第四章 酶的固定化.pptx

生物反应工程;第四章固定化酶;ImmobilizedEnzyme;Twooppositeconcept;制备固定化酶的依据(PrincipleofpreparingImmobilizedEnzyme)

固定化酶必须能保持酶原有的专一性、高效催化能力和常温、常压下能起催化反应等特点；

固定化酶应能回收、贮藏，利于反复使用；

固定化酶应用于机械化和自动化操作，所用载体常有一定的机械强度；;固定化酶应能保持甚至超过原有酶液的活性，即要保护活性中心基团；

固定化酶应能最大程度与底物接近，从而提高产量，具有最小的空间位阻；

固定化酶应有最大的稳定性；

固定化酶应易与产物分离。

;ImmobilizedSolubleEnzymes;包埋法（Entrapment）

将酶包埋在凝胶的微小空格内或埋于半透膜的微型胶束内，但底物仍能渗入到里面与酶接触。

优点：利用此法制得的固定化酶，由于酶分子仅仅是被包埋起来，而未受到化学作用。酶蛋白几乎不起变化，可适用于多种不溶酶的制备。;缺点：酶被包埋在内部，对大分子底物很难发生催化作用。所以用包埋法制备的酶，一般只适用于小分子底物。

包埋法又分为：微胶囊包埋法,胶格包埋法;微胶囊包埋法

将酶包埋在半透性聚合体膜内，形成的直径为1~100um。

例如，天冬氨酸酶（asparaginase)就是用这种方法作

成微胶囊。;胶格包埋法;Ploymericmaterials:Ca-alginate（海藻酸钙）,?-carrageenin（角叉菜胶）, polyacrylamide,collagen(卡拉胶);;吸附法(Adsorption)

酶被吸附于惰性的固相载体或离子交换剂。根据酶分子与载体吸附的性质有物理吸附和离子吸附之别。;物理吸附法(Physicaladsorption)

使用对酶蛋白有高度吸附能力的硅胶、活性炭，氧化铝、高岭土、石英沙、火棉胶、多孔玻璃等在一定条件下与水溶酶作用制得。

这些具有吸附能力的物质就叫做载体。

;优点：操作简单，反应条件温和，酶活力损失少，载体可反复使用。

缺点：易引起蛋白质表面变性，且由于结合力弱，当反应液的pH值、离子强度、温度、底物浓度等发生变化时，会导致酶易从载体上部分或全部脱落。

;离子结合法(Ionicadsorption)

利用含有离子交换基团的固相载体（如具有交换基团的葡聚糖凝胶或纤维素）??酶蛋白分子的带电基团互相吸引（靠离子链）而形成络合物。;优点：制作简单，处理条件缓和，酶蛋白的活性中心和高级结构破坏较少，可以制得活力较高的固定化酶。

缺点：离子键结合较松散，如在高离子强度下进行反应时，酶与载体易分开。

;第一个离子结合法固定化酶：

DEAE—Cellulose

固定化过氧化氢酶

第一个工业化的固定化酶：

DEAE-SephadexA-50

固定化氨基酰化酶

;交联法（Cross-Linking）

依靠双功能基团的试剂，使酶蛋白分子之间发生交联，凝集成网状结构而成为固定化酶，最常用的双功能试剂有戊二醛、顺丁稀二酸酐和乙烯共聚物等。那么酶蛋白中的游离氨基、酚基、咪唑基及巯基均可参与交联反应。;使用戊二醛的酶固定化的交联方式：;共价结合法(CovalentBinding);共价结合法要注意两个问题：

①参加载体共价结合应不是活性中心基团，也不是参与酶蛋白的高级结构的必需基团，否则会使固定化酶不呈现出酶活力。

②载体必须具有在温和条件下可与酶蛋白发生偶联反应的基团，又有一定的机械强度和较大的表面积。

;优点：此法制得的固定化酶，酶分子和载体间的共价键较牢固，在介质组成发生改变和进行反应时，都不会造成酶的脱落，因而可以反复使用。

缺点：制取固定酶较复杂，反应条件比较剧烈，所以要制得酶活力很高的固定化酶较为困难。

制作方法：有重氮化法、烷基化和芳基化法、肽法和戊二醛法等。;图酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价结合酶分子；

(a）酶分子之间用双功能基团的化学交联试剂相互交联成水不溶性的固定化酶；（b）酶分子被结合到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶;SUMMARY;Table:ComparisonoftheCharacteristicsofDifferentMethodsofEnzymeImmobilization;固定化酶的形状和性质

(PropertiesImmobilizedEnzyme);固定化酶的应用

(ApplicationofImmobilizedEnzyme);;

2、固定化多酶反应

生化代谢产物，需由多种酶经多步酶促反应才能合成。