【学习课件】第四章酶及细胞固定化
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酶与细胞的固定化
变化少，因而酶活力损失很少。 参与交联的基团有: a-氨基, -NH2（Lys）, -SH(cys),咪唑基(His),酚基（Tyr),等
发酵液中含菌体少，有利于产品的分离纯化，提高产品质量等
第五节 固定化酶和固定化细胞的表征
• 缺点：酶与载体相互作用力弱，酶易脱落等 1）引入功能团和间隔臂；
第五节 固定化酶和固定化细胞的表征
酶被物理吸附于不溶性载体的一种固定化方 固定化后酶的哪些主要性质发生了变化?变化的趋势及原因分析.
常见非共价法?常见共价法?
法。 少量的持续不断的配基的脱落;
交联法由于不需要活化基团,所以条件比较温和,酶活的回收率比较高? 活力回收:指固定化后固定化酶(或细胞)所显示的活力占被固定的等当量游离酶(细胞)总活力的百分比. 第五节 固定化酶和固定化细胞的表征
颗粒、线条、薄膜和酶管等形状。颗粒状占 绝大多数，它和线条主要用于工业发酵生产 ，薄膜主要用于酶电极。酶管机械强度较大 ，主要用于工业生产。
固定化酶的优势：
① 极易将固定化酶与底物、产物分开；产物溶 液中没有酶的残留，简化了提纯工艺；
② 可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱 连续反应
③ 酶反应过程能够加以严格控制； ④ 较游离酶更适合于多酶反应； ⑤ 在大多数情况下，能够提高酶的稳定性； ⑥ 可以增加产物的收率，提高产物的质量； ⑦ 酶的使用效率提高、成本降低。
在中性pH下优先与a-氨基反应,因此有一定的选择性 缺点：在包埋过程发生的化学反应同样会导致酶的失活。
• 优点：酶活性中心不易被破坏，酶高级结构 二、载体活化程度和固定化配基密度的测定
固定化过程中，酶分子空间构象会有所变化，甚至影响了活性中心的氨基酸；
用此法制备的固定化酶有蛋白酶、脲酶、核糖核酸酶等。
发酵液中含菌体少，有利于产品的分离纯化，提高产品质量等
第五节 固定化酶和固定化细胞的表征
• 缺点：酶与载体相互作用力弱，酶易脱落等 1）引入功能团和间隔臂；
第五节 固定化酶和固定化细胞的表征
酶被物理吸附于不溶性载体的一种固定化方 固定化后酶的哪些主要性质发生了变化?变化的趋势及原因分析.
常见非共价法?常见共价法?
法。 少量的持续不断的配基的脱落;
交联法由于不需要活化基团,所以条件比较温和,酶活的回收率比较高? 活力回收:指固定化后固定化酶(或细胞)所显示的活力占被固定的等当量游离酶(细胞)总活力的百分比. 第五节 固定化酶和固定化细胞的表征
颗粒、线条、薄膜和酶管等形状。颗粒状占 绝大多数，它和线条主要用于工业发酵生产 ，薄膜主要用于酶电极。酶管机械强度较大 ，主要用于工业生产。
固定化酶的优势：
① 极易将固定化酶与底物、产物分开；产物溶 液中没有酶的残留，简化了提纯工艺；
② 可以在较长时间内进行反复分批反应和装柱 连续反应
③ 酶反应过程能够加以严格控制； ④ 较游离酶更适合于多酶反应； ⑤ 在大多数情况下，能够提高酶的稳定性； ⑥ 可以增加产物的收率，提高产物的质量； ⑦ 酶的使用效率提高、成本降低。
在中性pH下优先与a-氨基反应,因此有一定的选择性 缺点：在包埋过程发生的化学反应同样会导致酶的失活。
• 优点：酶活性中心不易被破坏，酶高级结构 二、载体活化程度和固定化配基密度的测定
固定化过程中，酶分子空间构象会有所变化，甚至影响了活性中心的氨基酸；
用此法制备的固定化酶有蛋白酶、脲酶、核糖核酸酶等。
酶与细胞的固定化
酶与细胞的固定化
一、为什么要进行酶的固定化？
（1）游离酶的稳定性较差：在温度、pH值和无机离子等外界因素的影响下，容易变性失活。
(2)游离酶难于连续化生产：酶与底物和产物混在一起，反应结束后，即使酶仍有较高的活力，也难于回收利用。
这种一次性使用酶的方式，不仅使成本较高，而且难于连续化生产。
(3)游离酶给下游的纯化工作带来了难度：酶反应后成为杂质与产物混在一起，无疑给进一步的分离纯化带来一定的困难。
二、固定化酶的概念：是指固定在载体上或被限制在一定的空间范围内，能连续进行催化反应，且反应后能回收并重复利用的酶。
