酶工程制药1
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Masaru Kato, et al. Anal. Chem. 2005, 77, 1813-1818
4、酶和细胞的固定化载体
（1）吸附载体：无机物和有机物，见P224表6-1。 （2）包埋载体：卡拉胶、海藻胶 （3）共价结合载体：纤维素、琼脂、琼脂糖。 载体应具备的条件： （1）固定化过程中不引起酶变性； （2）对酸碱有一定的耐受性； （3）有一定的机械强度； （4）有一定的亲水性和稳定性； （5）有一定的疏松网状结构，颗粒均匀； （6）共价结合时有可活化基团； （7）有耐受酶和微生物细胞的能力： （8）廉价易得。
固定化方法：
1.载体结合法 2.交联法 3.包埋法
4.选择性热变性法
⒊酶和细胞固定化方法
酶和细胞固定化方法
载体结合法
交联法
包埋法 网格型 微囊型
物理吸附法 离子结合法 共价结合法
热处理（细胞）
⒊酶和细胞的固定化方法
（1）载体结合法：将酶结合于不溶性载体上的固定化 方法。
A、物理吸附法：用物理方法将酶吸附于不溶性
一. 化学酶工程 固定化酶：运动受到限制 修饰酶：在体外用一定的
化学方法将酶和一些试剂进 行共价连接后而形成的酶。
三.酶工程的基本过 程可以概括如下
人工模拟酶：利用有机化
学合成的方法合成的比酶结 构简单的具有催化作用的非
蛋白质分子。
二.生物酶工程 工程酶（克隆酶） 突变酶 设计新酶基因
四.生物工程各分支领 域之间的关系如何？
三、酶的生产菌
1.优良菌种的条件 ① 繁殖快、产酶量高、酶的性质符合使用要求，而 且最好能产生分泌到胞外的酶，产生的酶容易分 离纯化。 ② 菌种不易变异退化，产酶性能稳定，不易受噬菌 体的感染侵袭 ③ 易于培养，能够利用廉价的原料进行酶的生产， 并且发酵周期短。 ④ 菌种不是致病菌，在系统发育上与病原体无关， 不产生有毒物质和其他生理活性物质。 ⑤ 不产或尽量少产蛋白酶。
二、酶的来源
1）直接从动植物获得，即从生物体中分离和 提纯 不足：生产周期长，来源有限，还要受一些自 然条件的限制。 2）化学合成方法 不足：一般只适用于短肽的生产，实际应用还 需相当长的时间。
3）工业微生物发酵，即通过液体深层发酵或 固态发酵，是工业上酶的主要来源。 其优点如下：
① 微生物种类繁多，制备出的酶种类齐全
载体上的固定化方法。
优点：操作简单，可选用不同电荷和不同形状
的载体，有可能固定化和纯化过程同时实现，酶失 活后载体仍可再生。 缺点：最适吸附酶量无规律可循，吸附量与酶活 力不一定呈平行关系，酶与载体结合力不强，酶易
于脱落，导致酶活下降并污染产物。
⒊酶和细胞的固定化方法
B、离子结合法：
酶通过离子键结合于具有离子交换基的水不 溶性载体上。 优点：操作简单，处理条件温和，酶的高级结
② 微生物繁殖快，生产周期短
③ 微生物具有较强的适应性和应变能力，可 以通过适应、诱导、诱变以及基因工程等 方法培育出新的高产酶的菌株。
微生物细胞产生酶的分类（按生成条件） 结构酶：在细胞的生长过程中出于其自身需要 而表达。 诱导酶：加入相应的诱导剂后才会表达，诱导 剂一般是该酶所催化反应的底物或产物。 野生型微生物经过遗传改造后变为高产酶菌株 的方法： ① 物理诱变育种 ② 化学诱变育种 ③ 基因工程构建
⒊酶和细胞的固定化方法
（2）交联法：用双功能或多功能试剂使酶与酶或细胞 与细胞之间交联的方法。 分为：交联酶法、酶与辅助蛋白交联法、吸附交 联法和载体交联法。 常用的交联剂：戊二醛、双重氮联苯胺-2、2-二 磺酸、1,5-二氟-2,4-二硝基苯。 （3）包埋法： A、网格型：将酶或细胞包埋在高分子凝胶细微网 格中。 常用合成高分子化合物有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、 光敏树脂。天然高分子化合物有淀粉、明胶、胶原、 海藻胶、角叉菜胶。多用于固定化细胞。
