固定化酶与固定化细胞的形状与性质.PPT

二、酶的人工模拟 3. 人工模拟酶的研究意义及展望 （1）人工模拟酶的研究是生物有机化学的重要研究领域之一。 （2）人工模拟酶的研究，是实现人工合成具有高性能模拟酶的基础， 在理论和实际应用中都具有重要意义。 （3）人工模拟酶的研究属于化学、生物学等领域的交叉点，属于交叉 学科。 三、有机相酶反应 有机相酶反应的特点： 有机相酶反应是指酶在具有有机溶剂存在的介质中所进行的催化反应。 有机相中酶催化反应除了具有酶在水中所具有的特点外，还具有其独特的优点： （1）增加疏水性底物或产物的溶解度。 （2）热力学平衡向合成方向移动，如酯合成、肽合成等。 （3）可抑制有水参与的副反应，如酸酐的水解等。 （4）酶不溶于有机介质，易于回收再利用。 （5）容易从低沸点的溶剂中分离纯化产物。 （6）酶的热稳定性提高，pH的适应性扩大。 （7）无微生物污染。 （8）能测定某些在水介质中不能测定的常数。 （9）固定化酶方法简单，可以只沉积在载体表面。 三、有机相酶反应 有机相酶反应发展较快，目前发现在有机相中酶催化反应的类型 有氧化还原、酯合成、酯交换、脱氧、酰胺化、甲基化、羟化、磷酸 化、脱氨、异构化、环氧化、开环聚合、侧链切除、缩合（聚合）及 卤代等，这些都具有重要的研究意义和应用价值。 例如，利用脂肪酶催化不对称合成反应，制备具有光学活性的醇、 脂肪酸及其酯、内酯等医药、农药和人体代谢过程的中间体；利用脂肪 酶的催化合成和酯交换等反应，可以合成抗生素和香料等大环内酯，改 良油脂，合成有医用价值的糖脂、固醇脂和多肽等。有机相酶反应的应 用范围将会越来越广。 四、基因工程酶的构建 基因工程技术的问世，对酶学起到了巨大的推动和变革作用。 基因工程酶是酶学和以基因重组技术为主的现代分子生物学相结合的产物。 基因工程酶的构建主要包括3个方面： （1）酶基因的克隆和表达，用基因工程菌大量生产酶； （2）修饰酶基因和产生遗传修饰酶（突变酶）； （3）酶的遗传设计，合成自然界没有的新酶。  2．载体的选择 最好选择工业化生产中已大量应用的廉价材料为载体， 如聚乙烯醇、卡拉胶及海藻胶等。另外离子交换树脂、金属 氧化物及不锈钢碎屑等，也都是有应用前途的载体。 三、固定化方法与载体的选择依据 载体的选择还应考虑底物的性质。 固定化方法具有多样性。 三、固定化方法与载体的选择依据 1．固定化酶与固定化细胞的形状 已有多种物理形状的固定化酶，如酶膜、酶管、酶纤维、微囊和颗粒状的固定化酶。 颗粒状的固定化酶包括酶珠、酶块、酶片和酶粉等。 制造何种形状的固定化酶，需要根据底物和产物的性质、基质材料的性能、固定化的方法、酶反应的性质、反应器的类型和应用目的来决定。 四、固定化酶与固定化细胞的形状与性质 （1）颗粒状固定化酶 颗粒状的固定化酶包括酶珠、酶块、酶片和酶粉等。 每种固定化方法均可制备颗粒状的固定化酶，制备方法简单， 颗粒比表面积大，转化效率高，适用于各种类型的反应器。 如海藻胶溶液和酿酒酵母的混合液经喷珠机压入到CaCl2溶液 中即可制成固定化的酵母酶珠，可用于工业化中乙醇的大规模生产。 四、固定化酶与固定化细胞的形状与性质 （2）纤维状固定化酶 某些材料，如三醋酸纤维素，用适当的溶剂溶解后与酶混合， 再采用喷丝的方法就可制成酶纤维。如将含酶的甘油水溶液滴入 三醋酸纤维素的二氯甲烷溶液中，乳化后经喷丝头喷入含丙酮的 凝固液中即成为纤维状，取出后真空干燥即得固定化酶。 纤维状固定化的的比表面积大，转化效率高，但只适用于填充 床反应器。酶纤维也可以织成酶布用于填充床反应器。 四、固定化酶与固定化细胞的形状与性质 （3）膜状固定化酶 膜状固定化酶也称为酶膜，可以通过共价结合法将酶偶联