三、固定化细胞是指固定在载体上并在一定的空间范围内进行生命活动的细胞。
也称为固定化活细胞或固定化增殖细胞。
四、与游离酶相比，固定化酶优缺点各在哪里？
固定化酶优点：
五、固定化方法有哪几类？各类的优缺点及适合范围是什么？
酶固定化的方法很多，主要可分为载体结合法、交联法、包埋法和热处理法等。
现分述如下；。
第四章酶与细胞的固定化课件
第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
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第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
Hale Waihona Puke 第四章酶与细胞的固定化第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
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第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
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第四章酶与细胞的固定化
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第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
第四章酶与细胞的固定化
酶与细胞的固定化
12
（二）包埋法
原理
– 将酶包埋于格子(Lattice)内，格子的结构可以防止蛋白质 渗出于周围基质中，但是底物仍能渗入格子内与酶相接 触
优缺点
– 优点：酶分子本身不参加水不溶性格子的形成、方法较 为简便、酶分子未受到化学作用、活力较高
– 缺点：不适用于大分子底物
根据使用包埋剂分类
– 聚丙烯酰胺凝胶包埋法、辐射包埋法、卡拉胶包埋法、 大豆蛋白质包埋法、微囊法等
– 利用聚丙烯酰胺凝胶或胶原膜包埋谷氨酸棒杆菌，用分批法或装柱 法连续由葡萄糖合成
L-苹果酸
– 利用聚丙烯酰胺凝胶包埋含有延胡索酸酶的产氨短杆菌
35
（五）生产 a-淀粉酶
方法
– 利用聚丙烯酰胺凝胶包埋枯草杆菌
特点
– 凝胶中的细菌在保温过程中仍在生长
36
二、固定化技术需要考虑的重要因素
本征速率和动力学参数
– 聚丙烯酰胺凝胶、琼脂凝胶、骨胶原、海藻酸钙 凝胶，K-角叉菜聚糖等
26
常用包埋剂的优缺点
K-角叉菜聚糖
– 制法简单，机械强度好，稳定性高，不影响细胞的代谢 活力
– 国内来源困难
海藻酸钙
– 钙离子容易被培养基中的磷酸根离子夺走而使凝胶解体
聚丙烯酰胺凝胶
– 孔径控制容易，机械强度好，富有弹性，细胞的活性高
抗生素
– 利用固定化细胞可以由单一营养物生成杆菌肽， 比传统发酵法（用淀粉-肉汤培养基）优越
33
（三）生产酒精和啤酒
酒精
– 传统酒精发酵需要大型发酵罐，不但设备繁杂， 操作困难，而且耗费一部分糖以供酵母生长之用 – 应用固定化细胞进行连续发酵后，酒精发酵时间 由传统方法的36h缩短至3h以下，乙醇生产能力 每小时为20～50g/L，而传统方法仅为2g/L – 细菌固定化的研究也颇为活跃
（二）包埋法
原理
– 将酶包埋于格子(Lattice)内，格子的结构可以防止蛋白质 渗出于周围基质中，但是底物仍能渗入格子内与酶相接 触
优缺点
– 优点：酶分子本身不参加水不溶性格子的形成、方法较 为简便、酶分子未受到化学作用、活力较高
– 缺点：不适用于大分子底物
根据使用包埋剂分类
– 聚丙烯酰胺凝胶包埋法、辐射包埋法、卡拉胶包埋法、 大豆蛋白质包埋法、微囊法等
– 利用聚丙烯酰胺凝胶或胶原膜包埋谷氨酸棒杆菌，用分批法或装柱 法连续由葡萄糖合成
L-苹果酸
– 利用聚丙烯酰胺凝胶包埋含有延胡索酸酶的产氨短杆菌
35
（五）生产 a-淀粉酶
方法
– 利用聚丙烯酰胺凝胶包埋枯草杆菌
特点
– 凝胶中的细菌在保温过程中仍在生长
36
