第七章 酶工程制药课件.ppt

酶改造后的变化： 提高生物活性； 增强在不良环境（非生理条件）中的稳定性； 针对异体反应，降低生物识别能力。 2、常用化学修饰剂 （1）化学修饰剂的要求：较大相对分子量；良好的生物相容性和水容性；分子表面有较多的反应活性基团；修饰后酶的半衰期较长。 （2）常用修饰剂： 糖及糖的衍生物：右旋糖苷、右旋糖苷硫酸酯、糖肽、葡聚糖凝胶、聚乳； 高分子多聚物：聚乙二醇、聚乙烯醇； 生物大分子：肝素、血浆蛋白质、聚氨基酸； 双功能试剂：戊二醛、二胺； 其他：固定化酶载体、糖基化试剂、甲基化试剂、乙基化试剂和小分子有机化合物。 3、酶化学修饰的机理 （1）酶的表面化学修饰 ①大分子修饰： 可溶性大分子（如聚乙二醇（PEG）、聚丙烯酸、聚氨基酸、葡聚糖、环糊精等），可通过共价键连接在酶分子表面，形成覆盖层。 用相对分子量在500~20000内的PEG作修饰剂，一般没有免疫原性和毒性，其生物相容性已通过美国FDA认证。 ②小分子修饰： 对酶的活性部位或活性部位之外的侧链基团化学修饰，以改变酶学性质。如氨基葡萄糖、乙酸酐等。 ③交联修饰： 应用双功能基团（如戊二醛等）将酶蛋白分子之间、亚基之间或分子内不同肽链部分间进行共价交联，可使酶分子活性结构加固，并可提高其稳定性，增加酶在非水溶液中的使用价值。 ④固定化修饰 通过酶表面的酸性或碱性残基，将酶共价连接到惰性载体上，由于酶所处的微环境的改变，会使酶的性质（pH、温度、稳定性），特别是动力学性质发生改变。 2、固定化酶的特点 具有生物催化剂的功能，又有固相催化剂的功能。固定化酶的优点： ①可在较长时间内多次使用，在多数情况下，酶的稳定性提高。 ②反应后，酶底物产物易分开，产物中无残留酶，易于纯化，产品质量高。 ③反应条件易控制，可实现转化反应的连续化和自动控制。 ④酶的利用效率高，单位酶催化的底物量增加，用酶量减少。 ⑤比水溶性酶更适合于多酶反应。 固定化酶的缺点： ①固定化时，酶活力有损失。 ②增加生产成本，工厂初始投资大。 ③只能用于可溶性底物，而且较适于小分子底物，对大分子底物不适宜。 ④胞内酶必须经过酶的分离纯化过程。 ⑤与完整菌体相比不适宜多酶反应，特别是需要辅助因子的反应。 酶和细胞固定化方法 载体结合法 交联法 包埋法 网格型 微囊型 物理吸附法 离子结合法 共价结合法 热处理（细胞） 3、酶和细胞固定化方法 （1）载体结合法 ①物理吸附法；②离子结合法；③共价结合法。 （2）交联法 （3）包埋法：①网格型；②微囊型 （4）选择性热变性法： 专用于细胞固定化，是将细胞在适当温度下处理，使细胞膜蛋白变性但不使酶变性而使酶固定于细胞内的方法。 酶和细胞固定化模式 4、酶和细胞的固定化载体 （1）吸附载体：（物理吸附、离子吸附）矾土、膨润土、活性炭、氧化铝、纤维素、碳酸钙等。 （2）包埋载体：卡拉胶、海藻胶等。 （3）共价结合载体：纤维素、琼脂、聚丙烯酰胺等。 5、固定化酶制备技术 （1）吸附法制备固定化酶技术 （2）包埋法制备固定化酶技术 ①界面沉降法；②界面聚合法 （3）交联法制备固定化酶技术 （4）共价结合法制备固定化酶技术 二、固定化细胞的制备 1、固定化细胞的定义 将细胞限制或定位于特定空间位置的方法称为细胞固定化技术。 被限制或定位于特定空间位置的细胞称为固定化细胞。 固定化细胞也称为第二代固定化酶。 已发展到动植物细胞，甚至线粒体、叶绿素及微粒体等细胞器的固定化。 2、固定化细胞的特点 既有细胞特性，也有生物催化剂功能，又具有固相催化剂特点。其优点： ①无须进行酶的分离纯化。 ②细胞保持酶的原始状态，酶回收率高。 ③细胞内酶比固定化酶稳定性更高。 ④细胞内酶的辅助因子可以自动再生。 ⑤细胞含多酶体系，可催化一系列反应。 ⑥抗污染能力强。 固定化细胞的缺点： （1）利用的仅是胞内酶，而细胞内多种酶的存在，会形成不需要的副产物。 （2）细胞膜、细胞壁和载体都存在着扩散限制作用。