交联法 可用的交联试剂多，技术 简易，酶的结合力强，稳 定性高 包埋法 包埋材料、包埋方法可选 余地大，固定化酶的使用 面广，包埋条件温和
交联条件激烈，机械性能差
仅可用于低分子量的底物， 不适用于柱系统，常有扩散 限制问题
酶的固定化方法
• 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
微囊化包埋：将酶定位于具有半透膜的微小囊内。半透
膜厚约20nm，膜孔径40 nm ,其表面积与体积比很大，
包来自百度文库酶量也多。
（3）交联法制备技术：向酶液中加入多功能试剂，在一
定的条件下使酶分子内或酶分子间彼此连接成网格人结
PH、离子强度、温度和反应时间有关。 0°C，24h即完成反应。
构而形成固定化酶。反应速度与酶的浓度、试剂的浓度、
⑶交联法
用多功能试剂对细胞进行交联的固定 化方法。 交联剂戊二醛等对细胞有毒性，很少 用。
⒉固定化酶的特点
具有生物催化剂及固相催化剂的功能。
（1）可以多次使用，酶的稳定性提高； （2）反应后，酶与底物和产物易于分开，产 物中无残留酶，易于纯化。 优 （3）反应条件易于控制，可实现转化反应的 点 连续化和自动控制； （4）酶的利用率高，单位酶催化的底物量增 加，用酶量少； （5）比水溶性酶更适合于多酶反应。
⒊酶和细胞的固定化方法
B、微囊型：将酶或细胞包埋在高分子半透膜中。 通常为直径几微米到几百微米的球状体。颗粒比网 格型要小得多，比较有利于底物与产物的扩散，但
反应条件要求高，制备成本也高。
（4）选择性热变性法：将细胞在适当温度下处理 使细胞膜蛋白变性但不使酶变性而使酶固定于细胞 内的方法。此法专用于细胞固定化。
如：0.2%的木瓜蛋白酶和0.3%的戊二醛在pH5.2--7.2，
酶和细胞固定化模式
二、固定化细胞的制备 ⒈固定化细胞的定义
将细胞限制或定位于特定空间位置的方
法称为细胞固定化技术。
被限制或定位于特定空间位置的细胞称
为固定化细胞。
⒉固定化细胞的特点 有细胞特性，生物催化剂功能， 固相催化剂特点。 ①无须进行酶的分离纯化 ②保持酶的原始状态，酶回收 率高 优 ③比固定化酶稳定性高 点 ④细胞内酶附助因子可再生 ⑤细胞本身含多酶体系 ⑥抗污染能力强
的固定化酶；（b）酶分子被偶联到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶
图 7－11 酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价偶联
胶格包埋法
首先被采用的胶格包埋法是：
• 固定化胰蛋白酶 • 木瓜蛋白酶 • －淀粉酶 Enzyme+N, N-甲叉双丙稀酰胺, 丙稀酰胺
引发剂－－inactiation
包埋法(Entrapment)
5、固定化酶的制备技术
（1）吸附法制备技术：将酶的水溶液与具有 高度吸附能力的载体混合，然后洗去杂质和 未吸附的酶即得固定化酶。
（2）包埋法制备技术：
凝胶包埋：先将凝胶材料与水混合， 加热使之溶解，再降至其凝固点以下的温度， 然后假如预保稳的酶液，混合均匀，最后冷 却凝固成型和破碎即成固定化酶。
5、固定化酶的制备技术
固定化细胞的缺点：
(1)必须保持菌体的完整，防止菌体自溶， 否则，将影响产品纯度。 (2)必须防止细胞内蛋白酶对所需酶的分解， 同时，需抑制胞内其他酶的活性止副产物 的形成。 (3)细胞膜、壁会阻碍底物渗透和扩散。
⒊固定化细胞的制备技术