二、固定化技术需要考虑的重要因素
本征速率和动力学参数
– 聚丙烯酰胺凝胶、琼脂凝胶、骨胶原、海藻酸钙 凝胶，K-角叉菜聚糖等
26
常用包埋剂的优缺点
K-角叉菜聚糖
– 制法简单，机械强度好，稳定性高，不影响细胞的代谢 活力
– 国内来源困难
海藻酸钙
– 钙离子容易被培养基中的磷酸根离子夺走而使凝胶解体
聚丙烯酰胺凝胶
– 孔径控制容易，机械强度好，富有弹性，细胞的活性高
抗生素
– 利用固定化细胞可以由单一营养物生成杆菌肽， 比传统发酵法（用淀粉-肉汤培养基）优越
33
（三）生产酒精和啤酒
酒精
– 传统酒精发酵需要大型发酵罐，不但设备繁杂， 操作困难，而且耗费一部分糖以供酵母生长之用 – 应用固定化细胞进行连续发酵后，酒精发酵时间 由传统方法的36h缩短至3h以下，乙醇生产能力 每小时为20～50g/L，而传统方法仅为2g/L – 细菌固定化的研究也颇为活跃
【中图版】高中生物选修一34《酶的固定化》PPT课件
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固定化细胞的优点 (1)固定化细胞含有一系列的酶，可以催化一系列的反应。 (2)反应的条件较易控制。 (3)使用时间更长。
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1．生产酒精时，使用固定化细胞比固定化酶更好，原因不包括( ) A．固定化细胞中含有一系列酶(与生产酒精有关) B．固定化细胞比固定化酶更经济、成本更低 C．固定化细胞需要提供营养物质 D．固定化细胞比固定化酶对环境条件要求低
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(4)制备固定化大肠杆菌的步骤为： ①______________________________________________________________； ②______________________________________________________________； ③______________________________________________________________； ④______________________________________________________________。
优点
催化效率高、耗能低、 污染低
①既能与反应物接触， 又能与产物分离 ②可以反复利用
成本低，操作容易、 寿命长
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①固定化细胞使用的都是活细胞，因此应提供一定的营养物质。 ②固定化细胞由于保证了细胞的完整性，因而酶的环境改变较小，酶活性受 外界影响也较小。
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二、固定化酶的制备及利用 1．酶的固定化：(1)18.6%的 CaCl2 溶液和甲醇溶液处理(10 s)，冲洗、吸干。 (2)3.65 mol/L 的盐酸水解(45 min)，蒸馏水冲洗至中性。 (3)在 5%的戊二醛溶液中浸泡(20 min)。 (4)0.1 mol/L 的磷酸缓冲液洗涤，(多次)吸干。 (5)放 1 mg/mL 的木瓜蛋白酶溶液中(4 ℃处理 3.5 h)。 ↓
酶和细胞固定化优秀课件
1982年，日本首次研究用固定化原生质体生产谷氨酸，取得进展。 固定化原生质体由于解除了细胞壁的障碍，更有利于胞内物质的分 泌，这为胞内酶生产技术路线的变革提供了新的方向。
本章 目录
5.3 酶固定化技术
固定化酶操作的注意事项
活性中心：保护酶的催化作用，并使酶的活性中心的氨基酸基团 固有的高级结构不受到损害，在制备固定化酶时，需要在非常严 密的条件下进行。
缺点： 固定化过程中往往会引起酶的失活 首次投入成本较高 大分子底物较困难
本章 目录
5.2 固定化酶的研究历史
固定化酶的研究从50年代开始，1953年德国的 Grubhofer和Schleith 采用聚氨基苯乙烯树脂为载体与羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核 酸酶等结合，制成固定化酶。
