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会计学直接(zhíjiē)利用微生物酶——为什么要固定化?(1)改善(gǎishàn)酶的稳定性(2)固定化使酶和细胞(xìbāo)的使用率提高(3)可精简(jīngjiǎn)产物分离工序固定化酶也存在(cúnzài)一些缺点二怎样(zěnyàng)固定化?(固定化方法)固定化的第五种方法(fāngfǎ)变性法(1)吸附(xīfù)法蛋白质浓度:若吸附剂的量固定,随蛋白质浓度增加,吸附量也增加,直至饱和。pH:影响载体和酶的电荷变化,从而影响酶吸附。离子强度:多方面的影响,一般认为盐阻止吸附。温度:蛋白质往往是随温度上升而吸附。载体:蛋白质在固体载体上的吸附速度要比小分子慢得同时(tóngshí)对于非多孔性载体,则颗粒越小吸附力越强。多孔性载体,要考虑吸附对象的大小和总吸附面积的大小。吸附(xīfù)法特点吸附(xīfù)法(制备的工艺)吸附法(制备(zhìbèi)的工艺)(2)共价(ꞬònꞬjià)结合法共价偶联法的优点:得到的固定化酶结合牢固、稳定性好、利于连续使用。共价偶联法的缺点:载体活化的操作复杂(fùzá),反应条件激烈,需要严格控制条件才可以获得较高活力的固定化酶。同时共价结合会影响到酶的空间构象,从而对酶的催化活性产生影响。共价键结合法A.重氮法B叠氮法此反应适用于含羟基、羧甲基等的载体,如CM—纤维素、葡聚糖、聚氨基酸、乙烯—顺丁烯二酸酐共聚物等。以羧甲基纤维素为例,可先在酸等作用下转变为叠氮衍生物,这种产物(chǎnwù)能在低温、pH7.5—8.5的情况下和酶的氨基直接偶联。但叠氮衍生物也能和羟基、酚羟基或巯基反应。C.烷基化反应(fǎnyìng)法D.硅烷化法D.硅烷化法D.硅烷化法E.溴化氰法E.溴化氰法含芳香氨基的载体也可先用硫光气处理成异硫氰酸(或异氰酸)盐的衍生物,这样得到的产物极易在温和条件下和酶分子的氨基反应。由于在中性pH条件下优先和α-氨基反应,因此(yīncǐ)可进行选择性偶联。(见示意图)(3)交联法交联法1)酶直接交联法在酶液中加入适量多功能试剂,使其形成不溶性衍生物。固定化依赖于酶与试剂的浓度、溶液pH和离子强度、温度和反应时间之间的平衡。操作(cāozuò)简单,但是缺乏选择性,活力回收往往不高。当可得到(dédào)的酶量有限,可以使用第二个“载体”蛋白来增加蛋白质浓度,从而使酶与惰性蛋白共交联的方法。这种“载体”蛋白即辅助蛋白,可以是白蛋白、明胶、血红蛋白等。此法先将酶吸附在硅胶、皂土、氧化铝、球状酚醛树脂(fēnquánshùzhī)或其他大孔型离子交换树脂上,再用戊二醛等双功能试剂交联,用此法所得固定化酶也可称为壳状固定化酶。用多功能试剂的一部分功能基团化学修饰高聚物载体,而其中(qízhōng)的另一部分功能基团偶联酶蛋白。(4)包埋法微胶囊特点(tèdiǎn)包埋法的优点在于它是一种反应条件温和、很少改变酶结构但是(dànshì)又较牢固的固定化方法。包埋法的缺点是只有小分子底物和产物可以通过高聚物网架扩散,对那些底物和产物是大分子的酶并不适合。这是由于高聚物网架会对大分子物质产生扩散阻力导致固定化酶动力学行为改变,使活力降低。微囊化制备(zhìbèi)方法A乳化(rǔhuà)分散:取含有酶和亲水性单体的水溶液,在不溶于水的有机溶媒中充分乳化(rǔhuà)。B表面聚合:将含有疏水性单体的有机溶媒加入到上述乳化(rǔhuà)液中,发生聚合反应,生成的薄膜把酶包围起来形成微型胶囊球。C清洗:反应完成后,用有机溶剂洗去未反应的剩余单体微胶囊的制备(zhìbèi)(example)-原位聚合NaCS-PDMDAAC微胶囊制备(zhìbèi)的反应过程示意图三固定化酶特性(tèxìng)微扰固定化之后,由于酶的空间自由度受到限制(因为载体的空隙太小,或者固定化方式与位置不当,给酶的活性部位造成了空间屏障)使酶分子的活性基团不易于底物或效应物接触,影响酶分子的分子活性中心对底物的定位作用,所造成的对固定化酶的活力的影响效应,被称为(chēnɡwéi)空间障碍效应。微环境是在固定化酶附近的局部环境,而将主体溶液称为宏观环境。在微环境中,由于载体对底物的的静电排除(páichú)吸引及疏水作用,引起底物、产物和各种效应物在两个环境之间的不同分配,被称为分配效应。酶固定(gùdìng)化使生物催化反应从均相转化为多相,于是产生了扩散阻力:外扩散阻力是底物从宏观环境向酶颗粒表面传递过程中的一种扩散限制效应,它发生在反应之前,发生在固定(gùdìng)化颗粒周围的液膜层。它会使底物在固相酶周围形成浓度梯度,通过增加搅拌速度和底物流速的方法可以减少外扩散效应。内扩散阻力是指底物分子达到固相酶表面后传递到酶活性部位时的一种扩散阻力,