⑴载体结合法 是将细胞悬液直接与水不溶性的载体 相 结合的固定化方法。 载体：主要为阴离子交换树脂、阴离子交 换纤维素、聚氯乙烯。 优点：操作简单，符合细胞的生理条件， 不影响细胞的生长及酶活性。 缺点：吸附容量小结合强度低。 ⑵包埋法 将细胞定位于凝胶网格内的技术。与包 埋酶法相同。
2.生产菌的来源
a、菌种保藏机构和有关研究部门获得； b、大量要从自然界中分离筛选；自然界是产 酶菌种的主要来源，土壤、深海、温泉、火 山、森林等都是菌种采集地。 筛选产酶菌的方法：采集、菌种的分离 初筛、纯化、复筛和生产性能检定等。 菌种改良的途径：应用遗传学原理进行 基因突变、基因转移和基因克隆。
固定化酶的缺点：
(1)酶固定化时酶的活力有所损失。同时也增
加了固定化的成本，使工厂开始投资大。
(2)比较适应水溶性底物和小分子底物。
(3)与完整细胞比较，不适于多酶反应，特别 是需要辅因子的反应，同时对胞内酶需经分 离后才能固定化。
酶和细胞固定化： 定义:通过载体等将酶限制或固定于特定的
空间位置，使酶变成不易随水流失即运动 受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。
方 法 总 结
⑴载体结合法 ①物理吸附法 ②离子结合法 ③共价结合法 ⑵载体结合法 ⑶包埋法 ①网格型 ②微囊型 ⑷选择性热变性法
各种酶固定化方法的比较
方 法 优 点 缺 点
吸附法 制作条件温和、简便、成 结合力弱，对pH、离子强度、 本低、载体再生、可反复 温度等因素敏感，酶易脱落， 使用 酶的装载容量较小 共价法 载体与偶联方法可选择性 偶联条件激烈，易引起酶失 大；酶的结合力强，非常 活；成本高，某些偶联试剂 稳定 有一定毒性
目前常用的产酶微生物及所产生的酶
四、酶在医药领域的应用
1、在疾病诊断方面的应用 葡萄糖氧化酶 ----葡萄糖酸和过氧化氢 ----过 氧化氢酶 ---水和原子氧 -----无色的化合 物氧化成有色的化合物
2、在疾病治疗方面的应用
溶菌酶--分解病原菌的细胞壁--抗菌和消炎 作用；尿激酶；SOD 3、在药物生产方面的应用：青霉素酰化酶 4、在分析检测方面的应用：多酚氧化酶传感器
酶工程主要包括内容
① 酶的大量生产和分离纯化及它们在细胞外的应用 ② 酶的固定化技术和固定化酶反应器
③ 基因工程技术应用于酶制剂的生产与遗传修饰酶的研究
④ 酶分子改造与化学修饰以及酶结构与功能之间关系的研 究
⑤ 酶的抑制剂、激活剂的开发及应用研究
⑥ 抗体酶、核酸酶的研究 ⑦ 模拟酶、合成酶以及酶分子的人工设计、合成的研究 ⑧ 有机介质中酶的反应,新颖酶的发现、研究和应用
第二节 酶和细胞固定化
•自由酶 (Free Enzyme) 酶直接加入至溶液中，酶自身的空 间结构不发生改变，保持自己的生物特 性。
优点：酶解效率高、使用比较方便， 特别是在大批量样品处理时。
缺点：不能重复使用、自身酶解、寿 命短
第二节 酶和细胞固定化
水溶性酶 一、固定化酶的制备 ⒈固定化酶（immobilized enzyme） ： 指限制或固定于特定 间位 置的酶，具体来说，是指 固定化技术 经物 理或化学方法处理， 使酶变成不易随水流失即 运动受到限制，而又能发 固定化酶 挥催化作用的酶制剂。 （水不溶性酶） （细胞固定化、固定化细胞） 水不溶性载 体
构和活性中心的氨基酸残基不易被破坏。
缺点：载体和酶的结合力弱，易受缓冲液种类
或pH的影响，离子强度高时，酶易脱落。
⒊酶和细胞的固定化方法
C、共价结合法：
酶以共价键结合于载体上。即将酶分子上非 活性部位功能团与载体表面反应基团进行共价 结合的方法。 优点：酶与载体结合牢固，稳定性好，不易 脱落。 缺点：载体要活化，反应条件苛刻，操作复 杂，反应条件剧烈，酶易失活和产生空间位阻 效应。
Coating of the Silica Monolith with TrypsinEncapsulated Gel.
