酶的固定化及應用.ppt

1、酶的固定化及應用,制作人：魏霖濤 李天宇 楊冬梅,固定化酶,英文名稱：immobilized enzyme,固定化酶的研究始于1910年,正式研究于20世紀60年代,70年代已在全世界普遍開展。,固定化酶的特點,化學、生物學及生物工程、醫(yī)學及生命科學等學科領域的研究異?；钴S,得到迅速發(fā)展和廣泛的應用, 且符合可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略要求。,吸附法（adsorption）是通過載體表面和酶分子表面間的次級鍵相互作用而達到固定目的的方法，是固定化中最簡單的方法。酶與載體之間的親和力是范德華力、疏水相互作用、離子鍵和氫鍵等。 吸附法又可分為物理吸附法和離子吸附法。 常用吸附劑有活性炭、氧化鋁、硅藻土、多孔陶

2、瓷、多孔玻璃等。,吸附法,（1）物理吸附法,物理吸附法(physical adsorption)是通過物理方法將酶直接吸附在水不溶性載體表面上而使酶固定化的方法。是制備固定化酶最早采用的方法，如-淀粉酶、糖化酶、葡萄糖氧化酶等都曾采用過此法進行固定化。物理吸附法常用的有機載體如纖維素、膠原、淀粉及面筋等；無機載體如活性炭、氧化鋁、皂土、多孔玻璃、硅膠、二氧化鈦、羥基磷灰石等。,物理吸附法制備固定化酶，操作簡單、價廉、條件溫和，載體可反復使用，酶與載體結合后，活性部位及空間構象變化不大，故所制得的固定化酶活力較高。但由于靠物理吸附作用，酶和載體結合不牢固，在使用過程中容易脫落，所以使用受到限制。

3、常與交聯(lián)法結合使用。,（2）離子吸附法,離子吸附法(ion adsorption)是將酶與含有離子交換基團的水不溶性載體以靜電作用力相結合的固定化方法，即通過離子鍵使酶與載體相結合的固定化方法。此法固定的酶有葡萄糖異構酶、糖化酶、-淀粉酶、纖維素酶等，在工業(yè)上用途較廣。如最早應用于工業(yè)化生產(chǎn)的氨基?；?，就是使用多糖類陰離子交換劑二乙基氨基乙基(DEAE)-葡聚糖凝膠固定化的。此外，DEAE-纖維素吸附的-淀粉酶、蔗糖酶已作為商品固定化酶。,離子吸附法所使用的載體是某些離子交換劑。常用的陰離子交換劑有DEAE-纖維素、混合胺類(ECTEOLA)-纖維素、四乙氨基乙基(TEAE)-纖維素、DEA

4、E-葡聚糖凝膠、Amberlite IRA-93、410、900等；陽離子交換劑有羧甲基(CM)-纖維素、纖維素檸檬酸鹽、Amberlite CG-50、IRC-50、IR-200、Dowex-50等。其吸附容量一般大于物理吸附劑。 離子吸附法具有操作簡便、條件溫和、酶活力不易喪失等優(yōu)點。此外，吸附過程同時可以純化酶。,1. 固定化酶（細胞）在工農(nóng)業(yè)生產(chǎn)上的應用 2 固定化酶在醫(yī)藥治療上的應用 3 固定化酶在分析化學中應用 4 固定化酶和親和色譜 5 固定化酶與環(huán)境保護 6 新能源開發(fā)中的應用 7 固定化酶在基礎理論研究中應用,大連理工大學-化工與環(huán)境生命學部-化1007班,9,大連理工大學-

