酶的固定化與化學修飾

酶的固定化與化學修飾第1頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四酶由生物體產生的具有催化能力的物質目前在已知的酶中，除少量的酶是核酸酶(Nucleicacidenzyme)，絕大多數都是蛋白質(Proteinenzyme)。第2頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四酶作為催化劑的優(yōu)點催化效率高專一性強酶活可控反應條件溫和無污染第3頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四酶的缺點酶的高級結構對環(huán)境十分敏感對熱、強酸、強堿、有機溶劑等不夠穩(wěn)定從反應體系中回收困難易于造成產物污染使得產物提純困難，從而導致生產成本的提高第4頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四為改進以上酶的缺點，酶固定化技術產生

↓酶被束縛于一定的環(huán)境中，從而與整體環(huán)境分割開，但仍能有效地進行酶催化反應

第5頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四酶的固定化應用固定化酶與自由酶相比，易于將底物與產物分開;有利于進行連續(xù)反應;可以提高酶的穩(wěn)定性;可以控制酶催化的過程;產物中沒有酶的殘留，簡化了提純工藝;酶可以反復使用，降低了成本。另一方面，具有分離功能的膜材料作為一種重要的功能材料，能夠對氣體、有機物、各類生物制劑等進行有效的分離、濃縮、純化，己在化工、冶金、環(huán)保、生物工程等諸多領域得到了廣泛的應用。膜材料還可以作為酶的固定化載體，實現(xiàn)酶在膜上的固定化。固定化酶膜能夠將膜的分離功能和酶的催化功能結合起來，從而具有其它載體材料無可比擬的優(yōu)越性。這項技術在生物反應器、生物傳感器以及藥物控制釋放等領域都有著非常重要的應用價值。因此，酶在膜材料上的固定化技術己經成為熱點研究領域之一第6頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四酶的固定方法包埋法共價法交聯(lián)法吸附法第7頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四吸附法1969年最早應用于工業(yè)的固定化酶即DEAE-Sephadex-A25吸附的氨基酞化酶。酶和載體間的作用力可以是氫鍵、疏水鍵、Tr一電子親和力、離子鍵合力等。此法操作簡便、固定化過程溫和、酶活力回收率高、載體易得且可再生。但酶和載體的結合力較弱，酶易受外界因素的影響而脫落。第8頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四共價化合法通過在酶分子與載體之間形成共價鍵來制備固定化酶的方法目前研究和應用較多的一類方法可用于共價結合的酶分子官能團有氨基、羧基、酚基、咪唑基等要有載體的參與根據固定化過程中共價結合反應的性質，共價結合法又可分為以下三類:戊二醛法、疊氮法、碳二亞胺法。第9頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四交聯(lián)法用雙官能團或多官能團試劑作為交聯(lián)劑，使酶分子之間發(fā)生交聯(lián)從而實現(xiàn)酶固定化的方法常用的交聯(lián)劑有己撐二異氰酸酯、雙重氮聯(lián)苯胺、順丁烯二酸酐和戊二醛等缺點：交聯(lián)法由于反應條件比較激烈，在固定化過程中有涉及酶分子的化學反應，因而酶失活較為嚴重第10頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四包埋法分類：網格型和微囊型網格型：將酶分子包埋于高分子凝膠細微網格中微囊型：將酶包埋在高分子半透膜中優(yōu)點：制備方法簡單，條件溫和，一般不涉及酶分子的化學變化，因而酶活力回收率高第11頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四新型酶固定方法分類：定點固定化利用等離子體技術進行固定化酶結晶(沉淀)交聯(lián)固定化第12頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四新型酶固定方法定點固定化由于酶分子往往帶有多個氨基，造成固定化酶在載體上有多種取向，形成隨機固定化。定點固定化技術可以使酶分子在載體表面形成高度有序的酶分子二維排列，從而提高固定化酶的活性。等離子體技術

可以產生各種能量粒子，利用這項技術對載體材料進行表面修飾，可在其表面引入輕基、氨基、梭基、撥基等功能性基團，從而有利于進行酶的固定化第13頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四新型酶固定方法酶結晶(沉淀)交聯(lián)技術即先將酶結晶或沉淀，再對酶分子進行交聯(lián)處理的固定化方法。這種方法酶活性損失較少，且穩(wěn)定性好，被認為是一種很有前途的酶固定化技術。因為酶的結晶技術要求很高，作為一種替代，也可以采用酶沉淀交聯(lián)技術第14頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四酶固定化的載體根據載體材料的化學組成可以將其分為三大類:無機材料天然大分子合成聚合物。第15頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四無機材料使用無機材料作為酶固定化載體有以下一些優(yōu)點:機械強度高:耐有機溶劑、酸、堿、鹽性能好;易于再生等第16頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四天然大分子天然大分子材料無毒害，親水性好，具有適合酶催化反應的天然微環(huán)境，其中很多種價格低廉，來源豐富，可以說是目前固定化中的首選材料。但在實際應用中，天然大分子低的機械強度和加工性能成為制約其發(fā)展的重要因素。作為酶固定化載體材料，報道較多的天然大分子材料有殼聚糖、纖維素、瓊脂糖、角叉菜膠、明膠和磷脂等。第17頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四合成高分子材料合成高分子材料能夠利用的種類極多，機械性能和加工性能都很好，而且可以根據使用的具體要求設計開發(fā)具有特殊性能的載體材料，因此是最有發(fā)展前途的酶固定化載體材料。常用的合成高分子材料有聚丙烯、丙烯酰胺和聚丙烯睛等。第18頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四酶的修飾優(yōu)點：提高其活性，使其更好的為生產、生活提供便利常用方法：利用化學方法對酶分子進行改造，由于不受天然氨基酸的限制，往往能在天然酶分子上接上一些化學功能基團，可以得到多種多樣的修飾酶第19頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四酶的修飾合成聚合物材料由于具有良好的機械性能、易于成型加工和價格低廉等特點，在現(xiàn)代生活生產中的諸多領域都得到了廣泛的應用。但是由于合成聚合物材料的生物相容性通常都不是很理想，使得以其作為酶固定化載體材料時，往往會導致酶的活性較低。與之相反，天然大分子材料具有優(yōu)異的生物相容性，以其作為酶固定化載體材料時，酶的活性一般較高，但是其機械強度和穩(wěn)定性較差制約了它的發(fā)展。因此，將上述兩種材料的優(yōu)點結合起來，對合成聚合物進行仿生修飾以提高固定化酶的活性己成為這一研究領域的熱點。第20頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四謝謝觀看再見第21頁，共24頁，2023年，2月20日，星期四模板使用說明：配色方案修改：配色方案在【格式】-->【幻燈片設計】-->【配色方案】-->【編輯配色方案】下調整。LOGO的添加：Logo添加修改在【視圖】-->【母版】-->【幻燈片母版】下調整。直接選擇logo圖片刪除或修改。字體