60年代后期，固定化技术迅速发展起来。1969年，日本的千烟一郎首 次在工业上生产应用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸连续生产L-氨基 酸，实现了酶应用史上的一大变革。
凝胶包埋法：将酶或含酶菌体包埋在各种凝胶内部的微孔中，制成一 定形状的固定化酶或固定化含酶菌体。大多数为球状或片状，也可按需 要制成其他形状。常用的凝胶有琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、 明胶等天然凝胶以及聚丙烯酰胺凝胶、光交联树脂等合成凝胶。
半透膜包埋法：将酶包埋在由各种高分子聚合物制成的小球内，制成 固定化酶。常用于制备固定化酶的半透膜有聚酰胺膜、火棉胶膜等
酶和细胞固定化优秀课件
酶应用过程中的一些不足
酶的稳定性较差：除了某些耐高温的酶，如α-淀粉酶、Taq酶等；和 胃蛋白酶等可以耐受较低的pH条件以外，大多数的酶在高温、强酸、 强碱和重金属离子等外界因素影响下，都容易变性失活。
酶的一次性使用：酶一般都是在溶液中与底物反应，这样酶在反应系 统中，与底物和产物混在一起，反应结束后，即使酶仍有很高的活力， 也难于回收利用。这种一次性使用酶的方式，不仅使生产成本提高， 而且难于连续化生产。
本章 目录
5.3 酶固定化技术
固定化酶操作的注意事项
活性中心：保护酶的催化作用，并使酶的活性中心的氨基酸基团 固有的高级结构不受到损害，在制备固定化酶时，需要在非常严 密的条件下进行。
缺点： 固定化过程中往往会引起酶的失活 首次投入成本较高 大分子底物较困难
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5.2 固定化酶的研究历史
固定化酶的研究从50年代开始，1953年德国的 Grubhofer和Schleith 采用聚氨基苯乙烯树脂为载体与羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶、核糖核 酸酶等结合，制成固定化酶。
60年代后期，固定化技术迅速发展起来。1969年，日本的千烟一郎首 次在工业上生产应用固定化氨基酰化酶从DL-氨基酸连续生产L-氨基 酸，实现了酶应用史上的一大变革。
凝胶包埋法：将酶或含酶菌体包埋在各种凝胶内部的微孔中，制成一 定形状的固定化酶或固定化含酶菌体。大多数为球状或片状，也可按需 要制成其他形状。常用的凝胶有琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、 明胶等天然凝胶以及聚丙烯酰胺凝胶、光交联树脂等合成凝胶。
半透膜包埋法：将酶包埋在由各种高分子聚合物制成的小球内，制成 固定化酶。常用于制备固定化酶的半透膜有聚酰胺膜、火棉胶膜等
酶和细胞固定化优秀课件
酶应用过程中的一些不足
酶的稳定性较差：除了某些耐高温的酶，如α-淀粉酶、Taq酶等；和 胃蛋白酶等可以耐受较低的pH条件以外，大多数的酶在高温、强酸、 强碱和重金属离子等外界因素影响下，都容易变性失活。
酶的一次性使用：酶一般都是在溶液中与底物反应，这样酶在反应系 统中，与底物和产物混在一起，反应结束后，即使酶仍有很高的活力， 也难于回收利用。这种一次性使用酶的方式，不仅使生产成本提高， 而且难于连续化生产。
酶及细胞固定化技术
酶及细胞固定化技术酶及细胞固定化技术是一种将酶或细胞固定在某种材料上，以便进行特定反应的技术。
这种技术可以有效地提高反应速率、稳定性和重复使用性，广泛应用于生物技术、食品工业、环境保护和医药领域。
本文将介绍酶及细胞固定化技术的原理、应用和未来发展方向。
酶及细胞固定化技术的关键在于将酶或细胞固定在一种载体上，以便进行特定反应。
常用的载体材料包括天然材料如海藻酸钠、明胶、聚乙烯醇等，以及合成材料如聚丙烯酸酯、氧化硅、氨基硅烷等。
通过交联、吸附、包埋等方法，将酶或细胞与载体结合在一起，形成固定化的酶或细胞系统。
固定化技术的主要优点在于可以提高酶或细胞的稳定性和重复使用性。
