酶的定向固定化方法26页PPT
合集下载
酶及细胞的固定化PPT课件
第7页/共85页
3.固定化原生质体
意义： (1)固定化原生质体去除了细胞壁的扩散障 碍，有利于氧的传递，营养成分的吸收和 胞内产物的分泌。 (2)原生质体不稳定，容易破裂，固定化后， 由于载体的保护作用，稳定性提高。
第8页/共85页
二、固定化方法
（一）酶的固定化方法 固定化方法
吸附法 共价偶联法 交联法 包埋法
1.酶传感器
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。
第60页/共85页
Biosensor •Sensitive and specific • Rapid • Simple
第61页/共85页
第27页/共85页
包埋法是目前应用最多的一种较理想的方法， 与其它固定化方法相比： •优点：不与酶蛋白氨基酸残基反应，很少改变 酶的高级结构，酶活回收率高。 •缺点：只适合作用于小分子底物和产物的酶。
第28页/共85页
吸附法 共价偶联法
交联法
包埋法
酶的四种固定化方法
第29页/共85页
第30页/共85页
双功能试剂：
常用的是戊二醛
O
O
H — C — CH2 — CH2 — CH2 — C — H
第18页/共85页
戊二醛有两个 醛基，均可与酶 或蛋白质的游离 氨基反应,使酶蛋 白交联。
此法与共价偶联法利用的均是共价键， 不同之处：交联法不使用载体。
第19页/共85页
第20页/共85页
交联反应既能发生在分子间，也可发生 在分子内。 • 酶浓度低时，交联发生在分子内，酶仍保 持溶解状态。 • 酶浓度高时，交联发生在分子间，酶变为 不溶态。
3.固定化原生质体
意义： (1)固定化原生质体去除了细胞壁的扩散障 碍，有利于氧的传递，营养成分的吸收和 胞内产物的分泌。 (2)原生质体不稳定，容易破裂，固定化后， 由于载体的保护作用，稳定性提高。
第8页/共85页
二、固定化方法
（一）酶的固定化方法 固定化方法
吸附法 共价偶联法 交联法 包埋法
1.酶传感器
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。
第60页/共85页
Biosensor •Sensitive and specific • Rapid • Simple
第61页/共85页
第27页/共85页
包埋法是目前应用最多的一种较理想的方法， 与其它固定化方法相比： •优点：不与酶蛋白氨基酸残基反应，很少改变 酶的高级结构，酶活回收率高。 •缺点：只适合作用于小分子底物和产物的酶。
第28页/共85页
吸附法 共价偶联法
交联法
包埋法
酶的四种固定化方法
第29页/共85页
第30页/共85页
双功能试剂：
常用的是戊二醛
O
O
H — C — CH2 — CH2 — CH2 — C — H
第18页/共85页
戊二醛有两个 醛基，均可与酶 或蛋白质的游离 氨基反应,使酶蛋 白交联。
此法与共价偶联法利用的均是共价键， 不同之处：交联法不使用载体。
第19页/共85页
第20页/共85页
交联反应既能发生在分子间，也可发生 在分子内。 • 酶浓度低时，交联发生在分子内，酶仍保 持溶解状态。 • 酶浓度高时，交联发生在分子间，酶变为 不溶态。
酶与细胞的固定化课件.ppt
采用明胶作载体,戊二醛作交联剂 制备固定化果胶酯酶（焦云鹏，2005）
固定化果胶酯酶的热稳定性
固定化果胶酯酶的pH稳定性
采用明胶作载体,戊二醛作交联剂 制备固定化果胶酯酶（焦云鹏，2005）
固定化果胶酯酶作用的最适温度
固定化果胶酯酶作用的最适pH值
5、酶的动力学特征 固定化酶的表观米氏常数Km随载体的带电性能变化。 二者电荷不同，因静电作用，固定化酶的表观Km值低于溶液的Km值； 电荷相同，由于亲和力降低，固定化酶的表观Km值显著增加。
