酶細(xì)胞原生質(zhì)體固定化

1酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（一）酶的固定化的概念

指將酶與水不溶性的載體結(jié)合，制備固定化酶的過程。

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

1、吸附法①概念

指利用各種固體吸附劑將酶或含酶菌體吸附在其表面上而使酶固定化的方法。②常用吸附劑

主要有活性炭、氧化鋁、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅膠、羥基磷灰石等。③特點(diǎn)A、制成的固定化酶活力不易喪失。B、酶與載體結(jié)合不牢易脫落。第1頁，共58頁。2酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

2、包埋法①概念

指將酶或含酶菌體包埋在各種多孔載體中而使酶固定化的方法。②常用載體

主要有瓊脂（糖）、海藻酸鈉、角叉菜膠、明膠、聚丙烯酰胺、光交聯(lián)樹脂、聚酰胺、火棉膠等。第2頁，共58頁。3酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

2、包埋法③分類A、凝膠包埋法：是指將酶或含酶菌體包埋在各種凝膠內(nèi)部的微孔中的方法。B、半透膜包埋法：是指將酶包埋在各種高分子聚合物制成的小球內(nèi)的方法。④特點(diǎn)

A、制成的固定化酶活力喪失很小。

B、只適用于底物和產(chǎn)物分子都很小的酶類的固定。

根據(jù)載體材料和方法不同分為

第3頁，共58頁。4酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

(1)概念

指通過選擇適宜的載體，使載體以共價鍵或離子鍵與酶結(jié)合在一起的固定化方法。

(2)分類

根據(jù)酶與載體結(jié)合的化學(xué)鍵的不同分為：

①離子鍵結(jié)合法②共價鍵結(jié)合法

第4頁，共58頁。5酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

①離子鍵結(jié)合法概念

指通過離子鍵使酶與載體結(jié)合的固定化方法。

常用載體

主要是某些不溶于水的離子交換劑。如DEAE——纖維素、TEAE——纖維素、DEAE——葡聚糖凝膠等。

第5頁，共58頁。6酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

①離子鍵結(jié)合法制成的固定化酶活力不易喪失。酶與載體結(jié)合不牢。特點(diǎn)第6頁，共58頁。7酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

概念

指通過共價鍵使酶與載體結(jié)合的固定化方法。

酶分子中可以形成共價鍵的基團(tuán)

主要有氨基、羧基、疏基、羥基、酚基和咪唑基等。

第7頁，共58頁。8酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

常用載體

主要有纖維素、瓊脂糖凝膠、葡聚糖凝膠、甲殼質(zhì)、氨基酸共聚物、甲基丙烯醇共聚物等。

要使載體與酶形成共價鍵，必須首先使載體活化。

載體活化：是指借助某種方法，在載體上引進(jìn)某一活潑基團(tuán)。

第8頁，共58頁。9酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

A、重氮法

將含有苯氨基的載體與亞硝酸反應(yīng)，生成重氮鹽衍生物，使載體引進(jìn)活潑的重氮基團(tuán)。

載體活化后，活潑的重氮基團(tuán)可與酶分子中的酚基或咪唑基發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)而制得固定化酶。

第9頁，共58頁。10酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

A、重氮法

例如：對氨基苯甲基纖維素可與亞硝酸反應(yīng)生成苯甲基纖維素的重氮衍生物。

第10頁，共58頁。11酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

A、重氮法

苯甲基纖維素的重氮衍生物與酶分子中的酚基或咪唑基發(fā)生偶聯(lián)反應(yīng)而制得固定化酶。

第11頁，共58頁。12酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

B、迭氮法

將含有酰肼基團(tuán)的不溶性載體與亞硝酸反應(yīng)，生成迭氮化合物，使載體引進(jìn)活潑的迭氮基團(tuán)。

載體活化后，活潑的迭氮基團(tuán)可與酶分子中的氨基、羥基、巰基反應(yīng)而制得固定化酶。

第12頁，共58頁。13酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

B、迭氮法

例如：羧甲基纖維素的酰肼衍生物可與亞硝酸反應(yīng)生成羧甲基纖維素的迭氮衍生物。

第13頁，共58頁。14酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

B、迭氮法

羧甲基纖維素的迭氮衍生物與酶分子中的氨基或羥基或巰基反應(yīng)而制得固定化酶。第14頁，共58頁。15酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