通过固定在载体上，酶或细胞可以更好地抵抗外界因素的影响，如温度、pH值、离子强度等。
固定化的酶或细胞可以通过简单的分离和回收，实现反应产物的纯化和酶的再利用。
二、酶及细胞固定化技术的应用酶及细胞固定化技术在生物技术、食品工业、环境保护和医药领域有着广泛的应用。
1. 生物技术领域在生物技术领域，酶及细胞固定化技术被用于生产化学品、药物和生物燃料。
以葡萄糖氧化酶为例，固定化的葡萄糖氧化酶可以用于葡萄糖检测、生物传感器以及生物燃料电池中。
固定化的工程酶也被用于合成生物材料、精细化学品和医药中间体，以实现高效、环保的生产过程。
2. 食品工业领域在食品工业领域，酶及细胞固定化技术被用于食品加工、酿造和酶制剂制备。
在酿造过程中，固定化的酵母细胞可以实现连续发酵，提高酒精产率和控制发酵过程。
而在食品加工中，固定化的酶可以用于降解醣类、蛋白质和脂肪，改善食品的口感和营养价值。
3. 环境保护领域在环境保护领域，酶及细胞固定化技术被用于废水处理、土壤修复和污染物降解。
固定化的微生物可以被用于处理含有重金属、有机物和氮、磷等污染物的废水，减少对环境的影响。
固定化的酶也可以用于土壤修复，去除油污和有机污染，改善土壤的质量。
4. 医药领域在医药领域，酶及细胞固定化技术被用于药物的制备、生物传感器和组织工程。
酶、细胞、原生质体的固定化-PPT课件
吸附法
共价偶联法
交联法
包埋法
酶的四种固定化方法
各种固定化方法的优缺点比较
固定化方法
吸附法
物理吸附法 离子吸附法
易 中等 高 可能 低 不变 易 弱 高，酶易流失 可能 低 不变
包埋法
共价结 交联法 合法 难 强 低 不能 高 可变 较难 强 中等 不能 中等 可变
制备难易 结合程度 活力回收 再生 费用 底物专一性
酶固定化的方法
依据酶的性质及用途不同，可分为吸附法、结 合法、交联法、包埋法4种 吸附法
最简单、最经济的方法，可分为物理吸附法和离子 交换吸附法，常用的载体有无机载体（如活性炭、氧 化铝、硅藻土、多孔玻璃、磷酸钙、金属氧化物等）、 有机载体以及淀粉、白蛋白等天热高分子载体。吸附 过程可达到纯化和固定化的目的，而且酶失活后可重 新活化再生。
较难 强 高 不能 低 不变
耦合固定法
单一的吸附固定化酶存在酶和载体容易脱落、结合不牢固等问题。 为解决上述问题，研究者不断提出新的载体和固定化方法并在耦 合固定化方面进行了大量的研究，所谓耦合固定化是指几种固定 化方法或载体的联合使用，即添加稳定因子和促进因子的固定化 方法。耦合固定化技术能够平衡和改善传统单一固定化方法的优 缺点，使酶在保持原有活性的基础上， 稳定性有所提高， 还具 有操作简单，成本低廉等优点。
结合法
根据酶与载体结合的化学键不同，可分为离子结 合法和共价结合法。 离子结合法是通过离子键结合于具有离子交换基 因的水不溶性载体的固定化方法。常用的阴离子交换 剂载体：DEAE-纤维素，DEAE-葡聚糖凝胶， Amerlite IRA-193、IRS-410、IRA-900;阳离子交换 剂载体有CM-纤维素， Amerlite CG-50、IRC-50、 IR-120，Dower-50等。
酶与细胞的固定化(1)幻灯片
目前的情况有超过固定化酶的趋 势。
原因:1.降低本钱; 2.固定化细胞比固定化酶简便; 3.可作为单一酶使用，也可作
复合酶系完成局部代谢和发酵过
一、固定化细胞的分类
分类方式 固定化细胞 分类方式
固定化细胞
细胞类型
微生物 植物 动物
死细胞:完整细胞,细胞碎片, 细胞器 生理状态 活细胞:增殖细胞,静止细胞, 饥饿细胞
优点:
1.包埋容量10-100毫克蛋白/克单 体。
2.改变单体与交联剂比例,控制凝胶孔 径的分布,改善酶的持留与底物和产物扩 散转移状况。
3.改变单体性质,可调整固定化酶的 亲水和亲脂特性。
2、微囊型
常用的微囊型包埋剂有尼龙膜、火棉胶、 醋酸纤维素等。
主要是用几十到几百微米、厚度有250 的半透膜将酶包埋固定化。半透膜容许小分 子底物和产物自由出入囊的内外，囊的外表 积相对体积的比值大，底物和产物的交换进 展迅速。
如：氨基酰化酶， 70℃，15分钟，酶没有了活性。 固定化后， 70℃，15分钟， 有>80%