Synthesize silica monoliths
Mix with trypsin and a fully or partially hydrolyzed silane, SiOH4-n(OMe)n.
第六章
酶工程制药
第一节 概 述
一、酶工程（Enzyme Engineering） 酶工程是酶学和工程学相互渗透结合发 展而形成一门新的技术学科。它是从应用 的目的出发研究酶、应用酶的特异性催化 功能，并通过工程化将相应原料转化成有
用物质的技术。
对酶的认识和研究历程
1. 人们对酶的认识起源于生产实践，人类几千年 前，都开始制作发酵及食品。 2. 1833 年，Pagon Persoz 从麦芽中得到一种能 水解淀粉的物质——淀粉酶。 3. 1878 年，Kühne 将这类生物催化剂统称为 Enzyme。 4. 酶工程的名称出现于二十世纪二十年代初 5. 1969 年人工合成牛胰核糖核酸酶。 6. 1971年，第一届国际酶工程会议提出酶工程的 主要内容：酶的生产、分离纯化、酶的固定化、 酶及固定化的反应器、酶和固定化酶的应用。 7. 1983 年，发现核酸的催化功能——1989 获诺 贝尔奖
4、酶和细胞的固定化载体
（1）吸附载体：无机物和有机物，见P224表6-1。 （2）包埋载体：卡拉胶、海藻胶 （3）共价结合载体：纤维素、琼脂、琼脂糖。 载体应具备的条件： （1）固定化过程中不引起酶变性； （2）对酸碱有一定的耐受性； （3）有一定的机械强度； （4）有一定的亲水性和稳定性； （5）有一定的疏松网状结构，颗粒均匀； （6）共价结合时有可活化基团； （7）有耐受酶和微生物细胞的能力： （8）廉价易得。
固定化方法：
1.载体结合法 2.交联法 3.包埋法
4.选择性热变性法
⒊酶和细胞固定化方法
酶和细胞固定化方法
载体结合法
交联法
包埋法 网格型 微囊型
物理吸附法 离子结合法 共价结合法
热处理（细胞）
⒊酶和细胞的固定化方法
（1）载体结合法：将酶结合于不溶性载体上的固定化 方法。
A、物理吸附法：用物理方法将酶吸附于不溶性
一. 化学酶工程 固定化酶：运动受到限制 修饰酶：在体外用一定的
化学方法将酶和一些试剂进 行共价连接后而形成的酶。
三.酶工程的基本过 程可以概括如下
人工模拟酶：利用有机化
学合成的方法合成的比酶结 构简单的具有催化作用的非
蛋白质分子。
二.生物酶工程 工程酶（克隆酶） 突变酶 设计新酶基因
四.生物工程各分支领 域之间的关系如何？
三、酶的生产菌
1.优良菌种的条件 ① 繁殖快、产酶量高、酶的性质符合使用要求，而 且最好能产生分泌到胞外的酶，产生的酶容易分 离纯化。 ② 菌种不易变异退化，产酶性能稳定，不易受噬菌 体的感染侵袭 ③ 易于培养，能够利用廉价的原料进行酶的生产， 并且发酵周期短。 ④ 菌种不是致病菌，在系统发育上与病原体无关， 不产生有毒物质和其他生理活性物质。 ⑤ 不产或尽量少产蛋白酶。
二、酶的来源
1）直接从动植物获得，即从生物体中分离和 提纯 不足：生产周期长，来源有限，还要受一些自 然条件的限制。 2）化学合成方法 不足：一般只适用于短肽的生产，实际应用还 需相当长的时间。
3）工业微生物发酵，即通过液体深层发酵或 固态发酵，是工业上酶的主要来源。 其优点如下：