B、迭氮法

羧甲基纖維素的迭氮衍生物與酶分子中的氨基或羥基或巰基反應(yīng)而制得固定化酶。第15頁，共58頁。16酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

C、溴化氰法

將含有羥基的載體，用溴化氰活化生成亞氨基碳酸衍生物，使載體引進(jìn)活潑的亞氨基碳酸基團(tuán)。

載體活化后，活潑的亞氨基碳酸基團(tuán)可與酶分子中的氨基反應(yīng)而制得固定化酶。

第16頁，共58頁。17酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

C、溴化氰法

例如：含有羥基的載體，用溴化氰活化生成亞氨基碳酸衍生物。

第17頁，共58頁。18酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

C、溴化氰法

亞氨基碳酸衍生物與酶分子中的氨基反應(yīng)而制得固定化酶。第18頁，共58頁。19酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

D、烷基化法

將含有羥基的載體，用三氯均三嗪等多鹵代物進(jìn)行活化，使載體引進(jìn)活潑的鹵素基團(tuán)。

載體活化后，活潑的鹵素基團(tuán)可與酶分子中的氨基、巰基、羥基反應(yīng)而制得固定化酶。

第19頁，共58頁。20酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

D、烷基化法

例如：含有羥基的載體，用三氯均三嗪等多鹵代物進(jìn)行活化生成鹵素基團(tuán)的化合物。

第20頁，共58頁。21酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

載體活化的主要方法

D、烷基化法

鹵素基團(tuán)與酶分子中的氨基或巰基或羥基反應(yīng)而制得固定化酶。

第21頁，共58頁。22酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

3、結(jié)合法

②共價鍵結(jié)合法

特點(diǎn)A、酶與載體結(jié)合牢固，使用周期長。B、操作復(fù)雜，酶活力喪失較多。第22頁，共58頁。23酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

4、交聯(lián)法

（1）概念

指借助雙功能試劑使酶分子之間發(fā)生交聯(lián)作用，制成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)的固定化酶的方法。

（2）常用交聯(lián)劑

常用的交聯(lián)劑有戊二醛、己二胺、順丁烯二酸酐、雙偶氮苯等。第23頁，共58頁。24酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

4、交聯(lián)法

（2）常用交聯(lián)劑

例如：戊二醛有兩個醛基，都可與酶蛋白的游離氨基反應(yīng)，生成席夫(schiff)堿，而使酶蛋白交聯(lián)，制成固定化酶。第24頁，共58頁。25酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

4、交聯(lián)法

（3）特點(diǎn)①酶與載體結(jié)合牢固，使用周期長。②酶活力喪失較大。③制成的固定化酶或菌體顆粒小，使用不方便。第25頁，共58頁。26酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（二）酶的固定化方法

酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。

5、熱處理法（1）概念

指將含酶細(xì)胞在一定條件下加熱處理一段時間，使酶固定在菌體內(nèi)，制得固定化菌體的方法。（2）特點(diǎn)①只適用于對熱穩(wěn)定性較好的酶的固定。②在加熱處理時，需嚴(yán)格控制好溫度及時間，以免引起酶變性失活。第26頁，共58頁。27酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（三）固定化酶的特性質(zhì)

將酶或含酶菌體固定化制成固定化酶或固定化菌體以后，由于受到載體等的影響，酶的特性可能會有些變化。在固定化酶的使用過程中必需了解并對操作條件加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

固定化酶的主要特性：1、穩(wěn)定性

固定化酶的穩(wěn)定性一般比游離酶的穩(wěn)定性好。主要表現(xiàn)在對熱的穩(wěn)定性、保存穩(wěn)定性、對變性劑的耐受性提高，對蛋白酶的抵抗性增強(qiáng)。第27頁，共58頁。28酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（三）固定化酶的特性

