：將酶（細胞）固定在不溶性載體上。靠共價結合、離子結合、和物理吸附。常用的載體：纖維素、葡聚糖、瓊脂糖等多糖衍生物顆粒或多孔玻璃等。載體結合法交聯(lián)法包埋法8.1

固定化方法及固定化后酶和細胞的的性質(zhì)目前五頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點交聯(lián)法：使酶與具有兩個以上官能團的試劑（戊二醛）進行反應，應用化學鍵把酶固定。

包埋法：將酶包在凝膠微小格子內(nèi)，或是將酶包裹在半透性聚合物膜內(nèi)的固定化方法。常用的凝膠為聚丙烯酰胺、海藻酸鈣、膠原、卡拉膠等。包埋法簡單，可適用于大多數(shù)酶。目前六頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點目前七頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點目前八頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點二、固定化酶和細胞的性質(zhì)

1、固定化后的活性

酶經(jīng)固定化后，活力降低。原因是：a.

酶和載體結合時，活性中心的氨基酸也或多或少地參與了結合，使得酶的結構發(fā)生部分變化，酶活力有一部分喪失。b.

由于載體的存在，有空間位阻，影響底物和酶接觸，酶的活性得不到全部表達。細胞固定化后，一般酶活力不下降。細胞內(nèi)酶受細胞膜、壁的保護。8.1

固定化方法及固定化后酶和細胞的的性質(zhì)目前九頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點固定化酶結構的改變目前十頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點2、穩(wěn)定性酶或細胞被固定化后，由于載體的存在，酶分子的結構或細胞被約束，對外部惡劣環(huán)境的敏感性下降，使其穩(wěn)定性增加（對熱、對各種化學試劑等）。而且有時穩(wěn)定性增加的幅度比較大。目前十一頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點3、催化活性（底物專一性，反應的pH值，T，動力學常數(shù)）a.

底物專一性：當?shù)孜餅榇蠓肿訒r，酶或細胞對底物專一性下降；當?shù)孜餅樾》肿訒r，酶或細胞對底物專一性變化不大。b．最適pH：依固定化載體與酶分子、細胞上所分布電荷的相互作用不同而異。有的變化，有的不變化，有的向pH小的方向移動，有的向pH大的方向移動。目前十二頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點3、催化活性（底物專一性，反應的pH值，T，動力學常數(shù)）c.反應的最適溫度固定化酶、細胞的最適溫度往往升高，升高的幅度不同，2~15

oC不等。d.動力學常數(shù)酶：米氏常數(shù)km反映了酶和底物的親和力。固定化酶的表現(xiàn)Km(app)與游離酶的Km相比有些不變，有的變化很大。目前十三頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點3、催化活性（底物專一性，反應的pH值，T，動力學常數(shù)）原因可能是：載體間的靜電作用，以及擴散效應。如果固定化酶區(qū)域的底物濃度比外部液相主體溶液高，Km(app)下降。相反，用包埋法的固定化酶的Km(app)值，可較游離酶多兩個數(shù)量級。這是由于凝膠中的擴散效應使底物濃度減少，導致內(nèi)部底物濃度低于外部區(qū)域的濃度，Km(app)上升。對于固定化細胞，情況類似。Vmax一般不變化。目前十四頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點目前十五頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點8.2固定化酶和固定化細胞的應用

在70年代初，首先固定單一的酶，催化單一反應；隨后同時固定兩種酶或兩種以上的酶，以及固定化酶和輔酶，催化復雜一些的反應；再后來發(fā)展起來的固定化細胞技術，使得不易提取的不穩(wěn)定的酶的利用有了方便條件，還可以利用活細胞的完整代謝體系來完成復雜的反應。如乙醇的生產(chǎn)。目前十六頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點8.2固定化酶和固定化細胞的應用在固定化酶、固定化細胞的研究中發(fā)展起來的親和層析技術，已經(jīng)遠遠超出了利用酶和微生物進行催化反應的范疇。例如抗體抗原的提純是利用了特異的免疫吸附反應。目前十七頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點固定化酶和細胞技術的顯著特點：1．連續(xù)反應；2．獲得的產(chǎn)物純度高；3．固定化酶或細胞可重復使用，減少了浪費；4．易實現(xiàn)自控。目前十八頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點應用實例：DL-氨基酸的光學拆分人體只能利用L-氨基酸，所以L-氨基酸在食品醫(yī)藥領域的應用非常廣泛，并且需要量不斷增加。化學合成法是生產(chǎn)氨基酸的方法之一，該法成本低，但生產(chǎn)出來的氨基酸是DL外消旋體。要想把L-氨基酸分離出來，需要進行光學拆分。

目前十九頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點復習幾個概念：外消旋體：對映體的右旋體和左旋體等量混合后，它們的旋光性相互抵消，不再有旋光性。這樣的混合物稱為外消旋體，以D、L表示。外消旋體可以用適當方法拆開或分開。目前二十頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點復習幾個概念：外消旋化：在一般情況下，和不對稱碳原子相連的四個原子或原子團，不能隨意調(diào)換位置，因此對映體不能相互轉換，旋光度維持不變。

但在熱、光、或者化學試劑的影響下，不對稱碳原子上的原子或原子團可發(fā)生調(diào)換現(xiàn)象，使旋光物質(zhì)轉化為它的對映體，最后得到外消旋體，原來100%的左旋體，經(jīng)變化后，變成50%左旋體和50%的右旋體，這種現(xiàn)象稱為外消旋化。目前二十一頁\總數(shù)二十三頁\編于十七點DL-氨基酸光學拆分中，以酶法最佳，它是利用?；被崴饷福苽浼兌雀叩腖-aa，且收率高。

氨基?；疎DL-R-CHCOOH+H2OL-R-CH-COOH+D-R-CHCOOH

不對稱水解

NH2NH2NHCOR?

溶解度小酰化-D