Cefaclor(R1=H,R3=Cl) Cephalexin(R1=H,R3=Me) Cefadroxil(R1=OH,R3=Me)
酶促合成头孢类抗生素
CHCOOCH3 + H2N
NH2
O
S
Synthetase
N CH3
COOH
Esterase
CHCOOH +
NH2
CHCONH
NH2 O
S
N CH3
交联法有2种形式即酶直接交联法和酶辅助蛋白交联法。
酶直接交联法：在酶液中加入适量多功能试剂，使其形成不溶性衍生物。 固定化依赖酶与试剂的浓度、溶液pH和离子强度、温度和反应时间之间 的平衡。
酶辅助蛋白交联法：为避免分子内交联和在交联过程中因化学修饰而引起 酶失活，可使用第二个"载体"蛋白质（即辅助蛋白质，如白蛋白、明胶、 血红蛋白等）来增加蛋白质浓度，使酶与惰性蛋白质共交联。
二、固定化酶和固定化细胞的性质与表征 （一）固定化酶的性质 1、酶的活性 多数情况下固定化酶的活力常低于天然酶。原因：酶结构变化与空间
位阻。
2、酶的稳定性 大多数固定化酶具有较高的稳定性、较长的操作寿命和保存寿命。
《酶的固定化》PPT课件
第一节 酶固定化
定义 酶的固定化:将酶和菌体与不溶性载体结合的过程; 固定化酶:在一定空间内呈闭锁状态存在的酶，能连续 进行反应，反应后的酶可回收重复使用; 概念发展
“水不溶酶”（water insoluble enzyme) “固相酶”（solid phase enzyme)
1971年第一届国际酶工程会议正式采用“固定化酶（immobi lized enzyme)”
• 1、吸附法(link) • 2、包埋法(link) • 3、结合法(link) • 4、交联法(link) • 5、热处理法(link)
酶固定化方法示意图
吸附法 用固体吸附剂将酶或含酶菌体吸附在其表面上而使其固定的方法; 固体吸附剂:活性炭、硅藻土、多孔陶瓷、多孔玻璃等; (1)操作简单，条件温和，不会引起酶变性失活，载体廉价易得，可反复使用; (2)物理吸附结合能力弱，酶与载体结合不牢固易脱落.
(2)产物酸碱性对最适pH值的影响
酸性:固定化酶的最适pH值比游离酶的高 碱性:固定化酶的最适pH值比游离酶的低 中性:固定化酶的最适pH值一般不变 原因:载体障碍产物的扩散
(back)
底物的特异性
与底物分子量的大小有关; 作用于低分子量底物的酶，没有明显变化，如氨基 酰化酶、葡聚糖氧化酶等; 既可作用于大分子底物，又可作用于小分子底物的 酶，往往会发生变化。如，固定在羧甲基纤维素上 的胰蛋白酶，对二肽或多肽的作用保持不变，而对 酶蛋白的作用仅为游离酶的3%左右 原因:载体的空间位阻作用
Relative activity (%)
100
80
60
A
B 40
20
0 30 40 50 60 70 80 90 Temperature ( 篊 )
《酶的固定化》课件
稳定性等
稳定性评估可 以帮助选择合 适的固定化方 法，提高酶的
固定化效果
稳定性评估还 可以帮助优化 固定化酶的生 产工艺，降低
生产成本
固定化酶的使用寿命
固定化酶的稳定性：在固定化过程中，酶的活性和稳定性得到提高
固定化酶的寿命：固定化酶的寿命通常比游离酶长，可以延长酶的使用寿命
固定化酶的再生：固定化酶可以通过再生技术恢复活性，延长使用寿命
添加标题
酶的固定化可以减少污染，提高环 保性能
酶的固定化可以简化生产工艺，提 高生产效率
酶的固定化未来 发展展望
新技术的开发与应用
酶固定化技术的发展：从传统的物理吸附到新型的化学键合 新型酶固定化技术的应用：在生物催化、生物制药、环境保护等领域的应用 酶固定化技术的挑战：如何提高酶的活性和稳定性，降低成本 酶固定化技术的未来：开发新型酶固定化材料，提高酶的固定化效率和稳定性，拓展应用领域
酶的固定化应用