2、对各种有机试剂及酶抑制剂的稳定性提高
固定化酶的最适pH变化
酶由蛋白质组成,其催化能力对外部环 境特别是pH非常敏感。酶固定化后,对底 物作用的最适pH和酶活力-pH曲线常常 发生偏移。
第三节 细胞的固定化
吸附量 50--150mg/g
优点：
操作方便,条件温和,可再生后反复使 用
缺点：
结合力较弱,不适宜的pH,高盐浓 度,高底物浓度,高温等往往能把吸附
吸附法
可以改善方法：
1.选择最正确条件操作〔如温度、 pH〕
2.选吸附量大的载体，控制酶和载 体量，
3.采用高酶量吸附 4.开发新载体 5.对酶进展修饰后再进展交换吸附
原因:1.降低本钱; 2.固定化细胞比固定化酶简便; 3.可作为单一酶使用，也可作
复合酶系完成局部代谢和发酵过
一、固定化细胞的分类
分类方式 固定化细胞 分类方式
固定化细胞
细胞类型
微生物 植物 动物
死细胞:完整细胞,细胞碎片, 细胞器 生理状态 活细胞:增殖细胞,静止细胞, 饥饿细胞
优点:
1.包埋容量10-100毫克蛋白/克单 体。
2.改变单体与交联剂比例,控制凝胶孔 径的分布,改善酶的持留与底物和产物扩 散转移状况。
3.改变单体性质,可调整固定化酶的 亲水和亲脂特性。
2、微囊型
常用的微囊型包埋剂有尼龙膜、火棉胶、 醋酸纤维素等。
主要是用几十到几百微米、厚度有250 的半透膜将酶包埋固定化。半透膜容许小分 子底物和产物自由出入囊的内外，囊的外表 积相对体积的比值大，底物和产物的交换进 展迅速。
如：氨基酰化酶， 70℃，15分钟，酶没有了活性。 固定化后， 70℃，15分钟， 有>80%
2、对各种有机试剂及酶抑制剂的稳定性提高
固定化酶的最适pH变化
酶由蛋白质组成,其催化能力对外部环 境特别是pH非常敏感。酶固定化后,对底 物作用的最适pH和酶活力-pH曲线常常 发生偏移。
第三节 细胞的固定化
吸附量 50--150mg/g
优点：
操作方便,条件温和,可再生后反复使 用
缺点：
结合力较弱,不适宜的pH,高盐浓 度,高底物浓度,高温等往往能把吸附
吸附法
可以改善方法：
1.选择最正确条件操作〔如温度、 pH〕
2.选吸附量大的载体，控制酶和载 体量，
3.采用高酶量吸附 4.开发新载体 5.对酶进展修饰后再进展交换吸附
《酶的固定化》课件
01
02
03
酶的固定化步骤：
实验 木瓜蛋白酶的固定化
取出尼龙布，用0.1mol/L 磷酸缓冲液（pH值7.8）反复洗涤，洗去多余的戊二醛，吸干之后，立即用酶液（0.5～1mg/mL）在4℃下固定3.5h（酶液用量每块尼龙布不宜超过0.8mL）。
从酶液中取出尼龙布（保留残余酶液作测定用），用0.5mol/L NaCl溶液（用0.1mol/L磷酸缓冲液（pH值7.2）配制），洗去多余的酶蛋白，即为尼龙固定化酶。
热处理法只适用于热稳定性较好的酶的固定化，在热处理时，要严格控制好加热温度和时间，以免引起酶的变性失活。
（4）热处理法
步骤step
总体积Volume(ml)
总活力Total activity(u)
总蛋白Total protein(mg)
比活力Specific activity(u/mg)
纯化倍数Purification(fold)
缺点
（2）固定化（增殖）细胞的优点和缺点
（3）固定化细胞的制备（P169-178）
一般说，对于一步和两步反应的转化过程，用固定化酶较合适；对多步转化，采用整体细胞有利。
合成聚合物（聚酯、聚胺、尼龙等）
ⅰ.优点：酶与载体结合牢固，一般不会因底物浓度高或存在盐类等原因而轻易脱落。 ⅱ.缺点：反应条件苛刻，操作条件复杂； 酶蛋白高级结构变化，破坏活性中心，活力降低。
1
2
3
4
5
6
1
重氮法
2
叠氮法
3
烷基化反应法
4
溴化氰法
⑤载体活化方法
A．重氮法
反应示意式
NH2
NaNO2/HCl
.缩短发酵周期，提高生产能力（产率）；
02
03
酶的固定化步骤：
实验 木瓜蛋白酶的固定化
取出尼龙布，用0.1mol/L 磷酸缓冲液（pH值7.8）反复洗涤，洗去多余的戊二醛，吸干之后，立即用酶液（0.5～1mg/mL）在4℃下固定3.5h（酶液用量每块尼龙布不宜超过0.8mL）。
