第六章固定化酶和固定化活性细胞资料
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制备微囊型固定化酶有如下方法: 界面沉淀法 界面聚合法 二级乳化法 液膜法(脂质体包埋法)
二、包埋法
优缺点:包埋法很少改变酶的 空间构象,酶活力回收率较高。但 包埋法只适合作用于小分子底物和 产物的酶,对于那些作用于大分子 底物和产物的酶是不适合的。
三、共价键结合法
原理:共价键结合法是将酶与水 不溶性载体以共价键结合的方法。
一、酶固定化技术发展史
1960年,日本千畑一郎将固定化酶应用到 工业上,开始了氨基酰化酶的固定化研究。 1969年,千畑一郎将固定化氨基酰化酶应用 于DL-氨基酸的光学拆分上,开创了固定化 酶用于工业生产的先例。
一、酶固定化技术发展史
20世纪60年代后期,固定化酶的研 究相继在美国和欧洲等国展开。 1971年,第一届酶工程会议正式建 议采用固定化酶的名称。
酶的固定化
酶
可溶
固定化
间歇
吸附
包埋
间歇
交联
化学偶联
连续
第一节 固定化酶的定义及特点
一、酶固定化技术发展史
1916年Nelson和 Griffin发现酶不溶于水而 具有酶活性现象。
1948年Summer把刀豆脲酶制成非水溶性酶, 同样具有酶活力。
1953年由Grubhofer等采用聚氨基苯乙烯树脂 重氮化法实现了羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶 和核糖核酸酶等的固定化。
一、酶固定化技术发展史
20世纪70年代初,千畑一郎采用有效载体 在温和条件下将整个微生物菌体固定化并 连续生产L-天冬氨酸。
1978年,日本的铃木用固定化枯草杆菌生 产α-淀粉酶 ,开始了用固定化活细胞进 行酶的生产先例。
一、酶固定化技术发展史
我国固定化酶的研究开始于1970年。 在染料工业将β-硫酸酯乙砜基苯胺引入固定
二、包埋法
1.网格型
常用的固定化载体有聚丙 烯酰胺、聚乙烯醇等高分子化 合物,以及淀粉、明胶、卡拉 胶等天然高分子化合物。
二、包埋法
2.微囊型 这类固定化酶通常为直径几 微米到几百微米的球状体,颗粒 比网格型小,有利于底物和产物 的扩散,但是反应条件要求高, 制备成本也高。
二、包埋法
2.微囊型
三、固定化酶的特点
固定化酶在应用中也存在一些缺点:
固定化可能造成酶的部分失活,酶活力损失 酶催化微环境的改变可能导致反应动力学改变 固定化酶的使用成本增加,工厂的初始投资增大 固定化酶一般只适用于水溶性的小分子底物,不
适宜大分子底物 固定化酶与完整菌体细胞相比,不适于多酶反应,
特别是需要辅助因子参加的反应 胞内酶进行固定化时必须经过酶的分离纯化操作
四、固定化酶的制备原则
必须注意维持酶的构象,特别是活性中 心的构象。
酶与载体必须有一定的结合强度。 固定化酶应有利于自动化、机械化操作。 固定化酶应尽量减小空间位阻。 固定化酶应有较高的稳定性。 固定化酶的成本适中。
第二节 固定化酶的制备方法
固定化酶的制备方法分为 四类:吸附法、包埋法、共价 键结合法和交联法。
第六章 固定化酶和 固定化细胞
为什么要固定化酶
游离酶催化反应存在如下缺点: 游离酶催化反应几乎都在水溶液
中进行,只能一次性使用,难以 回收 酶与产物混合,增加了酶分离和 纯化的难度 溶液中酶的稳定性差,容易变形 和失活
酶的固定化
将游离酶、细胞或细胞器等 的催化活动完全或基本上限制在 一定空间内的过程称为固定化。
三、共价键结合法
三、共价键来自百度文库合法
优缺点:此法的优点是酶与载 体结合牢固,不易脱落;但因反应 条件较为剧烈,会引起酶蛋白空间 构象变化,酶活力回收率低。
三、共价键结合法
与载体共价结合的酶的功 能基团包括:氨基;羧基;苯 环;巯基;羟基;咪唑基;吲 哚基;酚基等。
三、共价键结合法
三、共价键结合法
三、共价键结合法
一、吸附法
1.物理吸附法 此法具有酶活力部位及其空间 构象不易被破坏的优点,但酶附着 在载体上,存在易于脱落等缺点。
一、吸附法
2.离子吸附法