环境保护：酶的固定化可以用 于污水处理、废气处理等领域
生物催化：酶的固定化可以 提高反应速率和选择性
食品加工：酶的固定化可以用 于食品加工，如酿酒、制糖等
医药工业：酶的固定化可以用 于药物合成、药物分析等领域
酶的固定化技术
吸附法
原理：利用酶与载体之间的物理或化学作用力，使酶固定在载体上 优点：操作简单，成本低，固定化效果好 缺点：酶活性易受载体影响，固定化后酶活性降低 应用：广泛应用于生物催化、生物制药等领域
提高固定化酶的稳定性与活性
改进固定化技术：提高酶的固 定化效率和稳定性
优化酶分子结构：提高酶的活 性和稳定性
筛选和优化固定化载体：提高 酶的固定化效率和稳定性
研究酶的固定化机制：为提高 酶的稳定性与活性提供理论支 持
稳定性评估可 以帮助选择合 适的固定化方 法，提高酶的
固定化效果
稳定性评估还 可以帮助优化 固定化酶的生 产工艺，降低
生产成本
固定化酶的使用寿命
固定化酶的稳定性：在固定化过程中，酶的活性和稳定性得到提高
固定化酶的寿命：固定化酶的寿命通常比游离酶长，可以延长酶的使用寿命
固定化酶的再生：固定化酶可以通过再生技术恢复活性，延长使用寿命
添加标题
酶的固定化可以减少污染，提高环 保性能
酶的固定化可以简化生产工艺，提 高生产效率
酶的固定化未来 发展展望
新技术的开发与应用
酶固定化技术的发展：从传统的物理吸附到新型的化学键合 新型酶固定化技术的应用：在生物催化、生物制药、环境保护等领域的应用 酶固定化技术的挑战：如何提高酶的活性和稳定性，降低成本 酶固定化技术的未来：开发新型酶固定化材料，提高酶的固定化效率和稳定性，拓展应用领域
酶的固定化应用
环境保护：酶的固定化可以用 于污水处理、废气处理等领域
生物催化：酶的固定化可以 提高反应速率和选择性
食品加工：酶的固定化可以用 于食品加工，如酿酒、制糖等
医药工业：酶的固定化可以用 于药物合成、药物分析等领域
酶的固定化技术
吸附法
原理：利用酶与载体之间的物理或化学作用力，使酶固定在载体上 优点：操作简单，成本低，固定化效果好 缺点：酶活性易受载体影响，固定化后酶活性降低 应用：广泛应用于生物催化、生物制药等领域
提高固定化酶的稳定性与活性
改进固定化技术：提高酶的固 定化效率和稳定性
优化酶分子结构：提高酶的活 性和稳定性
筛选和优化固定化载体：提高 酶的固定化效率和稳定性
研究酶的固定化机制：为提高 酶的稳定性与活性提供理论支 持
《酶固定化和修饰》课件
酶固定化技术的优缺点
优点：提高酶的稳定性和活性，延长酶的使用寿命 优点：降低酶的流失和污染，提高反应效率 缺点：固定化过程可能导致酶的活性降低 缺点：固定化酶的回收和再利用难度较大
04
酶修饰技术
酶修饰技术的分类
化学修饰：通过化学反应改变酶的活性、稳定性和选择性
物理修饰：通过物理方法改变酶的结构和性质，如加热、冷冻、辐射等
酶修饰在药物合成中的应用
酶修饰在药物代谢中的应用
添加标题
添加标题
酶修饰在药物筛选中的应用
添加标题
添加标题
酶修饰在药物分析中的应用
酶固定化和修饰在其他领域的应用案例
生物医药领域：用于药物合成、生物检测等 食品工业领域：用于食品加工、食品添加剂等 环保领域：用于污水处理、废气处理等 化学工业领域：用于化学反应、催化剂等 生物能源领域：用于生物燃料生产等 生物技术领域：用于基因工程、生物制药等
和效率问题
机遇：酶固定 化技术在生物 催化领域的应
用前景
机遇：酶修饰 技术在药物研 发和生物医学 领域的应用前
景
07
总结与展望
对酶固定化和修饰技术的总结
酶固定化技术：将酶固定在载体上，提高酶的稳定性和活性 酶修饰技术：通过化学修饰改变酶的结构和性质，提高酶的稳定性和活性 应用领域：生物催化、生物制药、环境保护等领域 发展趋势：酶固定化和修饰技术的发展将更加注重环保、高效和低成本