从酶液中取出尼龙布（保留残余酶液作测定用），用0.5mol/L NaCl溶液（用0.1mol/L磷酸缓冲液（pH值7.2）配制），洗去多余的酶蛋白，即为尼龙固定化酶。
热处理法只适用于热稳定性较好的酶的固定化，在热处理时，要严格控制好加热温度和时间，以免引起酶的变性失活。
（4）热处理法
步骤step
总体积Volume(ml)
总活力Total activity(u)
总蛋白Total protein(mg)
比活力Specific activity(u/mg)
纯化倍数Purification(fold)
缺点
（2）固定化（增殖）细胞的优点和缺点
（3）固定化细胞的制备（P169-178）
一般说，对于一步和两步反应的转化过程，用固定化酶较合适；对多步转化，采用整体细胞有利。
合成聚合物（聚酯、聚胺、尼龙等）
ⅰ.优点：酶与载体结合牢固，一般不会因底物浓度高或存在盐类等原因而轻易脱落。 ⅱ.缺点：反应条件苛刻，操作条件复杂； 酶蛋白高级结构变化，破坏活性中心，活力降低。
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重氮法
2
叠氮法
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烷基化反应法
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溴化氰法
⑤载体活化方法
A．重氮法
反应示意式
NH2
NaNO2/HCl
.缩短发酵周期，提高生产能力（产率）；
【学习课件】第四章酶与细胞的固定化
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酶、细胞、原生质体的固定化ppt课件
己二胺、顺丁烯二酸酐、双偶氮苯、异氰酸酯、
双重氮联苯胺等。
包埋法
包埋法是将酶包埋在多聚物内的一种方法。 分为：
凝胶包埋法：将酶包埋在高分子凝胶细微 网格中，常用的载体有明胶、琼脂、琼脂糖、 聚丙烯酰胺、光交联树脂、海藻酸钠等；
微胶囊法：将酶包埋在直径只需几微米至 几百微米的高分子半透膜中，方法有界面沉淀 法、界面聚合法、二级乳化法以及脂质体包埋 法。
加。 缘由： 酶蛋白分子的高级构造发生变化 载体的静电相互作用
固定化细胞的性质
与固定化酶相比，固定化细胞的情况比较复杂。 〔1〕有活性升高的景象。 〔2〕稳定性的添加 。 〔3〕最适温度和最适pH常坚持不变。
固定化酶的评价目的
酶(细胞)的活力 固定化酶通常呈颗粒状，普通用于测定自然酶活
力的方法改良后才干用于测定固定化酶。 蛋白总量 1.双辛可宁酸法(BCA法) 2.考马斯亮蓝法 半衰期 在延续测定条件下，固定化酶(细胞)的活力下降为
酶、细胞、原生质体的固定化
徐彤砚 孟莉
主要内容
酶的固定化 细胞的固定化 原生质体的固定化 固定化酶与固定化细胞的性质与表征
酶的固定化
作为一种生物催化剂，酶具有专注 性强、催 化效率高、反响条件温暖等优点，在食品工业 中发扬着重要的作用。
然而，酶的稳定性差，在强酸、强碱、热及有 机溶剂等作用下容易变性，从而使酶活性降低， 甚至失活；
吸附-包埋
包埋法具有操作方便、条件温暖、根本不会改动酶的构造、酶不 易零落等优势、但也存在机械强度差、酶易走漏、传质阻力较大 等问题。利用耦合固定化技术可以很好地处理上述问题。
包埋法运用的一些凝胶分子的间隙较大，容易呵斥酶在其中的疏 漏，通常可以运用以下方法处理:①用交联或共价结合的方法处 置包埋酶颗粒；②将酶吸附在一些大分子颗粒上来增大酶分子的 体积。将葡萄糖淀粉酶吸附在凝胶化的玉米淀粉颗粒上，再利用 海藻糖包埋，处理了单一吸附呵斥的酶走漏问题，同时包埋-吸 附法改善了包埋法传质阻力大的缺陷，吸附剂的参与降低了固定 化细胞的疏漏，添加细胞在载体中的分散性 。研讨阐明将吸附 剂添加到卡拉胶包埋体系中，与单一的吸附相比固定化细胞转化 L-苯丙氨酸转化才干提高了52%，处理了转化才干差的问题
高中生物 第4章 酶的研究与应用 4.3 酵母细胞的固定化课件2高二选修1生物课件
固定化酵母 细 (jiàomǔ) 胞
第一页，共十六页。
❖ 下面(xià mian)是利用固定化酵母细胞发酵生产啤酒的 实验过程：