① 微生物种类繁多，制备出的酶种类齐全
载体上的固定化方法。
优点：操作简单，可选用不同电荷和不同形状
的载体，有可能固定化和纯化过程同时实现，酶失 活后载体仍可再生。 缺点：最适吸附酶量无规律可循，吸附量与酶活 力不一定呈平行关系，酶与载体结合力不强，酶易
于脱落，导致酶活下降并污染产物。
⒊酶和细胞的固定化方法
B、离子结合法：
酶通过离子键结合于具有离子交换基的水不 溶性载体上。 优点：操作简单，处理条件温和，酶的高级结
② 微生物繁殖快，生产周期短
③ 微生物具有较强的适应性和应变能力，可 以通过适应、诱导、诱变以及基因工程等 方法培育出新的高产酶的菌株。
微生物细胞产生酶的分类（按生成条件） 结构酶：在细胞的生长过程中出于其自身需要 而表达。 诱导酶：加入相应的诱导剂后才会表达，诱导 剂一般是该酶所催化反应的底物或产物。 野生型微生物经过遗传改造后变为高产酶菌株 的方法： ① 物理诱变育种 ② 化学诱变育种 ③ 基因工程构建
⒊酶和细胞的固定化方法
（2）交联法：用双功能或多功能试剂使酶与酶或细胞 与细胞之间交联的方法。 分为：交联酶法、酶与辅助蛋白交联法、吸附交 联法和载体交联法。 常用的交联剂：戊二醛、双重氮联苯胺-2、2-二 磺酸、1,5-二氟-2,4-二硝基苯。 （3）包埋法： A、网格型：将酶或细胞包埋在高分子凝胶细微网 格中。 常用合成高分子化合物有聚丙烯酰胺、聚乙烯醇、 光敏树脂。天然高分子化合物有淀粉、明胶、胶原、 海藻胶、角叉菜胶。多用于固定化细胞。
交联法 可用的交联试剂多，技术 简易，酶的结合力强，稳 定性高 包埋法 包埋材料、包埋方法可选 余地大，固定化酶的使用 面广，包埋条件温和
交联条件激烈，机械性能差
仅可用于低分子量的底物， 不适用于柱系统，常有扩散 限制问题
酶的固定化方法
• 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
微囊化包埋：将酶定位于具有半透膜的微小囊内。半透
膜厚约20nm，膜孔径40 nm ,其表面积与体积比很大，
包来自百度文库酶量也多。
（3）交联法制备技术：向酶液中加入多功能试剂，在一
定的条件下使酶分子内或酶分子间彼此连接成网格人结
PH、离子强度、温度和反应时间有关。 0°C，24h即完成反应。
构而形成固定化酶。反应速度与酶的浓度、试剂的浓度、
⑶交联法
用多功能试剂对细胞进行交联的固定 化方法。 交联剂戊二醛等对细胞有毒性，很少 用。
⒉固定化酶的特点
具有生物催化剂及固相催化剂的功能。
（1）可以多次使用，酶的稳定性提高； （2）反应后，酶与底物和产物易于分开，产 物中无残留酶，易于纯化。 优 （3）反应条件易于控制，可实现转化反应的 点 连续化和自动控制； （4）酶的利用率高，单位酶催化的底物量增 加，用酶量少； （5）比水溶性酶更适合于多酶反应。
⒊酶和细胞的固定化方法
B、微囊型：将酶或细胞包埋在高分子半透膜中。 通常为直径几微米到几百微米的球状体。颗粒比网 格型要小得多，比较有利于底物与产物的扩散，但
反应条件要求高，制备成本也高。
（4）选择性热变性法：将细胞在适当温度下处理 使细胞膜蛋白变性但不使酶变性而使酶固定于细胞 内的方法。此法专用于细胞固定化。
如：0.2%的木瓜蛋白酶和0.3%的戊二醛在pH5.2--7.2，