生物修饰：通过生物技术手段改变酶的活性、稳定性和选择性，如基因工程、蛋白质工程 等
复合修饰：结合多种修饰方法，实现对酶的精确调控和优化
酶修饰技术的原理
酶修饰技术是通过化学或生物方法对酶进行修饰，以提高酶的活性、稳定性和选择性。
酶修饰技术主要包括化学修饰和生物修饰两种方式。
酶的固定化ppt课件
b．将植物细胞吸附在泡沫塑料的大孔隙或裂缝中，或将 植物细胞吸附在中空纤维的外壁上。 (2)固定化细胞的优点 ①固定化细胞仍能进行正常的生长、繁殖和代谢，可以像 游离的细胞一样用于发酵生产。 ②固定化细胞技术免去了破碎细胞提取酶等步骤，能充分 利用细胞内的酶，因而，固定化细胞内酶的活性基本没有 损失。 ③保留了细胞内原有的多酶系统，对于多步催化的连续反 应优势就更加明显。
2．用固定化酵母细胞发酵(应用) (1)将固定好的酵母细胞(凝胶珠)用蒸馏水冲洗2～3次。 (2)将150 mL质量分数为10%的葡萄糖溶液转移到200 mL 的锥形瓶中，再加入固定好的酵母细胞，置于25 ℃下发酵 24 h，可以看到产生了很多气泡，同时会闻到酒香。
【巩固2】 酶固定化技术与细胞固定化技术的关系是 ( )。 A．酶固定化技术是细胞固定化技术的基础 B．细胞固定化技术是酶固定化技术的基础 C．酶固定化技术与细胞固定化技术是同时发展起来的 D．细胞固定化技术先于酶固定化技术
C．包埋法
D．交联法
答案 B
2． 固定化细胞常用包埋法固定化，原因是
( )。
A．包埋法固定化操作最简便
B．包埋法对酶活性的影响最小
C．包埋法固定化具有普遍性
D．细胞体积大，难以被吸附或结合
解析 因为细胞个大，而酶分子很小，个大的细胞难以被
吸附或结合，而个小的酶容易从包埋材料中漏出。
答案 D
3． 根据酵母细胞固定化技术，回答下列有关问题。 (1)酵母细胞的活化：向干酵母中加入________，使其恢复 正常的________。 (2)配制CaCl2溶液。 (3)配制海藻酸钠溶液。在加热时要用______或______。 (4)________溶液与________混合。 (5)固定化酵母细胞。 (6)用固定化酵母细胞发酵：将凝胶珠加入用于发酵的 ________溶液后，发现有________产生，同时有________ 味散发。 答案 (1)蒸馏水 生活状态 (3)小火 间断加热 (4)海藻酸钠 酵母细胞 (6)葡萄糖 气泡 酒
第五章酶的固定化ppt课件
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
概念
固定化酶是指固定在载体上并在一定的 空间范围内进行催化反应的酶。固定化酶既 保持了酶的催化特性，又克服了游离酶的不 足之处，具有增强稳定性，可反复或连续使 用以及易于和反应产物分开等显著特点。直 接固定菌体或菌体碎片的，称为固定化菌体 或固定化死细胞。
（2）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. 制备方法： 酶， 水， 乙二胺
癸二酰氯+氯仿
包埋法 优点：结合力牢、活力回收高、底物专一性不变。
缺点：制备较难，载体无法回收、扩散限制。
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
三 固定化酶的性质
“雪亮工程"是以区（县）、乡（镇） 、村（ 社区） 三级综 治中心 为指挥 平台、 以综治 信息化 为支撑 、以网 格化管 理为基 础、以 公共安 全视频 监控联 网应用 为重点 的“群 众性治 安防控 工程” 。
【中图版】高中生物选修一34《酶的固定化》PPT课件
上一页
返回首页
下一页
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。
上一页
返回首页
下一页
