课件 酶工程.pptVIP

酶是什么？能作用于细胞外吗？ 以高果糖浆的生产为例，分析人们在直接利用酶的过程中，其优点是什么？问题是什么？怎样解决？ 优点：效率高、耗能低、污染低、可大规模生产。 问题：很难回收，增加成本，降低产品质量等。 （如，淀粉酶的味道会影响高果糖浆的品质） 措施：固定化酶。 常用的固定化酶技术： 固定化酶的优点是什么？问题是什么？怎样解决？ 优点：可回收，能反复利用。 缺点：一种酶只能催化一种反应，而实际生产中很多产物是通过一系列酶促反应得到的。 措施：固定化细胞。 常用的固定化技术： 人类对固定化技术的认识历程 （一）实验目的： 本实验是用吸附法将α-淀粉酶固定在石英砂上。 一定浓度的淀粉溶液经过固定化酶催化后，可使淀粉水解成糊精。流出液用碘液测试，呈红色，表明水解产物糊精生成。 α-淀粉酶 淀粉 糊精 遇碘显蓝色 遇碘显红色 （三）实验思路： 1、α-淀粉酶的固定化： 2、催化淀粉水解： 3、检测淀粉水解情况： 实验步骤： 1、α-淀粉酶的固定化： （1）用50ml小烧杯将5mg α–淀粉酶溶于4ml蒸馏水中，再加入5g石英砂，缓慢搅拌15分钟，使α–淀粉酶吸附到石英砂上； （2）用10～15ml的蒸馏水清洗石英砂2-3次（搅动不要太剧烈），最后一次清洗时取其上清液滴加到点样板上，同时滴加1%淀粉溶液充分混匀，再加入KI-I2溶液，若溶液变为蓝色，说明游离的α–淀粉酶已完全除去； 2、装反应柱： 先把滤纸片放入层析柱（针管注射器）中，再装入固定有α–淀粉酶的石英砂； 3、催化淀粉水解：将灌注了固定化酶的层析柱放在支架上，用滴管加1% 淀粉溶液，使淀粉溶液约以1滴/6s的流速过柱。 在流出1～2mL反应液后接收约0.5mL流出液，加入1-2滴KI-I2溶液，观察颜色。 用水稀释淀粉滤液1倍后再观察颜色并填写下表。 实验后，用10倍柱体积的蒸馏水洗涤此柱，放置在4℃冰箱中，几天后再重复上述实验，看是否有相同的结果。 “实验6 α-淀粉酶的固定化及淀粉水解作用的检测”的实验改进 三、固定化酶的应用 制药方面：人们利用固定化青霉素酰化酶生产氨苄青霉素，与青霉素相比，它的抗菌谱和其他性质都发生了深刻变化。每年生产的6-APA（用于合成氨苄青霉素）至少达3500吨，而使用的酶制剂仅需要30吨。 人工脏器：固定化脲酶可以当作人工肾的一部分，用于移去人体内的尿素及其他废物。当尿素从血液进入人工肾后，被转变为二氧化碳和氨离子，有毒性的氨离子可通过离子交换树脂吸附。 食品工业：现在，每年约需数千吨的固定化葡萄糖异构酶用于生产上万吨的高果糖浆（目前高果糖浆已被广泛应用在可乐等饮料中）。固定化果胶酶可用于果汁果酒的澄清。 净化污水：如德国，把能降解含硫磷等9种农药的酶，以共价结合法固定于多孔玻璃及硅珠上，制成酶柱，用于处理含硫磷废水，去除率达95%以上。 酶分子的改造 例：用作洗衣粉添加酶的枯草杆菌蛋白酶，具有氧化不稳定性，一般较脆弱，在漂白剂的作用下易失活。现在经过随机诱变定向选择后，突变型酶的氧化稳定性明显提高，这样便可与漂白剂混合使用。 酶的特殊成员 Taq酶：由于发现于水生栖热菌（Thermus aquaticus）内，故命名为Taq聚合酶（Taq polymerase），也称为TaqDNA聚合酶，简称Taq酶。Taq聚合酶常见于PCR技术，用于大量扩增DNA片段。 * 实验6　α- 淀粉酶的固定化 以及淀粉水解作用的检测 一、固定化酶： 将水溶性的酶用物理或化学的方法固定在某种介质上，使之成为不溶于水而又有酶活性的制剂。 酶分子一般相对较小，容易从大分子有机物网格中逸出；如果反应物分子较大，则不易进入网格中与酶接触 包埋法 将酶吸附在不溶于水的载体上比较困难，同时酶也容易从载体上脱落 吸附法 需要改变酶的某些结构（基团），酶的催化作用受到一定程度的影响 结合法 酶 操作缺陷 ?常用方法 酶分子一般相对较小，容易从大分子有机物网格中逸出；如果反应物分子较大，则不易进入网格中与酶接触 包埋法 将酶吸附在不溶于水的载体上比较困难，同时酶也容易从载体上脱落 吸附法 处于中心的细胞容易缺氧而受到损害，同时，反应原料不易进入到这些细胞之中 包埋法 细胞 需要改变酶的某些结构（基团），酶的催化作用受到一定程度的影响 结合法 酶 操作缺陷 ?常用方法 细胞是活的还是死的？ 营养来自哪里？ 实验6　α- 淀粉酶的固定化 以及淀粉水解作用的检测 淀粉 糊精 含石英砂的反应柱 （二）实验原理： 二、固定化酶的实验： 实验目的： 1. 制备固定化ɑ-淀粉酶； 2. 进行淀粉水解酶的测定。 实验材料和试剂： α-淀粉酶、0.5%淀粉溶液、石英砂、 5mmol/L KI-I2溶液 淀粉 糊精 浅红 + + + - - ④样品3 红色 - + + - -