酶的固定化

原因：酶结构的变化
空间位阻
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二、固定化酶的性质
固定化对酶稳定性的影响
（1） 操作稳定性提高。
（2） 贮存稳定性比游离酶大多数提高。
(3 ) 对热稳定性，大多数升高，有些反而降低。
(4 ) 对分解酶的稳定性提高。 （5） 对变性剂的耐受力升高。
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2 、固定化后酶稳定性提高的原因：
a. 固定化后酶分子与载体多点连接。
电荷，pH向酸性方向移动。
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3、pH的变化
2）产物性质对体系pH的影响
催化反应的产物为酸性时，固定化酶的pH 值比游离酶的pH值高；反之则低
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4、最适温度变化
一般与游离酶差不多，但有些会有较明显的变化。
5、底物特异性变化 作用于低分子底物的酶 特异性往往会变化。
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特异性没有明显变化
既可作用于低分子底物又可作用于大分子低物的酶
主题是固定化酶的研制和应用,确定固定化酶
（Immobilized Enzyme）统一名称
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1973年，日本首次在工业上固定化大肠杆菌菌体中天门冬 氨酸酶，由反丁烯二酸连续生产L-天门冬氨酸 固定化死菌体

1976年，法国首次用固定化酵母细胞生产啤酒和酒精 固定化细胞

1979年固定化毛地黄细胞和长春花细胞成功
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5、相对酶活力：具有相同酶蛋白（或RNA）量的
固定化酶活力与游离酶活力的比值称为相对酶
活力。 6、固定化酶的操作半衰期：在连续测定条件下， 固定化酶的活力下降为最初活力一半所经历的 连续工作的时间。
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四、固定化酶的活力测定方法介绍
1、间歇测定：在搅拌或震荡反应中，在与溶液
酶相同测定条件下进行，然后间隔一段时间取
6、米氏常数Km的变化，Km值随载体性质变化 （1） 载体与底物带相同电荷，Km’>Km固定化酶 降低了酶的亲和力。
（2） 载体与底物电荷相反，静电作用，Km‘ < Km
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三． 评价固定化酶的指标：
1、酶活定义（IU)：在特定条件下，每一分钟催化 一个微摩尔底物转化为产物的酶量定义为1个酶
活单位。
绝大多数酶的化学本质是蛋白质。具有催化效
率高、专一性强、作用条件温和等特点。
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游离酶的缺陷：
大多数游离酶的稳定性比较差 ； 游离酶的使用成本较高； 一些游离酶存在自水解作用； 产物的分离提纯困难。
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固定化酶的发展史
在20世纪20年代，就出现了酶工程，以自然酶制 剂在工业上大规模应用的特征，原料以动植物为主
固定化植物细胞

1982年日本固定化黄色短杆菌原生质体生产谷氨酸 固定化原生质体
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什么是固定化酶？
固定化酶（Immobilized Enzyme）：通过物理的 或化学的手段，将酶束缚于水不溶的载体上，或 将酶束缚在一定的空间内，限制酶分子的自由流 动，但能使酶充分发挥催化作用
水溶性酶
水不容性的载体
b. 酶活力的释放是缓慢的。 c. 抑制自降解，提高了酶稳定性。
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3、pH的变化
pH对酶活性的影响：
（1） 改变酶的空间构象
（2）影响酶的催化基团的解离
（3）影响酶的结合基团的解离
（4）改变底物的解离状态，酶与底物不能结合或
结合后不能生成产物。
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pH对固定化酶的影响：
1） 载体带负电荷，pH向碱性方向移动;载体带正
1 Kat =1 mol/s = 60 mol/min = 60*106 umol/min = 6*106 IU 2. 酶比活定义（游离）：每毫克酶蛋白或酶RNA （DNA)所具有的酶活力单位
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三、评价固定化酶的指标：
3、
酶结合效率，又称为酶结合率，是指酶与载体结 合的百分率。
4、
酶活力回收率是指固定化酶的总活力与用于固定 化的总酶活力的百分率。
主要内容
第一节 概述
第二节 固定化酶的性质及其影响因素
第三节 固定化酶的制备 第四节 固定化细胞 第五节 固定化辅酶和原生质体 第六节 酶反应器和固定化酶（细胞）的应用
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第一节 概述
什么是酶？
催化特定化学反应的蛋白质、RNA或其复合体。
是生物催化剂，能通过降低反应的活化能加快反 应速度，但不改变反应的平衡点。
1953年，Grubhoger Schleith 用重氮化聚氨基聚 苯乙烯树脂对羧肽酶、蛋白酶、核酸酶等进行固定， 产生了固定化酶技术。
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1969年，千田一郎等用固定化氨基酰化酶技
术拆分了DL-氨基酸，生产L-氨基酸，随后固定化 天冬氨酸酶生产L-天冬氨酸等，开创了固定化酶 应用的局面。 1971年，第一次国际酶工程会议在美国召开，会议
样，过滤后按常规方法测定产物生成量或底物
的消耗量。
此法操作简单。
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四、固定化酶的活力测定方法介绍
固定化技术
固定化酶
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固定化酶制备原则
（1）维持酶的催化活性及专一性；
（2）有利于生产自动化、连续化； （3）应有最小的空间位阻； （4）酶与载体必须结合牢固； （5）应有最大稳定性，载体不与废物、产物或 反应
液发生化学反应；
（6）成本要低。
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固定化酶的优点
长时间使用， 在绝大多数情 况下提高了酶 的稳定性，有 利用工艺的连 续化和管道化
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一、影响固定化酶性质的因素
2、载体的影响
（1） 构象效应 （2） 空间屏蔽效应
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（3） 微扰效应
（4）分配效应：载体 与底物带相同电荷-底 物少；反之则多。
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（5）扩散限制效应 外扩散限制
内扩散限制
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二、固定化后酶性质的变化
1、固定化对酶活性的影响：酶活性下降，反应 速度下降
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极易将固定 化酶与底物、 产物分开
优点
酶的使用效 率提高，适 合于多酶反 应
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酶反应过程可 以严格控制， 有利于工艺自 动化和微电脑 化
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固定化酶的缺点
酶固定化时酶 的活力有所损 失. 增加了固定化的成 本，使工厂开始投 资大
只能用于可溶性的底 物和小分子底物，对 大分子底物不适宜
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固定化酶的优缺点：
多次使用 可以装塔连续反应 优点： 纯化简单 提高产物质量 应用范围广
缺点Baidu Nhomakorabea 首次投入成本高 大分子底物较困难
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第二节 固定化酶的性质及其影响因素 一、影响固定化酶性质的因素 二、固定化后酶性质的变化 三、评价固定化酶的指标
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一、影响固定化酶性质的因素
1、酶本身的变化，主要是由于活性中 心的氨基酸残基、高级结构和电荷状 态等发生了变化。