將酶或含酶菌體固定化制成固定化酶或固定化菌體以后，由于受到載體等的影響，酶的特性可能會有些變化。在固定化酶的使用過程中必需了解并對操作條件加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。

固定化酶的主要特性2、最適溫度

固定化酶的最適溫度一般與游離酶差不多。但有些受固定化方法和載體的影響變化較大。第28頁，共58頁。29酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（三）固定化酶的特性

將酶或含酶菌體固定化制成固定化酶或固定化菌體以后，由于受到載體等的影響，酶的特性可能會有些變化。在固定化酶的使用過程中必需了解并對操作條件加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。固定化酶的主要特性3、最適pH值

固定化酶的最適pH往往會因?yàn)檩d體的帶電性質(zhì)和酶催化反應(yīng)產(chǎn)物的性質(zhì)而發(fā)生一些變化。（1）當(dāng)分別用帶負(fù)電荷、帶正電荷和不帶電荷的載體制備固定化酶時，制得的固定化酶的最適pH值與游離酶相比的變化分別為增高、降低和一般不變。（2）當(dāng)產(chǎn)物分別為酸性、堿性和中性時，固定化酶的最適pH值與游離酶相比的變化分別為增高、降低和一般不變。第29頁，共58頁。30酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（三）固定化酶的特性

將酶或含酶菌體固定化制成固定化酶或固定化菌體以后，由于受到載體等的影響，酶的特性可能會有些變化。在固定化酶的使用過程中必需了解并對操作條件加以適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。固定化酶的主要特性4、底物特異性

由于載體的空間位阻作用，固定化酶的底物特異性與游離酶比較可能有些不同，其變化與底物分子量的大小有一定關(guān)系。（1）對于作用于低分子底物的酶，固定化前后的底物特異性變化不大。（2）對于作用于大分子底物的酶，固定化前后的底物特異性變化較大。第30頁，共58頁。31酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（四）固定化酶操作的注意事項(xiàng)

活性中心保護(hù)

保護(hù)酶的催化作用，并使酶的活性中心的氨基酸基團(tuán)固有的高級結(jié)構(gòu)不受到損害，在制備固定化酶時，需要在非常嚴(yán)密的條件下進(jìn)行。功能基團(tuán)保護(hù)

當(dāng)某些功能基團(tuán)位于酶的活性中心時，要求不參與酶的固定化結(jié)合。如游離的氨基、羧基、半胱氨酸的巰基、組氨酸的咪唑基、酪氨酸的酚基、絲氨酸和蘇氨酸的羥基等。酶的高級結(jié)構(gòu)保護(hù)

要避免用高溫、強(qiáng)酸、強(qiáng)堿等處理，而且有機(jī)溶劑、高濃度的鹽也會使酶變性、失活，因此，操作應(yīng)盡量在非常溫和的條件下進(jìn)行。第31頁，共58頁。（7）細(xì)胞易于與培養(yǎng)液分離，利于產(chǎn)品的分離純化，提高產(chǎn)品質(zhì)量。且滲透壓穩(wěn)定劑應(yīng)無毒，不會影響細(xì)胞壁水解酶的活性，對原生質(zhì)體的代謝產(chǎn)物沒有明顯的不良影響。常用的吸附劑有硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料、金屬絲網(wǎng)、微載體、中空纖維等。載體活化后，活潑的迭氮基團(tuán)可與酶分子中的氨基、羥基、巰基反應(yīng)而制得固定化酶。（二）固定化細(xì)胞的應(yīng)用固定化原生質(zhì)體：在一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行生命活動的原生質(zhì)體（五）固定化技術(shù)的研究歷史①固定化酶的研究從20世紀(jì)50年代開始，1953年德國的Grubhofer和Schleith采用聚氨基苯乙烯樹脂為載體與羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核酸酶等結(jié)合，制成固定化酶。酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。（二）固定化細(xì)胞的應(yīng)用酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。鹵素基團(tuán)與酶分子中的氨基或巰基或羥基反應(yīng)而制得固定化酶。酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化酶的固定化方法主要有吸附法、包埋法、結(jié)合法、交聯(lián)法、熱處理法。32酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（五）固定化技術(shù)的研究歷史