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
上一页
返回首页
下一页
(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
上一页
返回首页
下一页
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。
上一页
返回首页
下一页
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)。 ↓
第五章固定化酶及固定化技术 ppt课件
能对底物产生立体影响的 扩散层以及静电的相互作用等引起的变化。
载体与酶的相互作用：
载体与酶的直接作用可能表现为活力丧失、破坏酶结 构、封闭酶活性部位等。
改变之一：构象改变、立体屏蔽
构象改变： 酶分子构象发生某种扭曲，导致
酶与底物结合能力或催化能力下降
4.包埋法
是指将酶或含酶微生物包裹在多孔的载体中。 网格型； 微囊型。
网格法
——将酶分子或微生物包埋在凝胶格子里。 天然凝胶：琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、明胶等 合成材料：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和光敏树脂等。
网格型包埋法是固定化微生物中用得最多、最有效的方法。
微囊型
半透膜包埋法（微囊化法）： 将酶包埋在有各种高分子聚合物制成的小囊中，
固定化酶的过程中还存在几个亟待解决解决的难题 ：
酶的活性中心发生物理化学变化导致酶活力降低 酶固定化后多了空间屏障,增加了传质阻力 酶和载体结合不牢固,容易脱落,酶活力损失大 固定化颗粒成型困难
固定化技术的改进
定点固定化技术 抗体偶联、生物素－亲和素亲和、氨基酸置换（Cys）
质量转移效应:
分配效应（催化剂颗粒内外不同的溶质浓度），外部或内部（微孔）扩散效应；这些给 出了游离酶在合适反应条件下的效率。
稳定性:
操作稳定性(表示为工作条件下的活性降低)，贮藏稳定性
效能:
生产力（产品量/单位活性或酶量），酶的消耗（酶单位数/公斤产品）
包括：
酶本身的变化:
主要由于活性中心的氨基酸残基、高级结构和电荷状 态等发生变化;
但是载体和酶的结合力比较弱，容易受缓冲液种 类或pH的影响，在离子强度高的条件下进行反应 时，酶往往会从载体上脱落。
共价结合法
载体与酶的相互作用：
载体与酶的直接作用可能表现为活力丧失、破坏酶结 构、封闭酶活性部位等。
改变之一：构象改变、立体屏蔽
构象改变： 酶分子构象发生某种扭曲，导致
酶与底物结合能力或催化能力下降
4.包埋法
是指将酶或含酶微生物包裹在多孔的载体中。 网格型； 微囊型。
网格法
——将酶分子或微生物包埋在凝胶格子里。 天然凝胶：琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角叉菜胶、明胶等 合成材料：聚丙烯酰胺、聚乙烯醇和光敏树脂等。
网格型包埋法是固定化微生物中用得最多、最有效的方法。
微囊型
半透膜包埋法（微囊化法）： 将酶包埋在有各种高分子聚合物制成的小囊中，
固定化酶的过程中还存在几个亟待解决解决的难题 ：
酶的活性中心发生物理化学变化导致酶活力降低 酶固定化后多了空间屏障,增加了传质阻力 酶和载体结合不牢固,容易脱落,酶活力损失大 固定化颗粒成型困难
固定化技术的改进
定点固定化技术 抗体偶联、生物素－亲和素亲和、氨基酸置换（Cys）
质量转移效应:
分配效应（催化剂颗粒内外不同的溶质浓度），外部或内部（微孔）扩散效应；这些给 出了游离酶在合适反应条件下的效率。
稳定性:
操作稳定性(表示为工作条件下的活性降低)，贮藏稳定性
效能:
生产力（产品量/单位活性或酶量），酶的消耗（酶单位数/公斤产品）
包括：
酶本身的变化:
主要由于活性中心的氨基酸残基、高级结构和电荷状 态等发生变化;
但是载体和酶的结合力比较弱，容易受缓冲液种 类或pH的影响，在离子强度高的条件下进行反应 时，酶往往会从载体上脱落。
共价结合法
固定化酶简述 PPT课件 通用
固定化酶的应用固定能源开发化学分析生物工程临床诊断医学环境保护酶的固定化及应用研究已得到长足进展开发新型固定化技术进传统固定化方法和注重天然高分子载体改性是酶固定化研究的主要趋生物学及生物工程医学及生命科学仍是固定化酶应用的重要场合适于化学化工及环境科学领域应用的固定化酶具有生态环境材料的鲜明特应给予足够重视
不足：由于包埋 优点：酶不参加化
学反应，整体结 构保持不变，酶 的催化活性得到 很好保留。
物或半透膜具 有一定的空间 或立体阻碍作 用，因此对一 些反应不适用
• 形式较物理法少 • 过程较物理法复杂 • 与物理法比较可形成相对 分子质量更大、不溶性的 固定化酶
传统固定化技术的改进
• 基于传统载体材料的各自优点与不足，通 过改性充分发挥其优势并弥补不足，将会 显著提高所得固定化酶的性能，已成为固 定化酶载体材料研究的主要内容之一。 • 经过近几十年的不断发展，已经产生了很 多制备载体固定化酶的新方法。
水不溶性大分子载体结合或把酶包 埋在水不溶性凝胶或半透膜的微囊 体中制成的。
┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐ │景┆等┆生┆的┆酶┆于┆便┆制┆系┆稳│ │。┆方┆产┆酶┆是┆自┆于┆，┆统┆定│ │ ┆面┆、┆应┆近┆动┆运┆能┆中┆性│ │ ┆有┆化┆用┆十┆化┆输┆反┆分┆增│ │ ┆诱┆学┆技┆余┆生┆和┆复┆离┆加│ │ ┆人┆分┆术┆年┆产┆贮┆多┆，┆，│ │ ┆的┆析┆，┆发┆。┆存┆次┆且┆易│ │ ┆应┆和┆在┆展┆固┆，┆使┆易┆从│ │ ┆用┆医┆工┆起┆定┆有┆用┆于┆反│ │ ┆前┆药┆业┆来┆化┆利┆。┆控┆应│ └─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘
简讯
我国自主开发成功固定化酶技术
“ 十五” 国家科技攻关计划’ 纳米材料 技术及应用开发 ’ 延续项目——纳米结构固 定化酶组装技术的开发，上 周在北京通过了 中国石油和化学工业协会、 中国钢协粉末冶 金协会共同组织的专家验收。这一成果可望 使我国 摆脱依赖进口载体生产固定化青霉素 酰化酶催化剂的被动局面，促进我国固定化 酶技术提升和抗生素产业可持续发 展。
不足：由于包埋 优点：酶不参加化
学反应，整体结 构保持不变，酶 的催化活性得到 很好保留。
物或半透膜具 有一定的空间 或立体阻碍作 用，因此对一 些反应不适用
• 形式较物理法少 • 过程较物理法复杂 • 与物理法比较可形成相对 分子质量更大、不溶性的 固定化酶
传统固定化技术的改进
• 基于传统载体材料的各自优点与不足，通 过改性充分发挥其优势并弥补不足，将会 显著提高所得固定化酶的性能，已成为固 定化酶载体材料研究的主要内容之一。 • 经过近几十年的不断发展，已经产生了很 多制备载体固定化酶的新方法。
水不溶性大分子载体结合或把酶包 埋在水不溶性凝胶或半透膜的微囊 体中制成的。
┌─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┬─┐ │景┆等┆生┆的┆酶┆于┆便┆制┆系┆稳│ │。┆方┆产┆酶┆是┆自┆于┆，┆统┆定│ │ ┆面┆、┆应┆近┆动┆运┆能┆中┆性│ │ ┆有┆化┆用┆十┆化┆输┆反┆分┆增│ │ ┆诱┆学┆技┆余┆生┆和┆复┆离┆加│ │ ┆人┆分┆术┆年┆产┆贮┆多┆，┆，│ │ ┆的┆析┆，┆发┆。┆存┆次┆且┆易│ │ ┆应┆和┆在┆展┆固┆，┆使┆易┆从│ │ ┆用┆医┆工┆起┆定┆有┆用┆于┆反│ │ ┆前┆药┆业┆来┆化┆利┆。┆控┆应│ └─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┴─┘