5、化工與環(huán)境生命學部-化1007班,10,11,大連理工大學-化工與環(huán)境生命學部-化1007班,2 固定化酶在醫(yī)藥治療上的應用,固定化青霉素?；?，只要改變pH值等條件，就可以生成不同的產(chǎn)物。,治療的部分主要應用到的是生化制藥，這其中最早生產(chǎn)的是氨基酸，之后還有抗生素、核酸、蛋白質(zhì)抗體、高純度的蛋白酶等。,青霉素?；复呋铣深^孢類抗生素,1973年在英國，首先應用固定化的青霉素?；富蚍Q青霉素酰胺酶從青霉素G或青霉素v生產(chǎn)e一氨基青霉烷酸(6一APA)。現(xiàn)在全世界每年大約生產(chǎn)7500噸6-APA，主要是用固定化青霉素?；甘固烊磺嗝顾孛擋；Ｒ蚱浞€(wěn)定性極高，反復使用次數(shù)可達上千次。而工業(yè)化出產(chǎn)

6、L一天冬氨酸和L-蘋果酸都用固定化酶從延胡索酸(反丁烯二酸)得到的。,12,大連理工大學-化工與環(huán)境生命學部-化1007班,3固定化酶在分析化學中應用,制備酶柱和酶管，可與分光光度計、熒光計或電量計結合，形成酶電極，進行某些物質(zhì)的自動分析。,生產(chǎn)酶電極，用于環(huán)境監(jiān)測,研究新方向-微生物傳感器,例如：葡萄糖氧化酶電極測定血液、尿液中葡萄糖含量；脲酶電極測定血液、尿液中尿素含量；乳酸脫氫酶電極測定血液中乳酸含量。這些其實也可以叫做生物傳感器。,13,大連理工大學-化工與環(huán)境生命學部-化1007班,4 固定化酶和親和色譜,親和技術的基礎：是生物活性化合物生 物特異信息的綜合. 利用了生命現(xiàn)象中生物分

7、子間特有的高親和力、高專一性，可逆結合而設計的純化方法. 是唯一能夠體現(xiàn)待分離物質(zhì)間生物學功能差異的分離方法.,14,大連理工大學-化工與環(huán)境生命學部-化1007班,5 固定化酶與環(huán)境保護,應用固定化酶可以凈化污水。生活污水和工業(yè)廢水中有害成分主要是氯酚,將過氧化物酶大量吸附在磁石上,可以保證其100%的活力,并且比粗酶有了20倍以上的凈化效果。因為可以對水中的氯酚選擇性吸附,所以該固定化酶對水中的氯酚基本上可以100%清除。,酶電極也可以用于環(huán)境檢測。目前，在監(jiān)測水和空氣中的有機磷農(nóng)藥濃度方面，乙酰膽堿酯酶電極已應用成功，其靈敏度可達0.1l/L。用活性污泥處理水，測定活性污泥中脫氫酶的活性

8、，可以測出水中CN濃度。因為脫氫酶活性隨CN增加而下降。,I am dying.,大連理工大學-化工與環(huán)境生命學部-化1007班,6 新能源開發(fā)中的應用,H2是重要的能源物質(zhì)，雖然有許多微生物可以產(chǎn)生H2，但產(chǎn)氫系統(tǒng)不穩(wěn)定。有人利用固定化丁酸梭菌連續(xù)產(chǎn)氫，穩(wěn)定性比天然細胞好。 有些微生物或藍藻含有氫化酶系，能產(chǎn)生氫。但氫化酶系極易失活，而將菌體固定化之后，可以提高氫化酶系穩(wěn)定性。這也許可以為氫氣制備提供一條新的途徑。 將植物的葉綠體中的鐵氧還原蛋白氧化酶系統(tǒng)用膠原膜包被，可用于水的光介產(chǎn)生氫氣和氧氣。,纖維素本身并不能提供能量，但在其經(jīng)過冷凍粉碎之后，利用固定化纖維素酶能夠?qū)⑵溥B續(xù)水解成葡萄糖。然后，用纖維素水解液為原料，通過固定化酵母的發(fā)酵作用，可連續(xù)產(chǎn)生乙醇。,16,大連理工大學-化工與環(huán)境生命學部-化1007班,7 固定化酶在基礎理論研究中應用,主要研究蛋白質(zhì)-核酸分子結構： 應用連續(xù)的固定化酶柱進行DNA序列分析 原理：是測定DNA聚