生化工程第七章固定化细胞和酶演示文稿.pptVIP

生化工程第七章固定化细胞和酶演示文稿 第一页，共二十三页。 （优选）生化工程第七章固定化细胞和酶 第二页，共二十三页。 固定化酶生物反应器 实际应用中，固定化酶可以装在反应器中，连续生产有利于生产的自动化，提高生产率。 鉴于此，70年代以来，该技术受到各国学者的瞩目，纷纷开展固定化酶的研究。 第三页，共二十三页。 8.1?? 固定化方法及固定化后酶和细胞的性质 一、 固定化的原则和方法 由于酶催化作用依靠它的高级结构及活性中心。 固定化时，活性中心的必需基团避免参加反应； 避免高温、强碱、有机溶剂以及高浓度盐的处理，保护靠氢键、离子键、疏水键等弱键维系的酶蛋白质的高级结构。尽可能在温和条件下进行固定化反应。 第四页，共二十三页。 固定化方法： 载体结合法：将酶（细胞）固定在不溶性载体上。靠共价结合、离子结合、和物理吸附。 常用的载体：纤维素、葡聚糖、琼脂糖等多糖衍生物颗粒或多孔玻璃等。 载体结合法 交联法 包埋法 8.1?? 固定化方法及固定化后酶和细胞的的性质 第五页，共二十三页。 交联法：使酶与具有两个以上官能团的试剂（戊二醛）进行反应，应用化学键把酶固定。 包埋法：将酶包在凝胶微小格子内，或是将酶包裹在半透性聚合物膜内的固定化方法。 常用的凝胶为聚丙烯酰胺、海藻酸钙、胶原、卡拉胶等。 包埋法简单，可适用于大多数酶。 第六页，共二十三页。 第七页，共二十三页。 第八页，共二十三页。 二、 固定化酶和细胞的性质 1、固定化后的活性 酶经固定化后，活力降低。 原因是： a.?酶和载体结合时，活性中心的氨基酸也或多或少地参与了结合 ，使得酶的结构发生部分变化，酶活力有一部分丧失。 b.?由于载体的存在，有空间位阻，影响底物和酶接触，酶的活性得不到全部表达。 细胞固定化后，一般酶活力不下降。细胞内酶受细胞膜、壁的保护。 8.1?? 固定化方法及固定化后酶和细胞的的性质 第九页，共二十三页。 固定化酶结构的改变 第十页，共二十三页。 2、稳定性 酶或细胞被固定化后，由于载体的存在，酶分子的结构或细胞被约束，对外部恶劣环境的敏感性下降，使其稳定性增加（对热、对各种化学试剂等）。而且有时稳定性增加的幅度比较大。 第十一页，共二十三页。 3、催化活性 （底物专一性，反应的pH值，T，动力学常数） a.?底物专一性：当底物为大分子时，酶或细胞对底物专一性下降；当底物为小分子时，酶或细胞对底物专一性变化不大。 b．最适pH：依固定化载体与酶分子、细胞上所分布电荷的相互作用不同而异。有的变化，有的不变化，有的向pH小的方向移动，有的向pH大的方向移动。 第十二页，共二十三页。 3、催化活性 （底物专一性，反应的pH值，T，动力学常数） c.反应的最适温度 固定化酶、细胞的最适温度往往升高，升高的幅度不同，2~15 oC不等。 d.动力学常数 酶：米氏常数km反映了酶和底物的亲和力。 固定化酶的表现Km(app)与游离酶的Km相比 有些不变，有的变化很大。 第十三页，共二十三页。 3、催化活性 （底物专一性，反应的pH值，T，动力学常数） 原因可能是：载体间的静电作用，以及扩散效应。如果固定化酶区域的底物浓度比外部液相主体溶液高，Km(app)下降。相反，用包埋法的固定化酶的Km(app)值，可较游离酶多两个数量级。这是由于凝胶中的扩散效应使底物浓度减少，导致内部底物浓度低于外部区域的浓度，Km(app)上升。 对于固定化细胞，情况类似。 Vmax 一般不变化。 第十四页，共二十三页。 第十五页，共二十三页。 8.2 固定化酶和固定化细胞的应用 在70年代初，首先固定单一的酶，催化单一反应； 随后同时固定两种酶或两种以上的酶，以及固定化酶和辅酶，催化复杂一些的反应； 再后来发展起来的固定化细胞技术，使得不易提取的不稳定的酶的利用有了方便条件，还可以利用活细胞的完整代谢体系来完成复杂的反应。如乙醇的生产。 第十六页，共二十三页。 8.2 固定化酶和固定化细胞的应用 在固定化酶、固定化细胞的研究中发展起来的亲和层析技术，已经远远超出了 利用酶和微生物进行催化反应的范畴。例如抗体抗原的提纯是利用了特异的免疫吸附反应。 第十七页，共二十三页。