1、固定化酶的研究①固定化酶的研究從20世紀(jì)50年代開始，1953年德國的Grubhofer和Schleith采用聚氨基苯乙烯樹脂為載體與羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核酸酶等結(jié)合，制成固定化酶。

②20世紀(jì)60年代后期，固定化技術(shù)迅速發(fā)展起來。1969年，日本的千煙一郎首次在工業(yè)上生產(chǎn)應(yīng)用固定化氨基酰化酶從DL-氨基酸連續(xù)生產(chǎn)L-氨基酸，實(shí)現(xiàn)了酶應(yīng)用史上的一大變革。

③在1971年召開的第一次國際酶工程學(xué)術(shù)會議上，確定固定化酶的統(tǒng)一英文名稱為Immobilizedenzyme。第32頁，共58頁。33酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（五）固定化技術(shù)的研究歷史2、固定化菌體的研究

隨著固定化技術(shù)的發(fā)展，出現(xiàn)固定化菌體。1973年，日本首次在工業(yè)上應(yīng)用固定化大腸桿菌菌體中的天門冬氨酸酶，由反丁烯二酸連續(xù)生產(chǎn)L-天門冬氨酸。3、固定化細(xì)胞的研究

在固定化酶和固定化菌體的基礎(chǔ)上，20世紀(jì)70年代后期出現(xiàn)了固定化細(xì)胞技術(shù)。1976年，法國首次用固定化酵母細(xì)胞生產(chǎn)啤酒和酒精，1978年日本用固定化枯草桿菌生產(chǎn)淀粉酶，開始了用固定化細(xì)胞生產(chǎn)酶的先例。4、固定化原生質(zhì)體的研究1982年，日本首次研究用固定化原生質(zhì)體生產(chǎn)谷氨酸，取得進(jìn)展。固定化原生質(zhì)體由于解除了細(xì)胞壁的障礙，更有利于胞內(nèi)物質(zhì)的分泌，這為胞內(nèi)酶生產(chǎn)技術(shù)路線的變革提供了新的方向。第33頁，共58頁。34酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化一、酶固定化

（五）固定化技術(shù)的研究歷史固定化酶：經(jīng)提取和分離純化后的酶固定化菌體(死細(xì)胞)：含酶菌體或菌體碎片固定化細(xì)胞：在一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行生命活動的細(xì)胞固定化原生質(zhì)體：在一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行生命活動的原生質(zhì)體第34頁，共58頁。35酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化二、細(xì)胞固定化

（一）細(xì)胞固定化的概念

指通過各種方法將細(xì)胞與水不溶性載體結(jié)合，制備固定化細(xì)胞的過程。（二）細(xì)胞固定化的方法細(xì)胞固定化的方法主要有吸附法、包埋法。1、吸附法（1）概念

指利用各種固體吸附劑，將細(xì)胞吸附在其表面而使細(xì)胞固定化的方法。（2）常用的吸附劑

常用的吸附劑有硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、多孔塑料、金屬絲網(wǎng)、微載體、中空纖維等。第35頁，共58頁。36酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化二、細(xì)胞固定化

（一）細(xì)胞固定化的概念

指通過各種方法將細(xì)胞與水不溶性載體結(jié)合，制備固定化細(xì)胞的過程。（二）細(xì)胞固定化的方法細(xì)胞固定化的方法主要有吸附法、包埋法。1、吸附法（3）特點(diǎn)①操作簡便，條件溫和，對細(xì)胞的生命活動沒有明顯的影響。②是動物細(xì)胞固定化的主要方法。③對微生物細(xì)胞吸附力較弱，易脫落。第36頁，共58頁。37酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化二、細(xì)胞固定化

（一）細(xì)胞固定化的概念

指通過各種方法將細(xì)胞與水不溶性載體結(jié)合，制備固定化細(xì)胞的過程。（二）細(xì)胞固定化的方法細(xì)胞固定化的方法主要有吸附法、包埋法。2、包埋法（1）概念