❖ 步骤1：酵母细胞的活化。称取lg干酵母置于50mL 烧杯中，加l0mL蒸馏水，搅拌，静置1h。
❖ 步骤2：配制物质的量浓度为0．05mol／L的氯化 钙(CaCl2)溶液。
溶液中，会观察到CaCl2溶液中有球形或椭球形的 凝胶珠形成
第十二页，共十六页。
❖ 常用的包埋法固定化细胞，需用到不溶于水的多 孔性载体，下列能作载体的是（ACD ）多
❖ A．琼脂糖
B．蔗糖(zhètáng)
❖ C．海藻酸钠
D．明胶
第十三页，共十六页。
❖ 下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术的 说法不正确的是 B
第三页，共十六页。
❖ 步骤6：固定化酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2 ～3次。
❖ 步骤7：将适量的凝胶珠放人500mL锥形瓶中，加 300mL已消毒的麦芽汁，封口(fēng kǒu)于25℃下发酵 。
❖ (1)(步1)在骤冷4的却至正常确温操的是海藻：酸钠溶液中加入(jiārù)活化 。
的酵母细胞，充分混合后转入注射器
No 充分混合后转入注射器。下列固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是C。C．向刚溶化好的海
藻酸钠溶液中加入(jiārù)已活化的酵母菌细胞，充分搅拌并混合均匀。下列关于固定化酶的说法， 错误的是D。D.固定化酶易溶于水
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第十六页，共十六页。
第六页，共十六页。
❖ 欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵 实验
该实验小组用如图所示的装置(zhuāngzhì)来进
行葡萄糖发酵。 a 是 b 是
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❖ 下面(xià mian)是利用固定化酵母细胞发酵生产啤酒的 实验过程：
❖ 步骤1：酵母细胞的活化。称取lg干酵母置于50mL 烧杯中，加l0mL蒸馏水，搅拌，静置1h。
❖ 步骤2：配制物质的量浓度为0．05mol／L的氯化 钙(CaCl2)溶液。
溶液中，会观察到CaCl2溶液中有球形或椭球形的 凝胶珠形成
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❖ 常用的包埋法固定化细胞，需用到不溶于水的多 孔性载体，下列能作载体的是（ACD ）多
❖ A．琼脂糖
B．蔗糖(zhètáng)
❖ C．海藻酸钠
D．明胶
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❖ 下列有关固定化酶技术和固定化细胞技术的 说法不正确的是 B
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❖ 步骤6：固定化酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2 ～3次。
❖ 步骤7：将适量的凝胶珠放人500mL锥形瓶中，加 300mL已消毒的麦芽汁，封口(fēng kǒu)于25℃下发酵 。
❖ (1)(步1)在骤冷4的却至正常确温操的是海藻：酸钠溶液中加入(jiārù)活化 。
的酵母细胞，充分混合后转入注射器
No 充分混合后转入注射器。下列固定化酵母细胞的制备步骤中不恰当的是C。C．向刚溶化好的海
藻酸钠溶液中加入(jiārù)已活化的酵母菌细胞，充分搅拌并混合均匀。下列关于固定化酶的说法， 错误的是D。D.固定化酶易溶于水
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❖ 欲通过制备固定化酵母细胞进行葡萄糖溶液发酵 实验
该实验小组用如图所示的装置(zhuāngzhì)来进
行葡萄糖发酵。 a 是 b 是
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