简讯
我国自主开发成功固定化酶技术
“ 十五” 国家科技攻关计划’ 纳米材料 技术及应用开发 ’ 延续项目——纳米结构固 定化酶组装技术的开发，上 周在北京通过了 中国石油和化学工业协会、 中国钢协粉末冶 金协会共同组织的专家验收。这一成果可望 使我国 摆脱依赖进口载体生产固定化青霉素 酰化酶催化剂的被动局面，促进我国固定化 酶技术提升和抗生素产业可持续发 展。
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
固定化酶PPT参考幻灯片
17
LOGO
展望
膜反应器融酶触转化、产品分离、 酶剂再利用为一体
将酶固定化与酶的选择性修饰结合
将酶固定化与细胞固定化结合
酶固定化 的发展方向
18
LOGO
19
将酶固定在生物膜 或超滤膜上，制造 出来的生物膜反应 器5Biblioteka LOGO固定化酶的优点
能反复使用
对热、pH等的稳定性提高， 对抑制剂的敏感性降低
经过简单过滤离心， 产品与酶可分离开
反应空间大大缩小 ， 从而能准确控制反应,
可以消除侧反应
优点
应用制成酶电极的固定 化酶建成监测化学反应 的系统
适用于连续化、自动化生产
日本一家制药公司第一次将 固定化的酰化氨基酸水解酶 用来从混合氨基酸中生产L-氨基酸， 开辟了固定化酶工业化的新纪元。
4
LOGO
固定化酶简介
定义
常用 技术
先进 方法
通过化学或物理的 处理方法，使原来 水不溶的酶与固态 的水不溶性支持物 结合或被载体包埋 。
物理吸附法、交联 、共价结合及包埋 等方法
3
LOGO
背景
发展历程
自1972
1916
Neleson和Griffin 最先发现了 酶的固定化现象。科学家就 开始了固定化酶的研究工作。
1969
1970
已固定了几种芽孢杆菌和链 霉菌中提取的葡萄糖异构化 酶，并大量应用于工业生产。
我国开始了固定化酶的研究工作， 许多单位相继进行了固定化酶和 固定化细胞的应用。
新型载体
高分子复合物 ， 因其 优良的传质性能 、 电 解质的灵敏介电特性 以 及 良好 的生物相容性 等特点， 也成为固定化 酶良好的新型载体， 在 酶固定化 领域 显示 了 广 阔的应用前景 。
LOGO
展望
膜反应器融酶触转化、产品分离、 酶剂再利用为一体
将酶固定化与酶的选择性修饰结合
将酶固定化与细胞固定化结合
酶固定化 的发展方向
18
LOGO
19
将酶固定在生物膜 或超滤膜上，制造 出来的生物膜反应 器5Biblioteka LOGO固定化酶的优点
能反复使用
对热、pH等的稳定性提高， 对抑制剂的敏感性降低
经过简单过滤离心， 产品与酶可分离开
反应空间大大缩小 ， 从而能准确控制反应,
可以消除侧反应
优点
应用制成酶电极的固定 化酶建成监测化学反应 的系统
适用于连续化、自动化生产
日本一家制药公司第一次将 固定化的酰化氨基酸水解酶 用来从混合氨基酸中生产L-氨基酸， 开辟了固定化酶工业化的新纪元。
4
LOGO
固定化酶简介
定义
常用 技术
先进 方法
通过化学或物理的 处理方法，使原来 水不溶的酶与固态 的水不溶性支持物 结合或被载体包埋 。
物理吸附法、交联 、共价结合及包埋 等方法
3
LOGO
背景
发展历程
自1972
1916
Neleson和Griffin 最先发现了 酶的固定化现象。科学家就 开始了固定化酶的研究工作。
1969
1970
已固定了几种芽孢杆菌和链 霉菌中提取的葡萄糖异构化 酶，并大量应用于工业生产。
