精细高分子合成与性能 教学课件 ppt 作者 张宝华 张剑秋 编第10章 反应型高分子 .ppt

化学键合酶固化方法：举例2 含有缩醛结构的聚合物作为酶固化的载体，可以与蛋白质中广泛存在的氨基发生缩合反应，在载体与酶之间生成碳氮双键，因此可固化大多数酶。或者在聚合物骨架中引入内酸酐基团，利用内酰胺化反应与酶中氨基相连也是一种制备酶固化载体的方法。 化学键合酶固化方法：举例3 一些聚酸胺或多肽高分子化合物经过活化预处理后作为载体与酶结合形成不溶性的固定化酶。例如尼龙经过酸处理后，在其表面出现羧基，或经其他方法处理形成亚胺酸酯基，这些活性基均可与酶中的游离氨基直接结合，使酶在这些聚合物上得到固定化,。 化学键合酶固化方法：举例4 一些无机材料作为固化酶载体的选择材料，它们多为多孔性玻璃或硅胶，表面具有活性羟基。但是这些羟基的活性不够，很难用来直接固化酶，需要借这些羟基引入活性更强的基团。 10.5.1.2 化学交联酶固化法 利用一些带有双端基官能团的化学交联剂，通过与酶蛋白中固有的活性基团进行化学反应，生成共价键将各个酶单体连接起来，形成不溶性链状或网状结构，从而将酶固化。 10.5.1.3 酶的物理固化法 酶固化的物理方法：使用具有对反应物和产物有选择性透过性能的材料将酶固定，使参与反应的小分子透过，而属于大分子的酶得到固定的方法。 物理固化方法主要有两种，一种是包埋法，另一种是微胶囊法。 物理酶固化法特点：有利之处在于在制备过程中酶没有参与化学反应，因而其整体结构保持不变，催化活性亦保持不变。但是由于包埋物或半透膜有一定立体阻碍作用，对所进行酶促反应的动力学过程不利。因此对很多反应不适用。 酶的物理固化法 （1）包埋法 制备过程：将酶溶解在含有合成载体的单体溶液中。在此均相体系中进行合成载体的聚合反应，聚合反应进行过程中使溶液中的酶被包埋在反应形成的聚合物网络之中，不能自由扩散，从而达到酶固化的目的。此法要求形成的聚合物网络在溶胀条件下要允许反应物和生成物小分子通过。 举例：以苯酚类（如对苯二酚）和甲醛经缩聚而成的新一类凝胶状树脂（pHenolic—formaldehyde resin，PF凝胶）即属于此类高分子材料。此类凝胶价廉并易于制备，疏松多孔、无毒、不溶于水，而且具有极强的亲水性，不溶于有机溶剂，有较好的机械强度。作为载体它能简单、快速、有效地对多种酶和蛋白质加以固定，对蛋白质有很高的结合量。当与淀粉酶等结合时，可用于淀粉等多糖的酶解反应。 酶的物理固化法 （2）微胶囊法 微胶囊法是用有半通透性能的聚合物膜将酶包裹在中间，构成酶藏在微囊中的固化酶。在酶催化反应中反应物小分子可以通过半透膜与酶接触进行酶促反应，生成物可以通过半透膜逸出囊外，而酶则由于体积较大被留在膜内，其性质与包埋法的工作原理相似。 10.5.2 固化酶的特点和应用 制作固化酶的要点： 一是酶经过固化后能否保持高活性和高选择性。固定化后酶的活性取决于酶本身原有的活性和固化时采用的方式方法，以及所用载体的化学结构和物理形态。多数酶经过固化后其活性或多或少都有所降低，这是由于酶在固化过程中，活性酶中一部分氨基酸的氨基或羧基参与固化而使酶的结构在一定程度上受到破坏，因此在固化过程中酶蛋白的高次结构也会有所变化。 二是通过酶的固化能否使其扩大使用范围、简化操作、降低成本。 10.5.2.1 光学纯氨基酸的合成 光学异构体的合成是有机合成研究中的最具挑战性的课题，主要难点在于缺少专一性催化剂。而利用酶催化的专一性用于光学异构体的合成是一条有效解决途径。 举例：合成L一蛋氨酸，采用常规方法合成将仅能获得外消旋体产物，而采用从Aspergillus aryzae菌中提取的酰化氨基酸水解酶（Amino Acylase）作为催化剂，将此酶用物理吸附的方法固化在N,N-二乙基胺乙基葡聚糖（DEAE－SepHadex）树脂上，再将这种固化有酶催化剂的树脂装入反应柱中使N-乙酸基-D,L-蛋氨酸外消旋体通过反应柱进行脱乙酰基反应，在柱的出口处将得到光学纯的L-蛋氨酸。而且该反应柱可以连续反复使用。 10.5.2.2 6-氨基青霉素酸的合成 制备方法：固化酶法，将青霉素酰胺酶（penicilline amidase）接技到经过活化处理的N,N-二乙基胺乙基纤维素上，以此为固相催化剂分解原料苄基青霉素，产物即为6-氨基青霉素酸。在反应条件下分子结构中张力很大的四元和五元环未受影响。经固化后酶的稳定性增加。由此固化酶装填的反应柱连续使用11周而未见活性降低。 10.5.2.3 固化酶在分析化学和化学敏感器制作方面的应用 一、酶电极 将活性酶用特殊方法固化到电极表面就构成了酶电极，也有人称其为酶修饰电极。用酶电极可以测定极微量的某些特定物质，不仅灵敏度高，而且选择性好。它的最大优势在于酶电极可以做得非常小，甚至小到