离子吸附法是将酶与含有离 子交载换体基有团多的糖水类不离溶子性交载换体剂以和静合成高 电作子用离力子相交结换合树的脂固。定例化如方:法DE,AE分-纤 即通、过CM离-子纤键维使素酶、与纤载维体素相-结柠合檬素酸 的固定化方法。
一、吸附法
而和德酶达华原分到力酶理子固、与:表定疏载吸化面水体附间目相之法的的互间是酶次作的通级的用亲过方键、和载法相离力体互。子是表和作键范面用氢键等。
一、吸附法
优缺点:吸附法处理条件温 和,酶活力部位不易被破坏,酶 和载体结合力较弱,易于脱落。
一、吸附法
1.物理吸附法 通过物理方法将酶直接吸附 在水常不用溶的性无载机体载表体面有上活而性使炭酶、固多 孔 定化璃的等方;有法机称载为体物有理淀吸粉附、法谷。蛋玻 丁基或己基-葡聚糖凝胶等。
二.固定化酶的定义
固定化酶是指在一定的空间 范围内起催化作用,并能反复和 连续使用的酶。
三、固定化酶的特点
固定化酶与游离酶相比,具有以下优点:
多数情况下,酶经固定化后稳定性提高。 固定化酶催化的反应过程更易控制。 固定化酶具有一定的机械强度,可以用搅
拌或装柱的方式作用于底物溶液,便于酶 催化反应的连续化和自动化操作。 固定化酶与游离酶相比更适于多酶体系。
一、吸附法
2.离子吸附法
此法操作简单,处理条件温和, 酶活力部位不易被破坏。载体和酶的 结合力较弱,容易受缓冲液或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。
二、包埋法
原理:包埋法是将酶包埋在高 聚物的细微凝胶网格中或高分子半 透膜内的固定化方法。
二、包埋法
包埋法可以分为网格型和微囊 型两种。前者是将酶包埋于高分子 凝胶细微网格内;而后者是将酶包 埋在高分子半透膜中制备成微囊型。
化领域,用于多糖载体与多种酶共价结合; 固定化5’-磷酸二脂酶生产单核苷酸; 固定化青霉素酰化酶生产6-氨基青霉烷酸
(6-APA)和固定化葡萄糖异构酶生产果葡糖 浆等,成功用于工业化生产。
一、酶固定化技术发展史
近年来,各国已从早期集中于各 种固定化酶制备方法的研究转向酶在 固定化后作用机制以及在工业、医学、 化学分析、亲和层析、环境保护、能 源开发等方面的应用研究。
二、包埋法
优缺点:包埋法很少改变酶的 空间构象,酶活力回收率较高。但 包埋法只适合作用于小分子底物和 产物的酶,对于那些作用于大分子 底物和产物的酶是不适合的。
三、共价键结合法
原理:共价键结合法是将酶与水 不溶性载体以共价键结合的方法。
一、酶固定化技术发展史
1960年,日本千畑一郎将固定化酶应用到 工业上,开始了氨基酰化酶的固定化研究。 1969年,千畑一郎将固定化氨基酰化酶应用 于DL-氨基酸的光学拆分上,开创了固定化 酶用于工业生产的先例。
一、酶固定化技术发展史
20世纪60年代后期,固定化酶的研 究相继在美国和欧洲等国展开。 1971年,第一届酶工程会议正式建 议采用固定化酶的名称。
酶的固定化
酶
可溶
固定化
间歇
吸附
包埋
间歇
交联
化学偶联
连续
第一节 固定化酶的定义及特点
一、酶固定化技术发展史
1916年Nelson和 Griffin发现酶不溶于水而 具有酶活性现象。
1948年Summer把刀豆脲酶制成非水溶性酶, 同样具有酶活力。
1953年由Grubhofer等采用聚氨基苯乙烯树脂 重氮化法实现了羧肽酶、淀粉酶、胃蛋白酶 和核糖核酸酶等的固定化。
一、酶固定化技术发展史
20世纪70年代初,千畑一郎采用有效载体 在温和条件下将整个微生物菌体固定化并 连续生产L-天冬氨酸。
1978年,日本的铃木用固定化枯草杆菌生 产α-淀粉酶 ,开始了用固定化活细胞进 行酶的生产先例。
一、酶固定化技术发展史
我国固定化酶的研究开始于1970年。 在染料工业将β-硫酸酯乙砜基苯胺引入固定
二、包埋法
1.网格型
常用的固定化载体有聚丙 烯酰胺、聚乙烯醇等高分子化 合物,以及淀粉、明胶、卡拉 胶等天然高分子化合物。
二、包埋法
2.微囊型 这类固定化酶通常为直径几 微米到几百微米的球状体,颗粒 比网格型小,有利于底物和产物 的扩散,但是反应条件要求高, 制备成本也高。