指將細(xì)胞包埋在多孔載體內(nèi)部而制成固定化細(xì)胞的方法。（2）分類根據(jù)載體材料和方法不同分為：①凝膠包埋法：將細(xì)胞包埋在凝膠物質(zhì)的微小格子中的方法。②半透膜包埋法：將細(xì)胞包埋在半透性聚合物膜中的方法。第37頁，共58頁。38酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化二、細(xì)胞固定化

（一）細(xì)胞固定化的概念

指通過各種方法將細(xì)胞與水不溶性載體結(jié)合，制備固定化細(xì)胞的過程。（二）細(xì)胞固定化的方法細(xì)胞固定化的方法主要有吸附法、包埋法。2、包埋法（3）常用載體

主要有瓊脂、海藻酸鈣凝膠、角叉菜膠、明膠、聚丙烯酰胺凝膠、光交聯(lián)樹脂等。（4）特點(diǎn)

適用于各種微生物、動物和植物細(xì)胞的固定化。其中，凝膠包埋法是應(yīng)用最廣泛的細(xì)胞固定化方法。第38頁，共58頁。39酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化二、細(xì)胞固定化

1、固定化微生物細(xì)胞的特點(diǎn)（三）固定化細(xì)胞的特點(diǎn)（1）保持了細(xì)胞的完整結(jié)構(gòu)和天然狀態(tài)，穩(wěn)定性好。（7）縮短生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率。（4）細(xì)胞發(fā)酵可以簡便地在不同的培養(yǎng)階段更換不同的培養(yǎng)液，以利于生產(chǎn)各種所需的次級代謝物。（2）保持了細(xì)胞內(nèi)原有的酶系、輔酶體系和代謝調(diào)控體系，可以按照原來的代謝途徑進(jìn)行新陳代謝，并進(jìn)行有效的代謝調(diào)節(jié)控制。（9）細(xì)胞易于與培養(yǎng)液分離，利于產(chǎn)品的分離純化，提高產(chǎn)品質(zhì)量。（5）細(xì)胞密度增大，提高了產(chǎn)酶率。（6）細(xì)胞可以反復(fù)或連續(xù)使用較長的一段時間。（8）發(fā)酵穩(wěn)定性好，有利于生產(chǎn)的自動化。（3）提高了工程菌的質(zhì)粒穩(wěn)定性。第39頁，共58頁。40酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化二、細(xì)胞固定化

2、固定化植物細(xì)胞的特點(diǎn)（三）固定化細(xì)胞的特點(diǎn)（1）細(xì)胞由于有載體的保護(hù)，可減輕或免受剪切力和其他外界因素的影響，提高存活率和穩(wěn)定性。（6）縮短生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率。（3）細(xì)胞發(fā)酵可以簡便地在不同的培養(yǎng)階段更換不同的培養(yǎng)液，以利于生產(chǎn)各種所需的次級代謝物。（2）細(xì)胞經(jīng)固定化后，被束縛在一定的空間范圍內(nèi)進(jìn)行生命活動，不容易聚集成團(tuán)。（8）細(xì)胞易于與培養(yǎng)液分離，利于產(chǎn)品的分離純化，提高產(chǎn)品質(zhì)量。（4）細(xì)胞密度增大，提高了產(chǎn)酶率。（5）細(xì)胞可以反復(fù)或連續(xù)使用較長的一段時間。（7）發(fā)酵穩(wěn)定性好，有利于生產(chǎn)的自動化。第40頁，共58頁。41酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化二、細(xì)胞固定化

