固定化酶课件

固定化酶及其应用研究固定化酶目录固定化酶简介1固定化酶的制备2固定化酶的应用3展望4固定化酶固定化酶的意义游离状态的酶对热、强酸、强碱、高离子强度、有机溶剂等稳定性较差，易失活，并且反应后混入催化产物等物质，纯化困难，不能重复使用。酶的化学本质是蛋白质。其催化作用具有高选择性、高催化活性、反应条件温和、环保无污染等特点。天然酶的优缺点固定化酶背景已固定了几种芽孢杆菌和链霉菌中提取的葡萄糖异构化酶，并大量应用于工业生产。191619691970自1972发展历程日本一家制药公司第一次将固定化的酰化氨基酸水解酶用来从混合氨基酸中生产L-氨基酸，开辟了固定化酶工业化的新纪元。我国开始了固定化酶的研究工作，许多单位相继进行了固定化酶和固定化细胞的应用。Neleson和Griffin最先发现了酶的固定化现象。科学家就开始了固定化酶的研究工作。固定化酶物理吸附法、交联、共价结合及包埋等方法通过化学或物理的处理方法，使原来水不溶的酶与固态的水不溶性支持物结合或被载体包埋。将酶固定在生物膜或超滤膜上，制造出来的生物膜反应器固定化酶简介定义常用技术先进方法固定化酶固定化酶的优点优点对热、pH等的稳定性提高，对抑制剂的敏感性降低能反复使用应用制成酶电极的固定化酶建成监测化学反应的系统适用于连续化、自动化生产经过简单过滤离心，产品与酶可分离开反应空间大大缩小，从而能准确控制反应,可以消除侧反应固定化酶固定化酶技术利用性能优良的天然载体，或借助现代技术对传统载体进行改性，合成新型载体材料。改善催化动力学参数；实现多酶共固或整个细胞的固定化通过辐射、光、等离子体、电子等方法制备吸附法、交联法、包埋法、共价结合法改性载体及新型载体固定化酶酶的定向固定化及多酶共固技术新型酶固定化方法传统的酶固定化方法固定化酶传统的酶固定化方法吸附法物理吸附和离子交换吸附。酶易从载体脱落并污染催化反应产物。交联法利用双功能和多功能交联试剂，在酶分子和交联试剂之间形成共价键。作为其他固定化方法的辅助手段。包埋法载体与酶溶液混合后，借助引发剂进行聚合反应，通过物理作用将酶限定在载体的网格中。共价结合法酶分子的非必须基团与载体表面的活性功能基团通过形成化学共价键实现不可逆结合。固定化酶新型酶固定化方法辐射Mohy等以137Cs为辐射源，通过γ-射线引发将甲基丙烯酸甲酯接枝共聚于尼龙膜袭面，经进一步活化，用于青霉素酰化酶的固定光偶联以光敏性单体聚合物包埋固定化酶或带光敏性基团的载体共价固定化酶，由于条件温和，可获得酶活力较高的固定化酶。等离子体高度激发的原子、分子、离子以及自由基的聚集体，大量的等离子体常在室温下存在。载体材料表面可以由等离子体进行有用修饰，从而引入活性基团。原则：实现在较为温和的条件下进行酶的固定化，尽量减少或避免酶活力的损失。固定化酶酶的定向固定化及多酶共固技术定向固定化传统的酶固定化方法的缺点是酶在任意位点与载体进行连接，使酶活性位点不能充分暴露，而且酶的固定化量降低

，因此定向固定化酶技术将成为今后固定化酶研究的热点。多酶共固为了充分发挥不同酶的各自优势，把不同来源的酶与整个细胞的生物催化性能相结合，实现多酶共固或整个细胞的固定化，也日益受到研究者的重视。固定化酶改性载体及新型载体固定化酶新型载体高分子复合物，因其优良的传质性能、电解质的灵敏介电特性以及良好的生物相容性等特点，也成为固定化酶良好的新型载体，在酶固定化领域显示了广阔的应用前景。改性载体固定化酶通过表面涂层或表面吸附等物理方法以及接枝、聚合等化学方法实现载体表面物理性质或化学结构的改变。异同固定化酶例：以壳聚糖为载体固定化青霉素酰化酶固定化酶的反应原理：

醛的羰基和一级胺、二级胺能发生亲核加成反应生成西佛碱(Schiffbase)，因此利用甲醛和双功能团的醛类化合物如戊二醛等与壳聚糖及蛋白酶的氨基发生Schiff反应，可用来固定化青霉素酰化酶。其键合机理如下：

固定化酶例：以壳聚糖为载体固定化青霉素酰化酶酶活的测定原理青霉素G钠盐在青霉素酰化酶的作用下，水解成6一氨基青霉烷酸(6一APA)和苯乙酸，用NaOH溶液中和生成的苯乙酸，使反应体系保持恒定的pH值。记下反应12min内消耗NaOH溶液的体积数，从NaOH溶液的体积数求得生成苯乙酸的量。特定条件下，单位时间内单位酶量生成的苯乙酸的微克分子数为酶活。其中青霉素钠盐的水解反应如下：固定化酶例：以壳聚糖为载体固定化青霉素酰化酶方法：壳聚糖载体的制备称2g壳聚糖溶解在100mL的5％的乙酸溶液中，在微火上缓慢加热，溶解，吸人针管，用针筒注入2％的多聚磷酸钠溶液中，搅拌，使其凝固成颗粒状，浸泡1～1.5h，抽滤，水洗至pH值为中性。用活化剂活化壳聚糖载体用不同的醛在不同pH值下，在室温与上述壳聚糖载体置于转速150r/min摇床上，反应1.

5h，以蒸馏水充分洗涤。用活化载体固定化青霉素酰化酶在上述预处理的活化壳聚糖载体中加人一定量的酶液，在不同pH值下，置于转速为150r／min摇床上振摇12h，充分洗涤后测固定化酶活和残余酶液的酶活。酶活的测定固定化酶固定化酶的应用1工业生产中：不论是早期从动物脏器和植物种子种提取的酶，还是后来发现的种类繁多、功能多样的微生物酶都已被覆盖在固定化酶的研究领域。2生化制药中：用来生产工业、医学等领域的一些纯度要求较高的制剂，其中有最早生产的氨基酸，还有抗生素、核酸、蛋白质抗体、高纯度的蛋白酶等。3生物传感器和环境保护中：固定化葡萄糖氧化酶传感器、青霉素电极等。将辣根过氧化酶大量吸附在磁石上，可以对水中的氯酚选择性吸附。固定化酶例：磁性固定化酶处理含酚废水的研究实验中所用的酶为辣根过氧化物酶（HRP），从生物体内提取精制而成，具有较高的活性。利用辣根过氧化物酶催化过氧化氢产生活性氧，并将酚氧化，生成水溶性差的化合物，然后用过滤或沉淀的方法加以分离。其主要反应为：即在HRP的作用下，氧化剂(H202)将酚氧化，产生了活性高的苯氧自由基等中间物，它们从酶的活性中心扩散到溶液各处，与酚分子或苯氧自由基本身发生反应，生成了一系列的聚合物。这些聚合物具有高相对分子质量和低水溶性的特性，因而易从溶液中分离。固定化酶例：磁性固定化酶处理含酚废水的研究实验方法:在50mL的锥形瓶中，先加入缓冲液，然后依次加入一定量已知酚浓度的水溶液、酶和过氧化氢溶液，磁力搅拌，控制一定的反应条件，当反应达到预定时间后，过滤，去除沉淀物，取滤液分析酚浓度，计算酚的去除