我国开始了固定化酶的研究工作， 许多单位相继进行了固定化酶和 固定化细胞的应用。
新型载体
高分子复合物 ， 因其 优良的传质性能 、 电 解质的灵敏介电特性 以 及 良好 的生物相容性 等特点， 也成为固定化 酶良好的新型载体， 在 酶固定化 领域 显示 了 广 阔的应用前景 。
酶与细胞的固定化PPT课件
第28页/共40页
• 1.琼脂-多孔醋酸纤维素固定化法 • 用生理盐水配制3%～4%的琼脂，加热溶解灭菌后，至50℃左右，与等体
积的一定浓度的原生质体悬浮液混合将混合液用滴管滴到一定形状的多孔醋 酸纤维素上,置于冰箱或冰盒中冷却凝固，制成固定化原生质体。
第29第6页/共40页
1.吸附法
吸附法分为物理吸附法和离于交换吸附法 （1）物理吸附法 通过氢键、疏水作用和π电子
亲和力等物理作用，将酶固定于水不溶载体上。 从而制成固定化酶。常用的载体有： （1）有机载体
纤维素、骨胶原、火棉胶及面筋、淀粉等
（2）无机载体
氧化铅、皂土、白土、高岭土、多孔玻璃、二氧化钛等。
体。
第27页/共40页
二、原生质体固定化
• 原生质体制备好后，把离心收集到的原 生质体重新悬浮在含有渗透压稳定剂的缓冲 液中，配成一定浓度的原生质体悬浮液。然 后采用包埋法制成固定化原生质体。
• 原生质体固定化一般采用凝胶包埋法。 常用的凝胶有:琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角 叉菜胶和光交联树脂等。现举例说明如下:
第20页/共40页
• 2．包埋法 包埋法是将植物细胞包埋于琼脂、海藻酸钙、聚丙烯酰胺、明胶和角叉莱胶等多孔凝胶中。 BredeliUS等(1979）首次用海藻酸钙包埋制备了固定化长春花细胞。毛地黄细胞、海巴朝细胞。
第21页/共40页
三、动物细胞固定化
• 动物细胞比菌体细胞、植物细胞更娇嫩，需要最温 和的固定化方法。因前，动物细胞固定的方法有吸 附法和包埋法两种，其中吸附法用的最多。
第16页/共40页
• 包埋法： • 1．聚丙烯酰胺凝胶包埋法 • 2．琼脂凝胶包埋法 • 3．海藻酸包埋 法 • 4．卡拉胶包埋法 • 5．明胶包埋法
• 1.琼脂-多孔醋酸纤维素固定化法 • 用生理盐水配制3%～4%的琼脂，加热溶解灭菌后，至50℃左右，与等体
积的一定浓度的原生质体悬浮液混合将混合液用滴管滴到一定形状的多孔醋 酸纤维素上,置于冰箱或冰盒中冷却凝固，制成固定化原生质体。
第29第6页/共40页
1.吸附法
吸附法分为物理吸附法和离于交换吸附法 （1）物理吸附法 通过氢键、疏水作用和π电子
亲和力等物理作用，将酶固定于水不溶载体上。 从而制成固定化酶。常用的载体有： （1）有机载体
纤维素、骨胶原、火棉胶及面筋、淀粉等
（2）无机载体
氧化铅、皂土、白土、高岭土、多孔玻璃、二氧化钛等。
体。
第27页/共40页
二、原生质体固定化
• 原生质体制备好后，把离心收集到的原 生质体重新悬浮在含有渗透压稳定剂的缓冲 液中，配成一定浓度的原生质体悬浮液。然 后采用包埋法制成固定化原生质体。
• 原生质体固定化一般采用凝胶包埋法。 常用的凝胶有:琼脂凝胶、海藻酸钙凝胶、角 叉菜胶和光交联树脂等。现举例说明如下:
第20页/共40页
• 2．包埋法 包埋法是将植物细胞包埋于琼脂、海藻酸钙、聚丙烯酰胺、明胶和角叉莱胶等多孔凝胶中。 BredeliUS等(1979）首次用海藻酸钙包埋制备了固定化长春花细胞。毛地黄细胞、海巴朝细胞。
第21页/共40页
三、动物细胞固定化
• 动物细胞比菌体细胞、植物细胞更娇嫩，需要最温 和的固定化方法。因前，动物细胞固定的方法有吸 附法和包埋法两种，其中吸附法用的最多。
第16页/共40页
• 包埋法： • 1．聚丙烯酰胺凝胶包埋法 • 2．琼脂凝胶包埋法 • 3．海藻酸包埋 法 • 4．卡拉胶包埋法 • 5．明胶包埋法