3、固定化動物細(xì)胞的特點(diǎn)（三）固定化細(xì)胞的特點(diǎn)（1）細(xì)胞由于有載體的保護(hù)，可減輕或免受剪切力和其他外界因素的影響，同時細(xì)胞可附著在載體表面生長，可顯著提高存活率和穩(wěn)定性。（5）縮短生產(chǎn)周期，提高設(shè)備利用率。（2）細(xì)胞發(fā)酵可以簡便地在不同的培養(yǎng)階段更換不同的培養(yǎng)液，以利于生產(chǎn)各種所需的次級代謝物。（7）細(xì)胞易于與培養(yǎng)液分離，利于產(chǎn)品的分離純化，提高產(chǎn)品質(zhì)量。（3）細(xì)胞密度增大，提高了產(chǎn)酶率。（4）細(xì)胞可以反復(fù)或連續(xù)使用較長的一段時間。（6）發(fā)酵穩(wěn)定性好，有利于生產(chǎn)的自動化。第41頁，共58頁。42酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化三、原生質(zhì)體固定化

固定化原生質(zhì)體的制備主要包括原生質(zhì)體的制備和原生質(zhì)體固定化兩個階段。（一）原生質(zhì)體的制備

要進(jìn)行原生質(zhì)體固定化，必須將微生物細(xì)胞和植物細(xì)胞的細(xì)胞壁破壞和分離出原生質(zhì)體。同時要在破壞細(xì)胞壁的時候，不能影響到細(xì)胞膜的完整性，更不能使細(xì)胞內(nèi)部的結(jié)構(gòu)受到破壞。

不同種類的細(xì)胞，由于各自細(xì)胞壁的組成、結(jié)構(gòu)和性質(zhì)不同，原生質(zhì)體的制備方法也不一樣。但大致步驟相同。第42頁，共58頁。43酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化三、原生質(zhì)體固定化

固定化原生質(zhì)體的制備主要包括原生質(zhì)體的制備和原生質(zhì)體固定化兩個階段。（一）原生質(zhì)體的制備1、制備過程（1）將對數(shù)生長期的細(xì)胞收集起來，懸浮在含有滲透壓穩(wěn)定劑的高滲緩沖液中。（2）加入適宜的細(xì)胞壁水解酶，在一定的條件下作用一段的時間，使細(xì)胞壁破壞。（3）分離除去細(xì)胞碎片、未作用的細(xì)胞以及細(xì)胞壁水解酶，得到原生質(zhì)體。第43頁，共58頁。酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化在固定化酶和固定化菌體的基礎(chǔ)上，20世紀(jì)70年代后期出現(xiàn)了固定化細(xì)胞技術(shù)。1、固定化微生物細(xì)胞的特點(diǎn)（二）酶的固定化方法將含有羥基的載體，用溴化氰活化生成亞氨基碳酸衍生物，使載體引進(jìn)活潑的亞氨基碳酸基團(tuán)。例如：含有羥基的載體，用溴化氰活化生成亞氨基碳酸衍生物。（三）固定化細(xì)胞的特點(diǎn)（二）酶的固定化方法A、制成的固定化酶活力不易喪失。2、固定化菌體的研究乙酰-DL—AlaL—Ala+乙酸（二）細(xì)胞固定化的方法44酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化三、原生質(zhì)體固定化

固定化原生質(zhì)體的制備主要包括原生質(zhì)體的制備和原生質(zhì)體固定化兩個階段。（一）原生質(zhì)體的制備2、注意事項(xiàng)（1）除去細(xì)胞壁所使用的酶應(yīng)根據(jù)細(xì)胞壁的主要成分的不同而進(jìn)進(jìn)選擇。（2）為防止制備得到的原生質(zhì)體破裂，應(yīng)加入適當(dāng)?shù)臐B透壓穩(wěn)定劑。且滲透壓穩(wěn)定劑應(yīng)無毒，不會影響細(xì)胞壁水解酶的活性，對原生質(zhì)體的代謝產(chǎn)物沒有明顯的不良影響。（3）應(yīng)選擇對數(shù)生長期的細(xì)胞，以獲得較高的原生質(zhì)體形成率。（4）所加進(jìn)的細(xì)胞壁溶解酶的種類和濃度、酶作用溫度、pH及時間等，都必須經(jīng)過試驗(yàn)確定其最佳條件。第44頁，共58頁。45酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化三、原生質(zhì)體固定化

