第十章 固定化技术.pptVIP

溶液酶的这些缺点，通过选择适宜的载体与方法将它们固定化以后就能逐一地加以解决。如：消血栓：纤溶酶是异源蛋白质，可在人体内引起免疫反应，无法长期使用。酶的不稳定性使其在较短的时间内失活。用包埋法制备的酶固定化技术可克服上述弊端，酶在囊中不能漏出，小分子物质能自由进出。化学分析方面的应用酶的专一性可以使酶在一个复杂体系中不受其他物质干扰，准确地测出某一物质含量，但由于纯酶不够稳定且价格昂贵，因而限制了其应用范围。固定化技术的发展为酶法分析的应用开辟了新途径酶传感器酶传感器是由固定化酶与能量转换器两部分组成的传感装置，其中酶是与适当的载体结合形成的不溶于水的固定化酶膜。最常用的酶传感器是酶电极，即将固定化酶膜与转换电极做在一起，当酶膜与被测物发生催化反应而生成电极活性物质后，电极测定活性物质并将其转换为电信号输出。固定化酶和电化学传感器的结合优点：①既有不溶性酶体系的优点，又具有电化学电极的高灵敏度；②酶的专一反应性，使其具有较高的选择性，能够直接在复杂试样中进行测定。酶电极特点：快速、方便、灵敏、精确固定化方法一般采用凝胶包埋法，制成酶膜。青霉素酶电极以固定化青霉素酶的酶膜与pH电极结合而成如：将青霉素酶固定在聚丙烯酰胺凝胶或光交联树脂膜内，然后紧贴在玻璃电极（pH）上即成。当酶电极浸入含有青霉素的溶液中时，青霉素酶催化青霉素水解生成青霉烷酸，引起溶液中氢离子浓度增加，即反映到pH电极上从而测定青霉素的含量GlucoseGluconicacidGlucoseoxidaseOxygenHydrogenperoxideMembraneElectrode根据反应中消耗的O2、生成的葡萄糖酸和H2O2的量，可以用氧电极、pH电极和H2O2电极来测定葡萄糖的含量。环境保护方面的应用环境监测根据固定化酶用于化学分析的原理、固定化酶也可以用于测定有毒物质含量以进行环境监测．如酚、有机磷、有机氯、氰化物等的监测。美国宾夕法尼亚大学利用多酚氧化酶制成固定化酶柱，将其与氧电极检测器合用，可以检测出水中酚的含量．基础理论研究方面的应用作为工具酶，进行生物高分子的结构分析；酶化学的研究；作为生物体膜结合酶的模型；模拟酶；合成酶。第二节固定化细胞发酵一、固定化细胞的定义与要求固定化细胞就是被限制自由移动的细胞，即细胞受到物理化学等因素约束或限制的在一定的空间界限内，但细胞仍保留催化活性并具有能被反复或连续使用的活力。这是在酶固定化技术上发展起来的一项技术。二、固定化细胞的优缺点与游离细胞相比固定化细胞的密度大、可增殖，不需要微生物菌体的多次培养、扩大，从而缩短发酵生产周期，提高生产能力。1，优点细胞可反复或连续使用使用。发酵液中菌体含量少，有利与产品的分离纯化。与固定化酶相比1、可以免除酶的提取和精制，有利于酶活的保持2、对外界条件变化敏感性不强，酶在细胞内的稳定性较高，完整细胞固定化后酶活性损失少，有利于控制反应3、若反应体系需要酶和辅因子的再生，固定化细胞是最好的方法。4、固定化细胞制备的成本比固定化酶低海藻酸钙凝胶包埋法：滴至海藻酸钠溶液＋E(orcell)CaCl2溶液中IE(orIC)角叉菜胶包埋法：滴至角叉菜胶＋E(orcell)KCl溶液中IE(orIC)聚丙烯酰胺凝胶包埋法：APAcr+Bis+E(orcell)IE(orIC)TEMED以聚丙烯酰胺凝胶为例加以介绍：（1）单体：丙烯酰胺、丙烯酸、甲基丙烯酸（2）双功能交联剂：N,N-甲叉双丙烯酰胺(Bis)（3）催化系统：碱催化系统：TEMED（四甲基乙二胺）和过硫酸胺系统；β-二甲基丙腈和过硫酸钾系统。光催化：核黄素过硫酸胺系统γ辐射、冰冻无氧辐射等。（4）珠状聚合包埋过程：酶、保护剂、单体、交联剂、聚合催化剂混合后，立即在疏水相（一种乳化剂，与水有同样密度）的有机溶剂中分散成珠状凝胶。举例：制备珠状聚丙烯酰胺包埋β-半乳糖苷酶①酶液：酵母半乳糖苷酶100mg，溶于56ml磷酸缓冲液（0.