酶和细胞固定化模式
二、固定化细胞的制备 ⒈固定化细胞的定义
将细胞限制或定位于特定空间位置的方
法称为细胞固定化技术。
被限制或定位于特定空间位置的细胞称
为固定化细胞。
⒉固定化细胞的特点 有细胞特性，生物催化剂功能， 固相催化剂特点。 ①无须进行酶的分离纯化 ②保持酶的原始状态，酶回收 率高 优 ③比固定化酶稳定性高 点 ④细胞内酶附助因子可再生 ⑤细胞本身含多酶体系 ⑥抗污染能力强
的固定化酶；（b）酶分子被偶联到水不溶性载体上形成水不溶性的固定化酶
图 7－11 酶分子之间共价交联和与水不溶性载体共价偶联
胶格包埋法
首先被采用的胶格包埋法是：
• 固定化胰蛋白酶 • 木瓜蛋白酶 • －淀粉酶 Enzyme+N, N-甲叉双丙稀酰胺, 丙稀酰胺
引发剂－－inactiation
包埋法(Entrapment)
5、固定化酶的制备技术
（1）吸附法制备技术：将酶的水溶液与具有 高度吸附能力的载体混合，然后洗去杂质和 未吸附的酶即得固定化酶。
（2）包埋法制备技术：
凝胶包埋：先将凝胶材料与水混合， 加热使之溶解，再降至其凝固点以下的温度， 然后假如预保稳的酶液，混合均匀，最后冷 却凝固成型和破碎即成固定化酶。
5、固定化酶的制备技术
固定化细胞的缺点：
(1)必须保持菌体的完整，防止菌体自溶， 否则，将影响产品纯度。 (2)必须防止细胞内蛋白酶对所需酶的分解， 同时，需抑制胞内其他酶的活性止副产物 的形成。 (3)细胞膜、壁会阻碍底物渗透和扩散。
⒊固定化细胞的制备技术
⑴载体结合法 是将细胞悬液直接与水不溶性的载体 相 结合的固定化方法。 载体：主要为阴离子交换树脂、阴离子交 换纤维素、聚氯乙烯。 优点：操作简单，符合细胞的生理条件， 不影响细胞的生长及酶活性。 缺点：吸附容量小结合强度低。 ⑵包埋法 将细胞定位于凝胶网格内的技术。与包 埋酶法相同。
2.生产菌的来源
a、菌种保藏机构和有关研究部门获得； b、大量要从自然界中分离筛选；自然界是产 酶菌种的主要来源，土壤、深海、温泉、火 山、森林等都是菌种采集地。 筛选产酶菌的方法：采集、菌种的分离 初筛、纯化、复筛和生产性能检定等。 菌种改良的途径：应用遗传学原理进行 基因突变、基因转移和基因克隆。
固定化酶的缺点：
(1)酶固定化时酶的活力有所损失。同时也增
加了固定化的成本，使工厂开始投资大。
(2)比较适应水溶性底物和小分子底物。
(3)与完整细胞比较，不适于多酶反应，特别 是需要辅因子的反应，同时对胞内酶需经分 离后才能固定化。
酶和细胞固定化： 定义:通过载体等将酶限制或固定于特定的
空间位置，使酶变成不易随水流失即运动 受到限制，而又能发挥催化作用的酶制剂。
方 法 总 结
⑴载体结合法 ①物理吸附法 ②离子结合法 ③共价结合法 ⑵载体结合法 ⑶包埋法 ①网格型 ②微囊型 ⑷选择性热变性法
各种酶固定化方法的比较
方 法 优 点 缺 点
吸附法 制作条件温和、简便、成 结合力弱，对pH、离子强度、 本低、载体再生、可反复 温度等因素敏感，酶易脱落， 使用 酶的装载容量较小 共价法 载体与偶联方法可选择性 偶联条件激烈，易引起酶失 大；酶的结合力强，非常 活；成本高，某些偶联试剂 稳定 有一定毒性
目前常用的产酶微生物及所产生的酶
四、酶在医药领域的应用