固定化原生質(zhì)體的制備主要包括原生質(zhì)體的制備和原生質(zhì)體固定化兩個階段。（二）原生質(zhì)體固定化1、原生質(zhì)體制備好后，把離心收集到的原生質(zhì)體重新懸浮在含有滲透壓穩(wěn)定劑的緩沖液中，配成一定濃度的原生質(zhì)體懸浮液。2、一般采用凝膠包埋法制成固定化原生質(zhì)體。常用的凝膠有：瓊脂凝膠、海藻酸鈣凝膠、角叉菜膠和光交聯(lián)樹脂等。第45頁，共58頁。46酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化四、固定化技術(shù)的應(yīng)用

（一）固定化酶的應(yīng)用（1）

氨基?；?、在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

世界上第一種工業(yè)化生產(chǎn)的固定化酶。1969年，日本田邊制藥公司將從米曲霉中提取分離得到的氨基?；?，用DEAE-葡聚糖凝膠為載體通過離子鍵結(jié)合法制成固定化酶，將L-乙酰氨基酸水解生成L-氨基酸，用來拆分DL-乙酰氨基酸，連續(xù)生產(chǎn)L-氨基酸。剩余的D-乙酰氨基酸經(jīng)過消旋化，生成DL-乙酰氨基酸，再進(jìn)行拆分。生產(chǎn)成本僅為用游離酶生產(chǎn)成本的60％左右。乙酰-DL—AlaL—Ala+乙酸 乙酰-D—AlaAminoacylase

氨基酰化酶第46頁，共58頁。47酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化四、固定化技術(shù)的應(yīng)用

（一）固定化酶的應(yīng)用（2）葡萄糖異構(gòu)酶1、在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

世界上生產(chǎn)規(guī)模最大的一種固定化酶。將培養(yǎng)好的含葡萄糖異構(gòu)酶的放線菌細(xì)胞用60～65℃熱處理15min，該酶就固定在菌體上，制成固定化酶，催化葡萄糖異構(gòu)化生成果糖，用于連續(xù)生產(chǎn)果葡糖漿。

第47頁，共58頁。48酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化四、固定化技術(shù)的應(yīng)用

（一）固定化酶的應(yīng)用（3）

青霉素酰化酶1、在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

這是在醫(yī)藥工業(yè)上廣泛應(yīng)用的一種固定化酶。可用多種方法固定。1973年已用于工業(yè)化生產(chǎn)，用于制造各種半合成青霉素和頭孢菌素。用同一種固定化青霉素?；?，只要改變pH等條件，就既可以催化青霉素和頭孢菌素水解生成6-氨基青霉烷酸（6-APA）或7-氨基頭孢霉烷酸（7-ACA），也可以催化6-APA或7-ACA與其它的羧酸衍生物進(jìn)行反應(yīng)，以合成新的具有不同側(cè)鏈基團(tuán)的青霉素和頭孢霉素。第48頁，共58頁。49酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化四、固定化技術(shù)的應(yīng)用

（一）固定化酶的應(yīng)用（4）

天冬氨酸酶1、在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

1973年日本用聚丙烯酰胺凝膠為載體，將具有高活力天冬氨酸酶的大腸桿菌菌體包埋制成固定化天氨酶，用于工業(yè)化生產(chǎn)，將延胡索酸轉(zhuǎn)化生產(chǎn)L-天冬氨酸。第49頁，共58頁。50酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化四、固定化技術(shù)的應(yīng)用

（一）固定化酶的應(yīng)用（5）延胡索酸

酶1、在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

用聚丙烯酰胺凝膠包埋含有延胡索酸酶的產(chǎn)氨短桿菌菌體，制成固定化延胡索酸酶，于1974年用于工業(yè)化生產(chǎn)，從延胡索酸生產(chǎn)L-蘋果酸。第50頁，共58頁。51酶、細(xì)胞、原生質(zhì)體固定化四、固定化技術(shù)的應(yīng)用

（一）固定化酶的應(yīng)用（6）天冬氨酸-β-脫羧

酶1、在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用

用凝膠包埋法將含有天冬氨酸-β-脫羧酶的假單胞菌菌體，制成固定化天冬氨酸-β-脫羧酶，于19