第五章 酶、细胞、原生质体固定化.doc

酶工程电子教案
第五章酶、细胞、原生质体固定化
◆酶的一些不足之处:
(1)酶的稳定性较差
(2)酶的一次性使用
(3)产物的分离纯化较困难
◆改善方法之一就是固定化技术的应用:
(1)固定化酶是指固定在一定载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶。固定化酶既保持了酶的催化特性,又克服了游离酶的不足之处,具有增加稳定性,可反复或连续使用以及易于和反应产物分开等显著优点。
(2)固定化细胞是指固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞。也称为固定化活细胞或固定化增值细胞。通常只能用于胞外酶等胞外产物的生产。
(3) 固定化原生质体技术,有利于胞内物质的分泌。
1. 酶固定化
◆采用各种方法,将酶与水不溶性的载体结合,制备固定化酶的过程称为酶的固定化。固定在载体上并在一定的空间范围内进行催化反应的酶称为固定化酶。
◆固定在载体上的菌体或菌体碎片称为固定化菌体,它是固定化酶的一种形式。

固定化的方法:吸附法、包埋法、结合法、交联法和热处理法等。
(1)吸附法:
◆利用各种固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上,而使酶固定化的方法称为物理吸附法,简称吸附法。
◆物理吸附法常用的固体吸附剂有活性炭、氧化铝、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃、硅胶、羟基磷灰石等。
◆靠物理吸附作用,结合力较弱,酶与载体结合不牢固而容易脱落,所以使用受到一定的限制。
(2)包埋法
◆将酶或含酶菌体包埋在各种多孔载体中,使酶固定化的方法称为包埋法。
◆包埋法使用的多孔载体主要有:琼脂、琼脂糖、海藻酸钠、角叉菜胶、明胶、聚丙烯酰胺、光交联树脂、聚酰胺、火棉胶等。
◆包埋法制备固定化酶或固定化菌体时,根据载体材料和方法的不同,可分为凝胶包埋法和半透膜包埋法两大类。
◇凝胶包埋法:凝胶包埋法是将酶或含酶菌体包埋在各种凝胶内部的微孔中,制成一定形状的固定化酶或固定化含酶菌体。大多数为球状或片状,也可按需要制成其他形状。
常用的凝胶有琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、明胶等天然凝胶以及聚丙烯酰胺凝胶、光交联树脂等合成凝胶。
◇半透膜包埋法:半透膜包埋法是将酶包埋在由各种高分子聚合物制成的小球内,制成固定化酶。
常用于制备固定化酶的半透膜有聚酰胺膜、火棉胶膜等。
(3)结合法
◆选择适宜的载体,使之通过共价键或离子键与酶结合在一起的固定化方法称为结合法。
◆根据酶与载体结合的化学键不同,结合法可分为离子键结合法和共价键结合法。
◇离子键结合法:通过离子键使酶与载体结合的固定化方法称为离子键结合法。
离子键结合法所使用的载体是某些不溶于水的离子交换剂。常用的有DEAE-纤维素、TEAE-纤维素、DEAE-葡聚糖凝胶等。
◇共价键结合法:通过共价键将酶与载体结合的固定化方法称为共价键结合法。
共价键结合法所采用的载体主要有:纤维素、琼脂糖凝胶、葡聚糖凝胶、甲壳质、氨基酸共聚物、甲基丙稀醇共聚物等。
酶分子中可以形成共价键的基团主要有:氨基、羧基、巯基、羟基、酚基和咪唑基等。
◇要使载体与酶形成共价键,必须首先使载体活化,即借助于某种方法,在载体上引进一活泼基团。然后此活泼基团再与酶分子上的某一基团反应,形成共价键。
◇使载体活化的方法很多。主要的有重氮法、迭氮法、溴化氰法和烷化法等。
(4)交联法