1、在疾病诊断方面的应用 葡萄糖氧化酶 ----葡萄糖酸和过氧化氢 ----过 氧化氢酶 ---水和原子氧 -----无色的化合 物氧化成有色的化合物
2、在疾病治疗方面的应用
溶菌酶--分解病原菌的细胞壁--抗菌和消炎 作用；尿激酶；SOD 3、在药物生产方面的应用：青霉素酰化酶 4、在分析检测方面的应用：多酚氧化酶传感器
酶工程主要包括内容
① 酶的大量生产和分离纯化及它们在细胞外的应用 ② 酶的固定化技术和固定化酶反应器
③ 基因工程技术应用于酶制剂的生产与遗传修饰酶的研究
④ 酶分子改造与化学修饰以及酶结构与功能之间关系的研 究
⑤ 酶的抑制剂、激活剂的开发及应用研究
⑥ 抗体酶、核酸酶的研究 ⑦ 模拟酶、合成酶以及酶分子的人工设计、合成的研究 ⑧ 有机介质中酶的反应,新颖酶的发现、研究和应用
第二节 酶和细胞固定化
•自由酶 (Free Enzyme) 酶直接加入至溶液中，酶自身的空 间结构不发生改变，保持自己的生物特 性。
优点：酶解效率高、使用比较方便， 特别是在大批量样品处理时。
缺点：不能重复使用、自身酶解、寿 命短
第二节 酶和细胞固定化
水溶性酶 一、固定化酶的制备 ⒈固定化酶（immobilized enzyme） ： 指限制或固定于特定 间位 置的酶，具体来说，是指 固定化技术 经物 理或化学方法处理， 使酶变成不易随水流失即 运动受到限制，而又能发 固定化酶 挥催化作用的酶制剂。 （水不溶性酶） （细胞固定化、固定化细胞） 水不溶性载 体
构和活性中心的氨基酸残基不易被破坏。
缺点：载体和酶的结合力弱，易受缓冲液种类
或pH的影响，离子强度高时，酶易脱落。
⒊酶和细胞的固定化方法
C、共价结合法：
酶以共价键结合于载体上。即将酶分子上非 活性部位功能团与载体表面反应基团进行共价 结合的方法。 优点：酶与载体结合牢固，稳定性好，不易 脱落。 缺点：载体要活化，反应条件苛刻，操作复 杂，反应条件剧烈，酶易失活和产生空间位阻 效应。
Coating of the Silica Monolith with TrypsinEncapsulated Gel.
Synthesize silica monoliths
Mix with trypsin and a fully or partially hydrolyzed silane, SiOH4-n(OMe)n.
第六章
酶工程制药
第一节 概 述
一、酶工程（Enzyme Engineering） 酶工程是酶学和工程学相互渗透结合发 展而形成一门新的技术学科。它是从应用 的目的出发研究酶、应用酶的特异性催化 功能，并通过工程化将相应原料转化成有
用物质的技术。
对酶的认识和研究历程
1. 人们对酶的认识起源于生产实践，人类几千年 前，都开始制作发酵及食品。 2. 1833 年，Pagon Persoz 从麦芽中得到一种能 水解淀粉的物质——淀粉酶。 3. 1878 年，Kühne 将这类生物催化剂统称为 Enzyme。 4. 酶工程的名称出现于二十世纪二十年代初 5. 1969 年人工合成牛胰核糖核酸酶。 6. 1971年，第一届国际酶工程会议提出酶工程的 主要内容：酶的生产、分离纯化、酶的固定化、 酶及固定化的反应器、酶和固定化酶的应用。 7. 1983 年，发现核酸的催化功能——1989 获诺 贝尔奖