酶催化基本理论

酶催化基本理论

生物反应过程是利用生物催化剂以完成生物技术产品生产 的过程。
微生物、植物 的整体细胞 生物催化剂
从细胞中提取 出来的酶
概述

酶是微生物等生物细胞生产的具有生物催化活 性的蛋白质； 优点：专一性；高效性；反应条件温和； 缺点：容易变性失活，易被杂菌污染

酶
溶菌酶
本节内容

一、单底物酶促反应动力学 二、影响酶活性的环境因素及稳定性 三、固定化酶反应的特性变化
四、固定化酶反应器
五、固定化酶在生物制药生产中的应用举例
一、单底物酶促反应动力学—米氏方程

单底物酶促反应
复合物
酶
产 物
底物
假设【S】≧【E】, 【ES】不变
米氏方程
产物的生产速率
关键是求取Km和υmax的值


实际反应中，由于存在底物或者抑制剂的 抑制会降低酶反应速率。
（一）、底物抑制


（二）、抑制剂抑制
（一）底物抑制的酶反应方程
（二）抑制物抑制的酶反应方程
二、影响酶活性的环境因素及稳定性


1.温度
在适宜的温度范围内，酶反应速率基本符合阿伦尼乌斯定律， 即
最佳pH 值


来自百度文库
2.pH
每种酶都有适宜的 pH 值范围，并且有最佳的 pH, 在此pH下，酶催化反应速率达到最大
超滤膜反应器
侧置膜超滤系统
固定化酶反应器

多种型式： 搅拌罐、固定床或填充床、流化床、膜式。
不锈钢搅拌罐
玻璃钢搅拌罐
电加热搅拌罐
五、固定化酶在生物制药生产的应用举例

利用固定化青霉素酰化酶催化天然的青霉素G或V生产6-氨 基青霉烷酸（进一步合成氨苄青霉素） 利用固定化氨基酰化酶处理含有L型和D型的外消旋氨基酶 混合物（制备纯的L-氨基酸）
游离酶
难以回收，增加成本
酶 固定化酶
生产中常常采用 固定化酶
三、固定化酶反应的特性变化

定义：固定化酶就是把游离酶经过处理约束 限制在一固定空间或载体上形成的酶。


酶固定化的方法可以分为四类：
（1）包埋法 （2）吸附法 （3）交联法 （4）共价法
主要变化如下：

（1）酶活力的改变：活性降低


（2）稳定性提高
（3）最适宜作用温度的改变
（4）最适pH值的改变
（5）反应动力学常数的改变
（6）相对酶活力与半衰期
四、固定化酶反应器与游离酶反应器

（一）游离酶反应器 A.机械搅拌反应器（分批、半连续和连续 操作） B.超滤膜反应器（连续操作或间歇循环操 作）

机械搅拌反应器