二、包埋法
2.微囊型
三、固定化酶的特点
固定化酶在应用中也存在一些缺点:
固定化可能造成酶的部分失活,酶活力损失 酶催化微环境的改变可能导致反应动力学改变 固定化酶的使用成本增加,工厂的初始投资增大 固定化酶一般只适用于水溶性的小分子底物,不
适宜大分子底物 固定化酶与完整菌体细胞相比,不适于多酶反应,
特别是需要辅助因子参加的反应 胞内酶进行固定化时必须经过酶的分离纯化操作
四、固定化酶的制备原则
必须注意维持酶的构象,特别是活性中 心的构象。
酶与载体必须有一定的结合强度。 固定化酶应有利于自动化、机械化操作。 固定化酶应尽量减小空间位阻。 固定化酶应有较高的稳定性。 固定化酶的成本适中。
第二节 固定化酶的制备方法
固定化酶的制备方法分为 四类:吸附法、包埋法、共价 键结合法和交联法。
第六章 固定化酶和 固定化细胞
为什么要固定化酶
游离酶催化反应存在如下缺点: 游离酶催化反应几乎都在水溶液
中进行,只能一次性使用,难以 回收 酶与产物混合,增加了酶分离和 纯化的难度 溶液中酶的稳定性差,容易变形 和失活
酶的固定化
将游离酶、细胞或细胞器等 的催化活动完全或基本上限制在 一定空间内的过程称为固定化。
三、共价键结合法
三、共价键来自百度文库合法
优缺点:此法的优点是酶与载 体结合牢固,不易脱落;但因反应 条件较为剧烈,会引起酶蛋白空间 构象变化,酶活力回收率低。
三、共价键结合法
与载体共价结合的酶的功 能基团包括:氨基;羧基;苯 环;巯基;羟基;咪唑基;吲 哚基;酚基等。
三、共价键结合法
三、共价键结合法
三、共价键结合法
一、吸附法
1.物理吸附法 此法具有酶活力部位及其空间 构象不易被破坏的优点,但酶附着 在载体上,存在易于脱落等缺点。
一、吸附法
2.离子吸附法
离子吸附法是将酶与含有离 子交载换体基有团多的糖水类不离溶子性交载换体剂以和静合成高 电作子用离力子相交结换合树的脂固。定例化如方:法DE,AE分-纤 即通、过CM离-子纤键维使素酶、与纤载维体素相-结柠合檬素酸 的固定化方法。
一、吸附法
而和德酶达华原分到力酶理子固、与:表定疏载吸化面水体附间目相之法的的互间是酶次作的通级的用亲过方键、和载法相离力体互。子是表和作键范面用氢键等。
一、吸附法
优缺点:吸附法处理条件温 和,酶活力部位不易被破坏,酶 和载体结合力较弱,易于脱落。
一、吸附法
1.物理吸附法 通过物理方法将酶直接吸附 在水常不用溶的性无载机体载表体面有上活而性使炭酶、固多 孔 定化璃的等方;有法机称载为体物有理淀吸粉附、法谷。蛋玻 丁基或己基-葡聚糖凝胶等。
二.固定化酶的定义
固定化酶是指在一定的空间 范围内起催化作用,并能反复和 连续使用的酶。
三、固定化酶的特点
固定化酶与游离酶相比,具有以下优点:
多数情况下,酶经固定化后稳定性提高。 固定化酶催化的反应过程更易控制。 固定化酶具有一定的机械强度,可以用搅
拌或装柱的方式作用于底物溶液,便于酶 催化反应的连续化和自动化操作。 固定化酶与游离酶相比更适于多酶体系。
一、吸附法
2.离子吸附法
此法操作简单,处理条件温和, 酶活力部位不易被破坏。载体和酶的 结合力较弱,容易受缓冲液或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。
二、包埋法
原理:包埋法是将酶包埋在高 聚物的细微凝胶网格中或高分子半 透膜内的固定化方法。
二、包埋法
包埋法可以分为网格型和微囊 型两种。前者是将酶包埋于高分子 凝胶细微网格内;而后者是将酶包 埋在高分子半透膜中制备成微囊型。
化领域,用于多糖载体与多种酶共价结合; 固定化5’-磷酸二脂酶生产单核苷酸; 固定化青霉素酰化酶生产6-氨基青霉烷酸
(6-APA)和固定化葡萄糖异构酶生产果葡糖 浆等,成功用于工业化生产。
一、酶固定化技术发展史
近年来,各国已从早期集中于各 种固定化酶制备方法的研究转向酶在 固定化后作用机制以及在工业、医学、 化学分析、亲和层析、环境保护、能 源开发等方面的应用研究。